Tantal als Element - Technische Daten

Chemische Eigenschaften

Tantal ist ein metallisches Element aus der 5. Nebengruppe des Periodensystems. Als anisotopes Element besteht Tantal zu 99,988% aus dem Isotop ¹⁸¹Ta und zu nur 0,012% aus ¹⁸⁰Ta. Daneben kennt man noch künstliche Isotope (¹⁵⁹Ta bis ¹⁸⁶Ta) mit Halbwertszeiten zwischen 0,6 Sekunden und ca. 1,8 Jahren. In seinen Verbindungen tritt Tantal in den Oxidationsstufen +1, +3, +4 und +5 auf, wobei letztere am beständigsten und am häufigsten ist.
Tantal kristallisiert kubisch-raumzentriert. Es ist ein Platin-graues, hartes, sehr zähes, elastisches, dehnbares Metall, das man walzen und schmieden kann. Geschmolzenes Tantal ist die höchstsiedende, bei Normaldruck noch existenzfähige Flüssigkeit. Tantal ist ein unedles Metall, doch überzieht es sich an der Luft mit einer schützenden Oxidschicht. Tantal ist chemisch dem Niob so ähnlich, dass die beiden Elemente erst spät getrennt werden konnten. Tantal ist wegen seiner Oxidschicht gegen chemische Angriffe außerordentlich widerstandsfähig. Es wird nur von Flußsäure, heißer rauchender Schwefelsäure, heißem Chlor, Fluor, Schwefel und geschmolzenen Alkalihydroxiden angegriffen.

Vorkommen

Tantal gehört zu den seltenen Elementen. Man schätzt seinen Anteil an der obersten Erdkruste auf nur 2,1*10^–4%. Damit steht es in der Häufigkeitsliste der Elemente zwischen Thorium und Cäsium. Es ist somit seltener als Lanthan, Blei, Gallium, Bor und mehr als 10mal seltener als Niob. Man findet Tantal in den verschiedensten, über die ganze Welt zerstreuten Lagerstätten mit Niob vergesellschaftet in Niobaten und Tantalaten. Tantalit als Endglied der Columbit-Reihe enthält 53–84% Ta₂O₅. Weitere Tantal-Mineralien sind Tapiolit, Wodginit, Thoreaulith, Mikrolith, Strüverit sowie die Reihe der radioaktiver Komplexerze (u.a. Tanteuxenit-(Y)).

Herstellung

Die Aufarbeitung der Tantal-Erze erfolgt durch Aufschluss auf nasschemischem Weg mit Flußsäure, mit Hilfe von Salzschmelzen oder durch Chlorierung. Die Gewinnung des reinen Metalls erfolgt aus den Tantal-Chloriden bzw. -Fluoriden durch Reduktion mit geschmolzenem oder dampfförmigem Natrium, selten durch Schmelzflußelektrolyse.

Verwendung

Tantal wird im chemischen Apparatebau als korrosionsfester Werkstoff für Behälterauskleidungen, Wärmetauscher und Pumpenteile verwendet. Ein großer Anteil wird in der Elektronik zur Herstellung von Tantal-Elektrolyt-Kondensatoren eingesetzt. Weitere Anwendung findet das Metall zur Herstellung von Spinndüsen, Laborgeräten und von Kathoden in Röntgen- und Elektronenröhren. In der Chirurgie wird Tantal als Werkstoff für Knochennägel, Knochenersatzstücke, Gelenkimplantate, Klammern, Kiefernschrauben u.a. Instrumente verwendet. Ta/Nb-Legierungen werden als Hochtemperatur-feste Komponenten im Triebwerkbau eingesetzt. Ta/W-Legierungen mit Hf-, Zr- und/oder Nb-Zusätzen werden in der Raumfahrt verwendet. TaC dient zur Herstellung von Hartmetallen, Tantaloxid für optische Gläser, Glaskeramik und elektrotechnische Bauteile.

Geschichtliches

1802 wurde aus Columbit-ähnlichen finnischen Mineralien das Oxid eines neuen Elementes abgetrennt, das Tantal genannt wurde, weil das äußerst beständige Oxid (Ta₂O₅) mit Säuren kein Salz bildet und daher unter der Säure "schmachten muss und seinen Durst nicht löschen kann, wie Tantalus in der Unterwelt". Der Name Niob stammt von Niobe, der Tochter des Tantalus. Die erste Isolierung des Elements gelang im Jahre 1903 .

Quellangaben

• Quelle: Römpp-Chemielexikon; 10 Auflage (1996), S. 4392
• Verfasser: Hg