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Tantal

Chemie und Physik des chemischen Elements Tantal.



Tantal

Tantal - chemisches Zeichen Ta, Ordnungszahl 73 - ist ein grau glänzendes, zähes, in reiner Form duktiles, im kubisch-raumzentrierten Gitter kristallisierendes, unedles, durch Passivierung widerstandsfähiges, chemisches Element aus der Gruppe der Übergangsmetalle (Gruppe 5, Vanadiumgruppe).

 

Übersicht: Allgemeine Daten zum Tantal

Bezeichnung:Tantal Symbol:Ta Ordnungszahl:73 Atommasse:180,94788(2) u Periodensystem-Stellung:6. Periode, 5. Gruppe, d-Block, Übergangselemente. Gruppen-Zugehörigkeit:Vanadium-Gruppe. Entdeckung:1802 - Anders Gustaf Ekeberg. Bedeutung des Namens:Tantalos aus der griechischen Mythologie. Englischer Name:Tantalum CAS-Nummer:7440-25-7 InChI-Key:GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N

 

Das Tantal-Atom

Das Ta-Atom - und damit das chemische Element Tantal - ist eindeutig durch die 73 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Tantal-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Tantal-Isotope bzw. Tantal-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Tantal-Vorkommen bestehen aus einem Isotopengemisch mit zwei verschiedenen Nukliden; die relative Atommasse wird daher mit 180,94788(2) u angegeben.

 

Elektronenkonfiguration

SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d6f
Ta73[Xe] 4f14 5d3 6s2 2262610261072632

 

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Tantals auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Ta-Atom zu trennen.

1. IE: 7,54957 eV2. IE: eV3. IE: eV4. IE: eV5. IE: eV6. IE: eV

 

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Tantal-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
6741611682111369881

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
27082469219417931735

 

NINIINIIINIVNVNVINVII
4s4p1/24p3/24d3/24d5/24f5/24f7/2
563,4463,4400,9237,9226,423,521,6

 

OIOIIOIIIOIVOV
5s5p1/25p3/25d3/25d5/2
69,742,232,7

 

Weitere Daten

Atomradius:200 pm (berechnet)
145 pm (empirisch, nach Slater)
Kovalente Radien:170(8) pm (nach Cordero et al.)
146 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
126 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
119 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:10,85 cm3 mol-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ωK: 0,952; ωL1: 0,144; ωL2: 0,28; ωL3: 0,251 Coster-Kronig-Übergänge:F12: 0,118; F13: 0,328; F23: 0,134

 

Spektrallinien des Tantals

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Tantals mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Tantal-Spektrallinien

 

 

Chemische Daten

Elektronegativität:1,50 nach Pauling
1,34 nach Allen
4,11 eV nach Pearson
Elektronaffinität:0,323(12) eV bzw. 31(2) kJ mol-1Oxidationsstufen:+5

 

Standardpotentiale

E0 (V)NoxName Ox.Ox.e-Red.Name Red.Nox
-0,81+ VTantal(V)-oxidTa2O5 + 10 H++ 10 e-2 Ta (s) + 5 H2OTantal0
-0,6+ IIITantal(III)-KationTa3++ 3 e-Ta (s)Tantal0
-0,45+ VTantalheptafluorid-DianionTaF72-+ 5 e-Ta + 7 F-Tantal0

 

Material- und physikalische Eigenschaften des Tantals

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen metallischen α-Tantals auf.

Schmelzpunkt:3017 °C Schmelzenthalpie (molar):36,57 kJ mol-1 Siedepunkt:5458 °C Verdampfungsenthalpie:753 kJ mol-1 Wärmekapazität:25,36 J mol-1 K-1 (molar)
0,14 J g-1 K-1 (spezifisch)
Debye-Temperatur:246 K Thermische Leitfähigkeit:57,5 W m-1 K-1 Wärmeausdehnung:6,3 μm m-1 K-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:7,61 × 106 A V-1 m-1 Elektrischer Widerstand:131 nΩ m bei 20 °C Dichte:16,69 g cm-3 bei 20 °C
15 g cm-3 (flüssig, am Schmelzpunkt)
Elastizitätsmodul:185,7 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):200 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0050 GPa-1 300 K Poisson-Zahl:0,34 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:kubisch-raumzentriert - bcc Gitterkonstanten:a = 330,58 pm Raumgruppe:lm3m - Nr. 229 Härte:nach Mohs: 6,5
nach Vickers: 0,873 GPa
nach Brinell: 0,8 GPa
nach Brinell (neu): 0,441 - 1,224 GPa (geglüht)
Magnetismus:paramagnetisch Magnetische Suszeptibilität:1,8 × 10-4 cm3 mol-1 Schallgeschwindigkeit:3400 m s-1 bei 20 °C

 

Neben der α-Modifikation ist auch das metastabile &beta-Tantal bekannt, das eine tetragonale Kristallstruktur mit den Gitterparametern a = 1019,4 pm und c = 531,3 pm (Raumgruppe P42/mnm) besitzt und sich bei der Schmelzelektrolyse von Tantalfluorid bildet.

 

Externe Informationsangebote

Die nachfolgende Liste enthält einige Berichte sowie interessante Informationsangebote zum Tantal und zu den Tantalverbindungen anderer Anbieter, für dessen Inhalte die jeweiligen Seitenbetreiber verantwortlich sind.



Gruppenelemente - Informationen

Übergangsmetalle
Übergangsmetalle Gruppen 3-12; Innere Übergangsmetalle. Universität Marburg - Format: PDF

Vanadium-Gruppe
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg



Einzelne Verbindungen

Tantal und Tantalverbindungen
Datenbank-Suchformular: Eigenschaften, Sicherheitsdaten und Produktdaten von Vanadium und Vanadiumverbindungen



Chemische Reaktionen

Übergangsmetall-katalysierte Reaktionen
Vorlesungsskript. Universität des Saarlandes - Format: PDF



Synthese, Herstellung, Produktion

Übergangsmetalle
Skript: Gewinnung und Reinigung der Übergangsmetalle - Format: PDF

Übergangsmetalle
Gewinnung und Reinigung. FH Münster - Format: PDF



Mineralogie

Tantalhaltige Minerale
Informationen zum Niob und den Niobmineralien. Mineralienatlas

 


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 11.02.2019.



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