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Tantal ( Ta )

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Draht Einkristall Folie Granulat Kugel Mikrofolie Netz Pulver Röhrchen
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Schraube Schraubenmutter Sputtertarget Stab Tiegel Unterlegscheibe
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Allgemeine Beschreibung  

Tantal wurde 1802 in Uppsala, Schweden, von A.E. Ekeberg entdeckt.

Es ist ein glänzendes, silberfarbenes Metall, das in reiner Form schwer, dicht sowie schmied- und verformbar ist. Tantal kommt in geringen Mengen und Mineralien vor (i.d.R. zusammen mit Niob) und wird durch Umwandlung in sein Oxid und dann im Fluor-Komplex K2TaF7 isoliert, aus dem das Reinmetall durch Elektrolyse gewonnen wird. Tantal ist aufgrund der Bildung einer Oxidschicht auf seiner Oberfläche extrem korrosionsfest. Außer von Flußsäure wird es von keiner Säure angegriffen. Tantal reagiert bei höheren Temperaturen mit flüssigen Alkalien und einigen nichtmetallischen Stoffen.

Tantal kann für Laborinstrumente, die sehr korrosionsfest sein müssen, als Ersatz für Platin verwendet werden. Das Metall wird in der chemischen Industrie aus ähnlichen Gründen eingesetzt. Die Flüssigkeiten im menschlichen Körper reagieren nicht mit dem Metall; deshalb wird es für chirurgische Implantate genutzt, da der menschliche Körper es nicht abstößt. Darüber hinaus findet Tantalcarbid in Sinterhartmetallen Verwendung, die als Schneidewerkzeuge gebraucht werden. In seiner reinen Form wird Tantal bei der Herstellung verschiedener Arten von elektronischen Ausrüstungen (z.B. Gleichrichtern, Kondensatoren, Glühfäden, usw.) eingesetzt. Es wird auch in Vakuumsystemen verwendet, da es eine hohe Absorptionsrate für Gasrückstände aufweist. Als Legierungszusatz mit Elementen wie z.B. Nickel und Molybdän verleiht Tantal den daraus resultierenden Legierungen eine gute Korrosionsfestigkeit, Festigkeit und Formbarkeit.

   

Atomische Eigenschaften

Atomgewicht ( amu ) 180,9479
Atomradius - Goldschmidt ( nm ) 0,147
Elektronenstruktur Xe 4f14 5d3 6s2
Ionisationspotential Nr. eV
1 7.88
2 16.2
Kristallstruktur kubisch raumzentriert
Natürliche Isotopenverteilung Massenzahl %
180 0.012
181 99.988
Ordnungszahl 73
Photoelektrische Austrittsarbeit ( eV ) 4,1
Thermischer Neutronenabsorptionsquerschnitt ( Barns ) 22
angegebene Valenzen 2, 3, 4, 5

Elektrische Eigenschaften

Elektrischer Widerstand bei 20C ( µOhmcm ) 13,5
Temperaturkoeffizient bei 0-100C ( K-1 ) 0,0035
Supraleitfähigkeit kritische Temperatur ( K ) 4,47
Therm. EMK gegenüber Pt (kalt 0C warm 100C) ( mV ) +0,33

Mechanische Eigenschaften

Materialzustand weich hart polykristallin
E-modul im Zugversuch ( GPa )     185,7
Härte - Vickers 90 200
Kompressionsmodul ( GPa )     196,3
Poissonsche Konstante     0,342
Streckgrenze ( MPa ) 310-380 705
Zugfestigkeit ( MPa ) 172-207 760

Physikalische Eigenschaften

Dichte bei 20C ( g cm-3 ) 16,6
Schmelzpunkt ( C ) 2996
Siedepunkt ( C ) 5425

Thermische Eigenschaften

Latente Schmelzwärme ( J g-1 ) 174
Latente Verdampfungswärme ( J g-1 ) 4165
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient bei 0-100C ( x10-6 K-1 ) 6,5
Spezifische Wärme bei 25C ( J K-1 kg-1 ) 140
Wärmeleitfähigkeit bei 0-100C ( W m-1 K-1 ) 57,5

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