టాంటాలమ్: Difference between revisions
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Tantalum” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం |
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Tantalum” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం |
||
| Line 25: | Line 25: | ||
''ప్రధాన వ్యాసం: టాంటాలమ్ యొక్క ఐసోటోపులు'' | ''ప్రధాన వ్యాసం: టాంటాలమ్ యొక్క ఐసోటోపులు'' | ||
సహజ టాంటాలమ్ రెండు స్థిరమైన [[ఐసోటోపు]]లను కలిగి ఉంటుంది: <sup>180m</sup>Ta (0.012%) మరియు <sup>181</sup>Ta (99.988%). <sup>180m</sup>Ta (''m'' మెటాస్టేబుల్ స్థితిని సూచిస్తుంది) మూడు మార్గాల్లో క్షీణిస్తుందని అంచనా వేయబడింది: <sup>180</sup>Ta యొక్క [[గ్రౌండ్ స్టేట్]]కు [[ఐసోమెరిక్ ట్రాన్సిషన్]], <sup>180</sup>[[టంగ్స్టన్|W]]కు [[బీటా క్షయం]], లేదా <sup>180</sup>[[హాఫ్నియం|Hf]]కు ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్. అయితే, ఈ [[న్యూక్లియర్ ఐసోమర్]] యొక్క రేడియోధార్మికత ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు, మరియు దీని [[హాఫ్-లైఫ్]] 2.917 సంవత్సరాల దిగువ పరిమితి మాత్రమే నిర్ణయించబడింది.<ref>Majorana Collaboration. (2023-10-11). "Constraints on the Decay of <sup>180m</sup>Ta". ''Physical Review Letters''. 131 (15). doi:[https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.152501 10.1103/PhysRevLett.131.152501].</ref> <sup>180</sup>Ta యొక్క గ్రౌండ్ స్టేట్ కేవలం 8 గంటల హాఫ్-లైఫ్ కలిగి ఉంటుంది. ఆదిమ న్యూక్లైడ్లలో (హాఫ్-లైఫ్ > 10⁸ సంవత్సరాలు) <sup>180m</sup>Ta మాత్రమే [[న్యూక్లియర్ ఐసోమర్]] మరియు అన్నింటిలో అత్యంత అరుదైనది (టాంటాలమ్ యొక్క మూలక సమృద్ధి మరియు దానిలోని <sup>180m</sup>Ta యొక్క ఐసోటోపిక్ సమృద్ధి నుండి లెక్కించబడింది). | సహజ టాంటాలమ్ రెండు స్థిరమైన [[ఐసోటోపు]]లను కలిగి ఉంటుంది: <sup>180m</sup>Ta (0.012%) మరియు <sup>181</sup>Ta (99.988%). <sup>180m</sup>Ta (''m'' మెటాస్టేబుల్ స్థితిని సూచిస్తుంది) మూడు మార్గాల్లో క్షీణిస్తుందని అంచనా వేయబడింది: <sup>180</sup>Ta యొక్క [[గ్రౌండ్ స్టేట్]]కు [[ఐసోమెరిక్ ట్రాన్సిషన్]], <sup>180</sup>[[టంగ్స్టన్|W]]కు [[బీటా క్షయం]], లేదా <sup>180</sup>[[హాఫ్నియం|Hf]]కు ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్. అయితే, ఈ [[న్యూక్లియర్ ఐసోమర్]] యొక్క రేడియోధార్మికత ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు, మరియు దీని [[హాఫ్-లైఫ్]] 2.917 సంవత్సరాల దిగువ పరిమితి మాత్రమే నిర్ణయించబడింది.<ref>Majorana Collaboration. (2023-10-11). "Constraints on the Decay of <sup>180m</sup>Ta". ''Physical Review Letters''. 131 (15). doi:[https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.152501 10.1103/PhysRevLett.131.152501].</ref> <sup>180</sup>Ta యొక్క గ్రౌండ్ స్టేట్ కేవలం 8 గంటల హాఫ్-లైఫ్ కలిగి ఉంటుంది. ఆదిమ న్యూక్లైడ్లలో (హాఫ్-లైఫ్ > 10⁸ సంవత్సరాలు) <sup>180m</sup>Ta మాత్రమే [[న్యూక్లియర్ ఐసోమర్]] మరియు అన్నింటిలో అత్యంత అరుదైనది (టాంటాలమ్ యొక్క మూలక సమృద్ధి మరియు దానిలోని <sup>180m</sup>Ta యొక్క ఐసోటోపిక్ సమృద్ధి నుండి లెక్కించబడింది). | ||
టాంటాలమ్ను [[అణు ఆయుధాల]] కోసం "[[సాల్టెడ్ బాంబు|సాల్టింగ్]]" పదార్థంగా సిద్ధాంతపరంగా పరిశీలించారు ([[కోబాల్ట్]] బాగా తెలిసిన ఊహాజనిత సాల్టింగ్ పదార్థం). టాంటాలమ్ యొక్క బాహ్య కవచం ఆయుధం నుండి వచ్చే తీవ్రమైన న్యూట్రాన్ ఫ్లక్స్ ద్వారా వికిరణం చెందుతుంది, ఇది రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ <sup>182</sup>Taగా మారుతుంది, దీని గామా కిరణాలు [[న్యూక్లియర్ ఫాల్అవుట్|ఫాల్అవుట్]] యొక్క రేడియోధార్మికతను నెలల తరబడి గణనీయంగా పెంచుతాయి. అటువంటి "సాల్టెడ్" ఆయుధాలను నిర్మించినట్లు, పరీక్షించినట్లు లేదా ఉపయోగించినట్లు తెలియదు.<ref>(2003). [http://www.journal.au.edu/au_techno/2003/apr2003/aujt6-4_article07.pdf Weapons of Mass Destruction]. ''Assumption University Journal of Technology''. 6 (4) 199–219.</ref> | టాంటాలమ్ను [[అణు ఆయుధాల]] కోసం "[[సాల్టెడ్ బాంబు|సాల్టింగ్]]" పదార్థంగా సిద్ధాంతపరంగా పరిశీలించారు ([[కోబాల్ట్]] బాగా తెలిసిన ఊహాజనిత సాల్టింగ్ పదార్థం). టాంటాలమ్ యొక్క బాహ్య కవచం ఆయుధం నుండి వచ్చే తీవ్రమైన న్యూట్రాన్ ఫ్లక్స్ ద్వారా వికిరణం చెందుతుంది, ఇది రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ <sup>182</sup>Taగా మారుతుంది, దీని గామా కిరణాలు [[న్యూక్లియర్ ఫాల్అవుట్|ఫాల్అవుట్]] యొక్క రేడియోధార్మికతను నెలల తరబడి గణనీయంగా పెంచుతాయి. అటువంటి "సాల్టెడ్" ఆయుధాలను నిర్మించినట్లు, పరీక్షించినట్లు లేదా ఉపయోగించినట్లు తెలియదు.<ref>(2003). [http://www.journal.au.edu/au_techno/2003/apr2003/aujt6-4_article07.pdf Weapons of Mass Destruction]. ''Assumption University Journal of Technology''. 6 (4) 199–219.</ref> | ||
Latest revision as of 23:28, 28 September 2026
టాంటాలమ్ (Tantalum) అనేది ఒక రసాయన మూలకం; దీని చిహ్నం Ta మరియు అణు సంఖ్య 73. దీనికి గ్రీకు పురాణాలలోని పాత్ర అయిన టాంటాలస్ (Tantalus) పేరు పెట్టారు.[1] టాంటాలమ్ చాలా గట్టిగా, తన్యత కలిగి, మెరిసే, నీలం-బూడిద రంగులో ఉండే పరివర్తన లోహం (transition metal), ఇది తుప్పును బాగా నిరోధిస్తుంది. ఇది వక్రీభవన లోహాల (refractory metals) సమూహంలో భాగం, వీటిని బలమైన అధిక ద్రవీభవన స్థానం కలిగిన మిశ్రమ లోహాల తయారీలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. ఇది వనేడియం మరియు నియోబియంలతో పాటు గ్రూప్ 5 మూలకం, మరియు ఇది ఎల్లప్పుడూ భూగర్భ వనరులలో రసాయనికంగా సమానమైన నియోబియంతో కలిసి, ప్రధానంగా టాంటాలైట్ మరియు కొలంబైట్ (కొల్టాన్) వంటి ఖనిజ సమూహాలలో లభిస్తుంది.
టాంటాలమ్ యొక్క రసాయన జడత్వం మరియు చాలా ఎక్కువ ద్రవీభవన స్థానం దీనిని రియాక్షన్ వెసెల్స్ మరియు వాక్యూమ్ ఫర్నేస్ వంటి ప్రయోగశాల మరియు పారిశ్రామిక పరికరాలకు విలువైనదిగా చేస్తాయి. దీనిని కంప్యూటర్ల వంటి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కోసం టాంటాలమ్ కెపాసిటర్లలో ఉపయోగిస్తారు. క్వాంటం ప్రాసెసర్లలో అధిక-నాణ్యత గల సూపర్ కండక్టింగ్ రెసొనేటర్ల కోసం ఒక పదార్థంగా దీనిని పరిశోధిస్తున్నారు.
చరిత్ర
టాంటాలమ్ 1802లో స్వీడన్లో ఆండర్స్ ఎకెబర్గ్ చేత రెండు ఖనిజ నమూనాలలో కనుగొనబడింది – ఒకటి స్వీడన్ నుండి మరియు మరొకటి ఫిన్లాండ్ నుండి.[2][3] ఒక సంవత్సరం క్రితం, చార్లెస్ హాచెట్ నియోబియంను (అప్పట్లో కొలంబియం అని పిలిచేవారు) కనుగొన్నారు.[4] 1809లో, ఇంగ్లీష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త విలియం హైడ్ వోల్లాస్టన్ కొలంబియం మరియు టాంటాలమ్ యొక్క ఆక్సైడ్లను – కొలంబైట్ మరియు టాంటాలైట్లను పోల్చారు. రెండు ఆక్సైడ్లు వరుసగా 5.918 g/cm³ మరియు 7.935 g/cm³ వేర్వేరు సాంద్రతలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, అవి ఒకటేనని ఆయన నిర్ధారించి టాంటాలమ్ అనే పేరునే ఉంచారు.[5] ఫ్రెడరిక్ వోహ్లర్ ఈ ఫలితాలను ధృవీకరించిన తర్వాత, కొలంబియం మరియు టాంటాలమ్ ఒకే మూలకమని భావించారు. ఈ ముగింపును 1846లో జర్మన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త హెన్రిచ్ రోజ్ వివాదం చేశారు, టాంటాలైట్ నమూనాలో మరో రెండు అదనపు మూలకాలు ఉన్నాయని ఆయన వాదించారు, మరియు వాటికి టాంటాలస్ పిల్లల పేర్లను పెట్టారు: నియోబియం (నియోబ్ నుండి), మరియు పెలోపియం (పెలోప్స్ నుండి).[6][7] "పెలోపియం" అనే ఊహాజనిత మూలకం తర్వాత టాంటాలమ్ మరియు నియోబియంల మిశ్రమంగా గుర్తించబడింది, మరియు నియోబియం 1801లో హాచెట్ కనుగొన్న కొలంబియంకు సమానమని తేలింది.[8]
టాంటాలమ్ మరియు నియోబియం మధ్య వ్యత్యాసాలు 1864లో క్రిస్టియన్ విల్హెల్మ్ బ్లోమ్స్ట్రాండ్[9] మరియు హెన్రీ ఎటియెన్ సెయింట్-క్లైర్ డెవిల్, అలాగే 1865లో వాటి కొన్ని సమ్మేళనాల అనుభావిక సూత్రాలను నిర్ణయించిన లూయిస్ జె. ట్రూస్ట్ ద్వారా స్పష్టంగా నిరూపించబడ్డాయి.[9][10] స్విస్ రసాయన శాస్త్రవేత్త జీన్ చార్లెస్ గాలిస్సార్డ్ డి మారిగ్నాక్ నుండి మరింత ధృవీకరణ వచ్చింది,[11] 1866లో, కేవలం రెండు మూలకాలు మాత్రమే ఉన్నాయని ఆయన నిరూపించారు. ఈ ఆవిష్కరణలు 1871 వరకు ఇల్మెనియం అని పిలవబడే దాని గురించి శాస్త్రవేత్తలు వ్యాసాలు ప్రచురించకుండా ఆపలేకపోయాయి.[12] డి మారిగ్నాక్ 1864లో టాంటాలమ్ క్లోరైడ్ను హైడ్రోజన్ వాతావరణంలో వేడి చేయడం ద్వారా క్షయకరణం చేసి, లోహ రూపంలో టాంటాలమ్ను ఉత్పత్తి చేసిన మొదటి వ్యక్తి.[13] ప్రారంభ పరిశోధకులు అశుద్ధమైన టాంటాలమ్ను మాత్రమే ఉత్పత్తి చేయగలిగారు, మరియు మొదటి సాపేక్షంగా స్వచ్ఛమైన తన్యత కలిగిన లోహాన్ని 1903లో చార్లెటన్బర్గ్లో వెర్నర్ వాన్ బోల్టన్ ఉత్పత్తి చేశారు. లోహ టాంటాలమ్తో చేసిన తీగలను టంగ్స్టన్ విస్తృత వినియోగంలోకి వచ్చే వరకు బల్బు ఫిలమెంట్లలో ఉపయోగించేవారు.[14]
టాంటాలమ్ అనే పేరు గ్రీకు పురాణాలలో నియోబ్ తండ్రి అయిన పౌరాణిక టాంటాలస్ పేరు నుండి వచ్చింది. కథ ప్రకారం, అతను మరణానంతరం తన తల పైన పరిపూర్ణమైన పండ్లు పెరుగుతుండగా, మోకాళ్ల లోతు నీటిలో నిలబడాలని శిక్షించబడ్డాడు, ఈ రెండూ అతన్ని శాశ్వతంగా టాంటలైజ్ (ఆశపెట్టి నిరాశపరచడం) చేశాయి. (అతను నీరు తాగడానికి వంగితే, అది అతను అందుకోలేని స్థాయికి తగ్గిపోయేది, మరియు అతను పండ్ల కోసం చేయి చాచితే, కొమ్మలు అతని పట్టుకు అందకుండా దూరంగా వెళ్ళిపోయేవి.)[15] ఆండర్స్ ఎకెబర్గ్ ఇలా వ్రాశారు "ఈ లోహాన్ని నేను టాంటాలమ్ అని పిలుస్తాను ... పాక్షికంగా ఆమ్లంలో ముంచినప్పుడు, దేనినీ గ్రహించలేక మరియు సంతృప్త చెందలేకపోయే దాని అసమర్థతను సూచిస్తుంది."
దశాబ్దాలుగా, టాంటాలమ్ నుండి నియోబియంను వేరు చేసే వాణిజ్య సాంకేతికతలో పొటాషియం హెప్టాఫ్లోరోటాంటలేట్ను పొటాషియం ఆక్సిపెంటాఫ్లోరోనియోబేట్ మోనోహైడ్రేట్ నుండి ఫ్రాక్షనల్ క్రిస్టలైజేషన్ చేయడం ఉండేది, ఈ ప్రక్రియను 1866లో జీన్ చార్లెస్ గాలిస్సార్డ్ డి మారిగ్నాక్ కనుగొన్నారు. ఈ పద్ధతిని టాంటాలమ్ యొక్క ఫ్లోరైడ్-కలిగిన ద్రావణాల నుండి సాల్వెంట్ ఎక్స్ట్రాక్షన్ ద్వారా భర్తీ చేశారు.[10]
లక్షణాలు
భౌతిక లక్షణాలు
టాంటాలమ్ ముదురు (నీలం-బూడిద),[16] సాంద్రత కలిగిన, తన్యత గల, చాలా గట్టి, సులభంగా తయారు చేయగల, మరియు వేడి మరియు విద్యుత్తును బాగా ప్రసరింపజేసే లోహం. ఈ లోహం ఆమ్లాలు ద్వారా తుప్పు పట్టడాన్ని బాగా నిరోధిస్తుంది: 150 °C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద టాంటాలమ్ సాధారణంగా దూకుడుగా ఉండే ఆక్వా రీజియా దాడి నుండి దాదాపు పూర్తిగా రోగనిరోధక శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. దీనిని హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం లేదా ఫ్లోరైడ్ అయాన్ మరియు సల్ఫర్ ట్రైయాక్సైడ్ కలిగిన ఆమ్ల ద్రావణాలతో, అలాగే కరిగిన పొటాషియం హైడ్రాక్సైడ్తో కరిగించవచ్చు. టాంటాలమ్ యొక్క అధిక ద్రవీభవన స్థానం 3017 °C (మరిగే స్థానం 5458 °C), ఇది లోహాలలో టంగ్స్టన్, రేనియం మరియు ఆస్మియంల ద్వారా మాత్రమే మరియు మూలకాలలో కార్బన్ ద్వారా మాత్రమే అధిగమించబడుతుంది.[17]
టాంటాలమ్ రెండు స్ఫటికాకార దశలలో ఉంటుంది, ఆల్ఫా మరియు బీటా. ఆల్ఫా దశ ద్రవీభవన స్థానం వరకు అన్ని ఉష్ణోగ్రతల వద్ద స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు 20 °C వద్ద లాటిస్ స్థిరాంకం a = 0.33029 nm తో బాడీ-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇది సాపేక్షంగా తన్యత కలిగి ఉంటుంది, నూప్ కాఠిన్యం 200–400 HN మరియు విద్యుత్ నిరోధకత 15–60 μΩ⋅cm కలిగి ఉంటుంది. బీటా దశ గట్టిగా మరియు పెళుసుగా ఉంటుంది; దీని స్ఫటిక సమరూపత టెట్రాగోనల్ (స్పేస్ గ్రూప్ P42/mnm, a = 1.0194 nm, c = 0.5313 nm), నూప్ కాఠిన్యం 1000–1300 HN మరియు విద్యుత్ నిరోధకత 170–210 μΩ⋅cm వద్ద సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. బీటా దశ మెటాస్టేబుల్ మరియు 750–775 °C వరకు వేడి చేసినప్పుడు ఆల్ఫా దశకు మారుతుంది. బల్క్ టాంటాలమ్ దాదాపు పూర్తిగా ఆల్ఫా దశలో ఉంటుంది, మరియు బీటా దశ సాధారణంగా మాగ్నెట్రాన్ స్పుటరింగ్, కెమికల్ వేపర్ డిపాజిషన్ లేదా ఎలక్ట్రోకెమికల్ డిపాజిషన్ ద్వారా యుటెక్టిక్ కరిగిన ఉప్పు ద్రావణం నుండి పొందిన సన్నని పొరలుగా ఉంటుంది.[18][19]
ఐసోటోపులు
ప్రధాన వ్యాసం: టాంటాలమ్ యొక్క ఐసోటోపులు
సహజ టాంటాలమ్ రెండు స్థిరమైన ఐసోటోపులను కలిగి ఉంటుంది: 180mTa (0.012%) మరియు 181Ta (99.988%). 180mTa (m మెటాస్టేబుల్ స్థితిని సూచిస్తుంది) మూడు మార్గాల్లో క్షీణిస్తుందని అంచనా వేయబడింది: 180Ta యొక్క గ్రౌండ్ స్టేట్కు ఐసోమెరిక్ ట్రాన్సిషన్, 180Wకు బీటా క్షయం, లేదా 180Hfకు ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్. అయితే, ఈ న్యూక్లియర్ ఐసోమర్ యొక్క రేడియోధార్మికత ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు, మరియు దీని హాఫ్-లైఫ్ 2.917 సంవత్సరాల దిగువ పరిమితి మాత్రమే నిర్ణయించబడింది.[20] 180Ta యొక్క గ్రౌండ్ స్టేట్ కేవలం 8 గంటల హాఫ్-లైఫ్ కలిగి ఉంటుంది. ఆదిమ న్యూక్లైడ్లలో (హాఫ్-లైఫ్ > 10⁸ సంవత్సరాలు) 180mTa మాత్రమే న్యూక్లియర్ ఐసోమర్ మరియు అన్నింటిలో అత్యంత అరుదైనది (టాంటాలమ్ యొక్క మూలక సమృద్ధి మరియు దానిలోని 180mTa యొక్క ఐసోటోపిక్ సమృద్ధి నుండి లెక్కించబడింది).
టాంటాలమ్ను అణు ఆయుధాల కోసం "సాల్టింగ్" పదార్థంగా సిద్ధాంతపరంగా పరిశీలించారు (కోబాల్ట్ బాగా తెలిసిన ఊహాజనిత సాల్టింగ్ పదార్థం). టాంటాలమ్ యొక్క బాహ్య కవచం ఆయుధం నుండి వచ్చే తీవ్రమైన న్యూట్రాన్ ఫ్లక్స్ ద్వారా వికిరణం చెందుతుంది, ఇది రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ 182Taగా మారుతుంది, దీని గామా కిరణాలు ఫాల్అవుట్ యొక్క రేడియోధార్మికతను నెలల తరబడి గణనీయంగా పెంచుతాయి. అటువంటి "సాల్టెడ్" ఆయుధాలను నిర్మించినట్లు, పరీక్షించినట్లు లేదా ఉపయోగించినట్లు తెలియదు.[21]
టాంటాలమ్ను 8Li, 80Rb, మరియు 160Yb వంటి అనేక ఐసోటోపుల ఉత్పత్తి కోసం అధిక-శక్తి ప్రోటాన్ కిరణాల ద్వారా స్పాలెషన్ కోసం లక్ష్య పదార్థంగా ఉపయోగిస్తారు.[22]
రసాయన సమ్మేళనాలు
టాంటాలమ్ -3 నుండి +5 వరకు ఆక్సీకరణ స్థితులలో సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. Ta(V) యొక్క ఆక్సైడ్లు సర్వసాధారణంగా కనిపిస్తాయి, ఇందులో అన్ని ఖనిజాలు ఉంటాయి. Ta మరియు Nb యొక్క రసాయన లక్షణాలు చాలా పోలి ఉంటాయి. జల మాధ్యమంలో, Ta కేవలం +5 ఆక్సీకరణ స్థితిని మాత్రమే ప్రదర్శిస్తుంది. నియోబియం వలె, టాంటాలమ్ హైడ్రస్ Ta(V) ఆక్సైడ్ అవక్షేపణం కారణంగా హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం, సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం, నైట్రిక్ ఆమ్లం మరియు ఫాస్ఫోరిక్ ఆమ్లంల పలుచని ద్రావణాలలో స్వల్పంగా మాత్రమే కరుగుతుంది.[23] క్షార మాధ్యమంలో, పాలీఆక్సోటాంటాలేట్ జాతుల ఏర్పాటు కారణంగా Ta కరిగించబడుతుంది.[24]
ఆక్సైడ్లు, నైట్రైడ్లు, కార్బైడ్లు, సల్ఫైడ్లు
టాంటాలమ్ పెంటాక్సైడ్ (Ta2O5) అనువర్తనాల దృక్కోణంలో అత్యంత ముఖ్యమైన సమ్మేళనం. తక్కువ ఆక్సీకరణ స్థితులలో టాంటాలమ్ ఆక్సైడ్లు అనేకం ఉన్నాయి, ఇందులో అనేక లోప నిర్మాణాలు ఉన్నాయి, మరియు ఇవి స్వల్పంగా అధ్యయనం చేయబడ్డాయి లేదా సరిగ్గా వర్ణించబడలేదు.
టాంటాలేట్లు, TaO_{4}(3−) లేదా TaO_{3}− కలిగిన సమ్మేళనాలు అనేకం ఉన్నాయి. లిథియం టాంటాలేట్ (LiTaO3) పెరోవ్స్కైట్ నిర్మాణంను కలిగి ఉంటుంది. లాంతనం టాంటాలేట్ (LaTaO4) వివిక్త TaO_{4}(3−) టెట్రాహెడ్రాను కలిగి ఉంటుంది.[25]
ఇతర వక్రీభవన లోహాల సందర్భంలో వలె, టాంటాలమ్ యొక్క అత్యంత కఠినమైన సమ్మేళనాలు నైట్రైడ్లు మరియు కార్బైడ్లు. టాంటాలమ్ కార్బైడ్, TaC, సాధారణంగా ఉపయోగించే టంగ్స్టన్ కార్బైడ్ వలె, కట్టింగ్ టూల్స్లో ఉపయోగించే ఒక గట్టి సిరామిక్. టాంటాలమ్(III) నైట్రైడ్ను కొన్ని మైక్రోఎలక్ట్రానిక్ తయారీ ప్రక్రియలలో సన్నని పొర ఇన్సులేటర్గా ఉపయోగిస్తారు.[26]
అత్యుత్తమంగా అధ్యయనం చేయబడిన చాల్కోజెనైడ్ టాంటాలమ్(IV) సల్ఫైడ్ (TaS2), ఇది ఇతర పరివర్తన లోహ డైచాల్కోజెనైడ్ల వలె పొరల వంటి సెమీకండక్టర్. టాంటాలమ్-టెల్లూరియం మిశ్రమం క్వాసిక్రిస్టల్స్ను ఏర్పరుస్తుంది.[25]
హాలైడ్లు
టాంటాలమ్ హాలైడ్లు +5, +4, మరియు +3 ఆక్సీకరణ స్థితులను కలిగి ఉంటాయి. టాంటాలమ్ పెంటాఫ్లోరైడ్ (TaF5) 97.0 °C ద్రవీభవన స్థానం కలిగిన తెల్లని ఘనపదార్థం. TaF_{7}(2-) అయాన్ను నియోబియం నుండి వేరు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.[27] డైమర్గా ఉండే క్లోరైడ్ TaCl5, కొత్త Ta సమ్మేళనాల సంశ్లేషణలో ప్రధాన కారకం. ఇది సులభంగా ఆక్సీక్లోరైడ్కు జలవిశ్లేషణ చెందుతుంది. తక్కువ హాలైడ్లు TaX4 మరియు TaX3, Ta-Ta బంధాలను కలిగి ఉంటాయి.[25][23]
ఆర్గానోటాంటాలమ్ సమ్మేళనాలు
ఆర్గానోటాంటాలమ్ సమ్మేళనాలు పెంటామిథైల్టాంటాలమ్, మిశ్రమ ఆల్కైల్టాంటాలమ్ క్లోరైడ్లు, ఆల్కైల్టాంటాలమ్ హైడ్రైడ్లు, ఆల్కైలిడిన్ కాంప్లెక్స్లు, అలాగే వాటి సైక్లోపెంటాడైనైల్ ఉత్పన్నాలను కలిగి ఉంటాయి.[28][29] హెక్సాకార్బొనిల్ [Ta(CO)6]− మరియు సంబంధిత ఐసోసైనైడ్ల కోసం వివిధ లవణాలు మరియు ప్రతిక్షేపిత ఉత్పన్నాలు తెలుసు.
లభ్యత
టాంటాలమ్ భూమి యొక్క క్రస్ట్లో బరువు పరంగా సుమారు 1 ppm[30] లేదా 2 ppm[23] ఉంటుందని అంచనా. టాంటాలమ్ ఖనిజాల జాతులు అనేకం ఉన్నాయి, వాటిలో కొన్ని మాత్రమే పరిశ్రమల ద్వారా ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి: టాంటాలైట్ (టాంటాలైట్-(Fe), టాంటాలైట్-(Mn), మరియు టాంటాలైట్-(Mg)లతో కూడిన శ్రేణి), మైక్రోలైట్ (ఇప్పుడు ఒక సమూహ పేరు), వోడ్జినైట్, యుక్సెనైట్ (నిజానికి యుక్సెనైట్-(Y)), మరియు పాలీక్రేస్ (నిజానికి పాలీక్రేస్-(Y)).[31] టాంటాలైట్ (Fe, Mn)Ta2O6 టాంటాలమ్ వెలికితీతకు అత్యంత ముఖ్యమైన ఖనిజం. టాంటాలైట్ కొలంబైట్ (Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6 వలె అదే ఖనిజ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది; నియోబియం కంటే టాంటాలమ్ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు దానిని టాంటాలైట్ అని మరియు టాంటాలమ్ కంటే నియోబియం ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు దానిని కొలంబైట్ (లేదా నియోబైట్) అని పిలుస్తారు. టాంటాలైట్ మరియు ఇతర టాంటాలమ్ కలిగిన ఖనిజాల అధిక సాంద్రత గురుత్వాకర్షణ విభజనను ఉత్తమ పద్ధతిగా చేస్తుంది. ఇతర ఖనిజాలలో సమర్స్కైట్ మరియు ఫెర్గూసనైట్ ఉన్నాయి.
ఆస్ట్రేలియా 2010లకు ముందు టాంటాలమ్ యొక్క ప్రధాన ఉత్పత్తిదారుగా ఉంది, గ్లోబల్ అడ్వాన్స్డ్ మెటల్స్ (గతంలో టాలిసన్ మినరల్స్ అని పిలిచేవారు) ఆ దేశంలో అతిపెద్ద టాంటాలమ్ మైనింగ్ కంపెనీగా ఉంది. వారు పశ్చిమ ఆస్ట్రేలియాలో రెండు గనులను నిర్వహిస్తున్నారు, నైరుతిలో గ్రీన్బుషెస్ మరియు పిల్బారా ప్రాంతంలో వోడ్జినా. 2008 ఆర్థిక సంక్షోభం కారణంగా 2008 చివరలో మైనింగ్ నిలిపివేయబడిన తర్వాత, వోడ్జినా గని జనవరి 2011లో తిరిగి తెరవబడింది.[32] అది తిరిగి తెరిచిన ఒక సంవత్సరం లోపు, గ్లోబల్ అడ్వాన్స్డ్ మెటల్స్ "... టాంటాలమ్ డిమాండ్ తగ్గడం ..." మరియు ఇతర కారణాల వల్ల, ఫిబ్రవరి 2012 చివరి నాటికి టాంటాలమ్ మైనింగ్ కార్యకలాపాలు నిలిపివేయబడతాయని ప్రకటించింది.[33] వోడ్జినా ప్రాథమిక టాంటాలమ్ గాఢతను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది వినియోగదారులకు విక్రయించబడటానికి ముందు గ్రీన్బుషెస్ కార్యకలాపాలలో మరింత మెరుగుపరచబడుతుంది.[34] నియోబియం యొక్క పెద్ద-స్థాయి ఉత్పత్తిదారులు బ్రెజిల్ మరియు కెనడాలో ఉన్నప్పటికీ, అక్కడ ఉన్న ఖనిజం కూడా తక్కువ శాతం టాంటాలమ్ను ఇస్తుంది. చైనా, ఇథియోపియా, మరియు మొజాంబిక్ వంటి ఇతర దేశాలు ఎక్కువ శాతం టాంటాలమ్ ఉన్న ఖనిజాలను మైనింగ్ చేస్తాయి, మరియు అవి ప్రపంచ ఉత్పత్తిలో గణనీయమైన శాతాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి. టాంటాలమ్ థాయిలాండ్ మరియు మలేషియాలో అక్కడ జరిగే టిన్ మైనింగ్ యొక్క ఉప-ఉత్పత్తిగా కూడా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. ప్లేసర్ నిక్షేపాల నుండి ఖనిజాల గురుత్వాకర్షణ విభజన సమయంలో, కాసిటరైట్ (SnO2) మాత్రమే కాకుండా, చిన్న శాతం టాంటాలైట్ కూడా ఉంటుంది. టిన్ స్మెల్టర్ల నుండి వచ్చే స్లాగ్లో ఆర్థికంగా ఉపయోగపడే టాంటాలమ్ పరిమాణాలు ఉంటాయి, వీటిని స్లాగ్ నుండి లీచ్ చేస్తారు.[10][35]
21వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో ఆస్ట్రేలియా మరియు బ్రెజిల్ నుండి ఉత్పత్తి ప్రధానంగా ఉన్నప్పటి నుండి ప్రపంచ టాంటాలమ్ గని ఉత్పత్తి ముఖ్యమైన భౌగోళిక మార్పుకు గురైంది. 2007 నుండి 2014 వరకు, గనుల నుండి టాంటాలమ్ ఉత్పత్తి యొక్క ప్రధాన వనరులు డెమోక్రటిక్ రిపబ్లిక్ ఆఫ్ కాంగో, రువాండా, మరియు కొన్ని ఇతర ఆఫ్రికన్ దేశాలకు నాటకీయంగా మారాయి.[36] టాంటాలమ్ సరఫరా యొక్క భవిష్యత్తు వనరులు, అంచనా వేయబడిన పరిమాణం ప్రకారం, సౌదీ అరేబియా, ఈజిప్ట్, గ్రీన్లాండ్, చైనా, మొజాంబిక్, కెనడా, ఆస్ట్రేలియా, యునైటెడ్ స్టేట్స్, ఫిన్లాండ్, మరియు బ్రెజిల్లలో అన్వేషించబడుతున్నాయి.[37][38]
సంఘర్షణ వనరుగా హోదా
ఇవి కూడా చూడండి: Coltan mining and ethics, Coltan#Ethics of mining in the Democratic Republic of Congo టాంటలమ్ను ఒక సంఘర్షణ వనరు (conflict resource)గా పరిగణిస్తారు. నియోబియం మరియు టాంటలమ్లను సంగ్రహించే కొలంబైట్–టాంటలైట్ ఖనిజానికి పారిశ్రామిక నామమైన కోల్టాన్,[39] మధ్య ఆఫ్రికాలో కూడా లభిస్తుంది. అందుకే టాంటలమ్, డెమోక్రటిక్ రిపబ్లిక్ ఆఫ్ కాంగో (గతంలో జైర్)లో జరుగుతున్న యుద్ధంతో ముడిపడి ఉంది. అక్టోబర్ 23, 2003 నాటి ఐక్యరాజ్యసమితి నివేదిక ప్రకారం,[40] కోల్టాన్ అక్రమ రవాణా మరియు ఎగుమతి కాంగోలో యుద్ధాన్ని తీవ్రతరం చేయడానికి సహాయపడ్డాయి. 1998 నుండి ఈ సంక్షోభం కారణంగా సుమారు 5.4 మిలియన్ల మంది మరణించారు[41] – ఇది రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం తర్వాత ప్రపంచంలోనే అత్యంత ఘోరమైన సంఘర్షణగా నమోదైంది. కాంగో బేసిన్ లోని సాయుధ సంఘర్షణ ప్రాంతాలలో కోల్టాన్ వంటి వనరుల దోపిడీ కారణంగా బాధ్యతాయుతమైన కార్పొరేట్ ప్రవర్తన, మానవ హక్కులు మరియు వన్యప్రాణులకు ముప్పు వంటి నైతిక ప్రశ్నలు తలెత్తాయి.[42][43][44][45] యునైటెడ్ స్టేట్స్ జియోలాజికల్ సర్వే తన వార్షిక నివేదికలో, 2002–2006 మధ్య ఈ ప్రాంతం ప్రపంచ టాంటలమ్ ఉత్పత్తిలో 1% కంటే తక్కువ ఉత్పత్తి చేసిందని, ఇది 2000 మరియు 2008 సంవత్సరాలలో గరిష్టంగా 10%కి చేరుకుందని పేర్కొంది.[35] జనవరి 2021లో ప్రచురించబడిన USGS డేటా ప్రకారం, ప్రపంచ టాంటలమ్ గనుల ఉత్పత్తిలో దాదాపు 40% డెమోక్రటిక్ రిపబ్లిక్ ఆఫ్ కాంగో నుండి, మరో 18% పొరుగున ఉన్న రువాండా మరియు బురుండి నుండి వస్తున్నట్లు సూచించింది.[46]
ఉత్పత్తి మరియు తయారీ
[47] ఆదర్శవంతమైన టాంటలమ్ ఖనిజం టాంటలైట్, కానీ నియోబియం ఖనిజమైన కొలంబైట్ నుండి కూడా గణనీయమైన మొత్తంలో లభిస్తుంది. అందువల్ల, ఈ ఖనిజాలు, గ్యాంగ్ (gangue) మినహాయించి, టాంటలమ్ మరియు నియోబియం ఆక్సైడ్ల మిశ్రమాలను కలిగి ఉంటాయి. ఈ మిశ్రమ ఖనిజాల నుండి టాంటలమ్ను శుద్ధి చేయడం పారిశ్రామిక మెటలర్జీలో అత్యంత కష్టతరమైన విభజన ప్రక్రియలలో ఒకటి. ప్రధాన సమస్య ఏమిటంటే, ఖనిజాలు రెండు లోహాలను కలిగి ఉండటమే కాకుండా, Ta మరియు Nb యొక్క రసాయన ధర్మాలు చాలా సారూప్యంగా ఉండటం (జిర్కోనియం మరియు హాఫ్నియంలకు కూడా ఇలాంటి సవాలు ఉంది). ఈ సవాలును పరిష్కరించడానికి అనేక పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి.[48][49] ప్రధాన విధానం హైడ్రోమెటలర్జీ: గాఢత కలిగిన ఖనిజాన్ని కరిగించి, ఆపై ఈ నీటి ఆధారిత ద్రావణం నుండి Ta జాతులను ఎంపిక చేసి సంగ్రహించడం. Ta/Nb నిష్పత్తి లేదా ఖనిజం మరియు పర్యావరణ నిబంధనల వంటి స్థానిక పరిస్థితులపై ఆధారపడే ప్రధాన వేరియబుల్స్ లిక్సివియంట్ (Nb/Ta కరిగించే మాధ్యమం) మరియు టాంటలమ్ను సంగ్రహించే ద్రావణి. సాధారణ లిక్సివియంట్లు హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లంతో పాటు సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం లేదా హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం. ఈ దశ టాంటలమ్ మరియు నియోబియంను రాతిలోని వివిధ లోహేతర మలినాల (గ్యాంగ్) నుండి వేరు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. Ta వివిధ ఖనిజాలుగా ఉన్నప్పటికీ, ఇది పెంటాక్సైడ్గా సౌకర్యవంతంగా సూచించబడుతుంది, ఎందుకంటే టాంటలమ్(V) యొక్క చాలా ఆక్సైడ్లు ఈ పరిస్థితులలో ఒకే విధంగా ప్రవర్తిస్తాయి. దీని సంగ్రహణకు సరళీకృత సమీకరణం:
- Ta2O5 + 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
ఇతర సంబంధిత జాతులలో ఆక్సీఫ్లోరైడ్ H2[TaOF5] మరియు సంబంధిత H2[NbF7], H[NbF6] మరియు H2[NbOF7] ఉన్నాయి. సైక్లోహెక్సనోన్, ఆక్టనాల్ మరియు మిథైల్ ఐసోబ్యూటైల్ కీటోన్ వంటి సేంద్రీయ ద్రావణులలోకి ద్రవ-ద్రవ సంగ్రహణ (liquid-liquid extraction) చేస్తారు. ఈ సరళమైన ప్రక్రియ ద్వారా లోహాన్ని కలిగి ఉన్న చాలా మలినాలను (ఉదా. ఇనుము, మాంగనీస్, టైటానియం, జిర్కోనియం) తొలగించవచ్చు, ఇవి వాటి ఫ్లోరైడ్లు మరియు ఇతర కాంప్లెక్స్ల రూపంలో జల దశలోనే ఉండిపోతాయి. నియోబియం నుండి టాంటలమ్ను వేరు చేయడం అనేది ఆమ్ల మిశ్రమం యొక్క అయానిక్ బలంను తగ్గించడం ద్వారా సాధించబడుతుంది, దీనివల్ల నియోబియం జల దశలో కరిగిపోతుంది. ఈ పరిస్థితులలో ఆక్సీఫ్లోరైడ్ H2[NbOF5] ఏర్పడుతుందని ప్రతిపాదించబడింది. నియోబియంను తొలగించిన తర్వాత, శుద్ధి చేయబడిన H2[TaF7] ద్రావణాన్ని జల అమ్మోనియాతో తటస్థీకరించి, హైడ్రేటెడ్ టాంటలమ్ ఆక్సైడ్ను ఘనపదార్థంగా అవక్షేపిస్తారు, దీనిని కాల్సినింగ్ ద్వారా టాంటలమ్ పెంటాక్సైడ్ (Ta2O5)గా మార్చవచ్చు.[50]
జలవిశ్లేషణకు బదులుగా, H2[TaF7] ను పొటాషియం ఫ్లోరైడ్తో చికిత్స చేసి పొటాషియం హెప్టాఫ్లోరోటాంటలేట్ను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు:
- H2[TaF7] + 2 KF -> K2[TaF7] + 2 HF
H2[TaF7] వలె కాకుండా, పొటాషియం ఉప్పు సులభంగా స్పటికీకరించబడుతుంది మరియు ఘనపదార్థంగా నిర్వహించబడుతుంది.
K2[TaF7] ను ద్రవ ఉప్పు (molten salt)లో సుమారు 800 °C వద్ద సోడియంతో క్షయకరణం (reduction) చేయడం ద్వారా లోహ టాంటలమ్గా మార్చవచ్చు.[51]
- K2[TaF7] + 5 Na -> Ta + 5 NaF + 2 KF
మారిగ్నాక్ ప్రక్రియ అని పిలువబడే పాత పద్ధతిలో, H2[TaF7] మరియు H2[NbOF5] మిశ్రమాన్ని K2[TaF7] మరియు K2[NbOF5] యొక్క మిశ్రమంగా మార్చారు, దీనిని వాటి విభిన్న నీటి ద్రావణీయతను ఉపయోగించుకుని భిన్న స్పటికీకరణ (fractional crystallization) ద్వారా వేరు చేశారు.
విద్యుద్విశ్లేషణ
ఇవి కూడా చూడండి: FFC Cambridge process
టాంటలమ్ను హాల్–హెరోల్ట్ ప్రక్రియ యొక్క సవరించిన సంస్కరణను ఉపయోగించి విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా కూడా శుద్ధి చేయవచ్చు. ఇన్పుట్ ఆక్సైడ్ మరియు అవుట్పుట్ లోహం ద్రవ రూపంలో ఉండాల్సిన అవసరం లేకుండా, టాంటలమ్ విద్యుద్విశ్లేషణ ద్రవ రూపంలో లేని పొడి ఆక్సైడ్లపై పనిచేస్తుంది. 1997లో కేంబ్రిడ్జ్ విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు కొన్ని ఆక్సైడ్ల చిన్న నమూనాలను ద్రవ ఉప్పు స్నానాలలో ముంచి, విద్యుత్ ప్రవాహంతో ఆక్సైడ్ను తగ్గించినప్పుడు ఈ ఆవిష్కరణ జరిగింది. కాథోడ్ పొడి లోహ ఆక్సైడ్ను ఉపయోగిస్తుంది. ఆనోడ్ కార్బన్తో తయారు చేయబడింది. 1000 C వద్ద ఉన్న ద్రవ ఉప్పు ఎలక్ట్రోలైట్గా పనిచేస్తుంది. మొదటి రిఫైనరీ వార్షిక ప్రపంచ డిమాండ్లో 3–4% సరఫరా చేసే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది.[52]
తయారీ మరియు లోహ పనితనం
టాంటలమ్ యొక్క అన్ని వెల్డింగ్ పనులు ఆర్గాన్ లేదా హీలియం యొక్క జడ వాతావరణంలో జరగాలి, తద్వారా ఇది వాతావరణ వాయువులతో కలుషితం కాకుండా రక్షించబడుతుంది. టాంటలమ్ సోల్డరబుల్ కాదు. టాంటలమ్ను గ్రైండింగ్ చేయడం కష్టం, ముఖ్యంగా అనీలింగ్ చేసిన టాంటలమ్ విషయంలో ఇది మరింత కష్టం. అనీలింగ్ స్థితిలో, టాంటలమ్ అత్యంత డక్టైల్ (సాగే గుణం) కలిగి ఉంటుంది మరియు లోహపు షీట్లుగా సులభంగా తయారు చేయవచ్చు.[53]
అప్లికేషన్లు
ఎలక్ట్రానిక్స్
టాంటలమ్ యొక్క ప్రధాన ఉపయోగం, లోహపు పొడిగా, ఎలక్ట్రానిక్ భాగాల ఉత్పత్తిలో ఉంది, ప్రధానంగా కెపాసిటర్లు మరియు కొన్ని అధిక-శక్తి రెసిస్టర్లు. టాంటలమ్ ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లు టాంటలమ్ పొడిని ఉపయోగించి, ఒక రక్షణ ఆక్సైడ్ ఉపరితల పొరను ఏర్పరుస్తాయి. టాంటలమ్ పొడిని పెల్లెట్ ఆకారంలో నొక్కి, కెపాసిటర్ యొక్క ఒక "ప్లేట్"గా, ఆక్సైడ్ను డైలెక్ట్రిక్గా మరియు ఎలక్ట్రోలైటిక్ ద్రావణం లేదా వాహక ఘనపదార్థాన్ని మరొక "ప్లేట్"గా ఉపయోగిస్తారు. డైలెక్ట్రిక్ పొర చాలా పల్చగా ఉండటం వల్ల (ఉదాహరణకు, అల్యూమినియం ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లోని సారూప్య పొర కంటే పల్చగా), చిన్న పరిమాణంలో అధిక కెపాసిటెన్స్ సాధించవచ్చు. పరిమాణం మరియు బరువు ప్రయోజనాల కారణంగా, టాంటలమ్ కెపాసిటర్లు పోర్టబుల్ టెలిఫోన్లు, పర్సనల్ కంప్యూటర్లు, ఆటోమోటివ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు కెమెరాలకు ఆకర్షణీయంగా ఉంటాయి.[54]
మిశ్రమ లోహాలు
అధిక ద్రవీభవన స్థానాలు, బలం మరియు డక్టిలిటీ కలిగిన వివిధ మిశ్రమ లోహాల (alloys) తయారీకి టాంటలమ్ ఉపయోగించబడుతుంది. ఇతర లోహాలతో కలిపి, ఇది మెటల్ వర్కింగ్ పరికరాల కోసం కార్బైడ్ సాధనాల తయారీలో మరియు జెట్ ఇంజిన్ భాగాలు, రసాయన ప్రక్రియ పరికరాలు, అణు రియాక్టర్లు, క్షిపణి భాగాలు, హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్లు, ట్యాంకులు మరియు పాత్రల కోసం సూపర్ అలాయ్స్ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించబడుతుంది.[55][54][56] దాని డక్టిలిటీ కారణంగా, టాంటలమ్ను సన్నని తీగలు లేదా ఫిలమెంట్లుగా మార్చవచ్చు, వీటిని అల్యూమినియం వంటి లోహాలను ఆవిరి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
టాంటలమ్ హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం మరియు వేడి సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం మినహా చాలా ఆమ్లాలకు వ్యతిరేకంగా జడంగా ఉంటుంది, మరియు వేడి క్షార ద్రావణాలు కూడా టాంటలమ్ను క్షయం చేస్తాయి. ఈ ధర్మం దీనిని రసాయన ప్రతిచర్య పాత్రలు మరియు తినివేయు ద్రవాల పైపులకు ఉపయోగకరమైన లోహంగా చేస్తుంది. హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లాన్ని ఆవిరితో వేడి చేయడానికి హీట్ ఎక్స్ఛేంజింగ్ కాయిల్స్ టాంటలమ్తో తయారు చేయబడతాయి.[57] రేడియో ట్రాన్స్మిటర్ల కోసం అల్ట్రా హై ఫ్రీక్వెన్సీ ఎలక్ట్రాన్ ట్యూబ్ల ఉత్పత్తిలో టాంటలమ్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడింది. టాంటలమ్ నైట్రైడ్లు మరియు ఆక్సైడ్లను ఏర్పరచడం ద్వారా ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ను సంగ్రహించగలదు, అందువల్ల గ్రిడ్లు మరియు ప్లేట్ల వంటి అంతర్గత భాగాల కోసం ఉపయోగించినప్పుడు ట్యూబ్లకు అవసరమైన అధిక వాక్యూమ్ను నిర్వహించడానికి సహాయపడింది.[27][57]
శస్త్రచికిత్స ఉపయోగాలు
టాంటలమ్ రెండు ప్రత్యేక లక్షణాల కారణంగా శస్త్రచికిత్సలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. టాంటలమ్ యొక్క కాఠిన్యం మరియు డక్టిలిటీ పదునైన, మన్నికైన శస్త్రచికిత్స పరికరాలను తయారు చేయడానికి మరియు మోనోఫిలమెంట్ కుట్లు (sutures) కోసం ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి. అయితే, శస్త్రచికిత్సలో టాంటలమ్ యొక్క మరొక ఉపయోగం మానవ కఠిన కణజాలంతో శాశ్వత మరియు మన్నికైన నిర్మాణ బంధాన్ని ఏర్పరిచే దాని ప్రత్యేక సామర్థ్యం నుండి వస్తుంది, ఇది ఎముక మరియు దంత ఇంప్లాంట్ల కోసం ప్రత్యేకంగా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది.[58] టాంటలమ్ ప్లేటింగ్ కఠిన కణజాలంతో బలమైన మరియు జీవసంబంధంగా స్థిరమైన బంధాన్ని ఏర్పరిచే సామర్థ్యం కారణంగా, సంక్లిష్టమైన టాంటలమ్-కోటెడ్ టైటానియం శస్త్రచికిత్స ఇంప్లాంట్ల నిర్మాణంలో టాంటలమ్ పూతలు ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.[59] మన్నికైన శస్త్రచికిత్స ఇంప్లాంట్ల కోసం దీనిని ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ఒక అనుషంగిక ప్రయోజనం ఏమిటంటే, టాంటలమ్ అనేది ఫెర్రస్ కాని, అయస్కాంతం కాని లోహం కాబట్టి, టాంటలమ్ ఇంప్లాంట్లు ఉన్న రోగులు MRI ప్రక్రియలకు వెళ్లడం సురక్షితమని పరిగణించబడుతుంది.[60]
ఇతర ఉపయోగాలు
వాయేజర్ 1 మరియు వాయేజర్ 2 వంటి అంతరిక్ష నౌకల భాగాలను రేడియేషన్ నుండి రక్షించడానికి NASA టాంటలమ్ను ఉపయోగించింది.[61] అధిక ద్రవీభవన స్థానం మరియు ఆక్సీకరణ నిరోధకత కారణంగా వాక్యూమ్ ఫర్నేస్ భాగాల ఉత్పత్తిలో ఈ లోహం ఉపయోగించబడింది. టాంటలమ్ అత్యంత జడమైనది, కాబట్టి ఇది థర్మోవెల్స్, వాల్వ్ బాడీలు మరియు టాంటలమ్ ఫాస్టెనర్ల వంటి వివిధ తుప్పు నిరోధక భాగాలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. దాని అధిక సాంద్రత కారణంగా, షేప్డ్ ఛార్జ్ మరియు ఎక్స్ప్లోసివ్లీ ఫార్మ్డ్ పెనెట్రేటర్ లైనర్లు టాంటలమ్తో నిర్మించబడ్డాయి.[62] టాంటలమ్ దాని అధిక సాంద్రత మరియు అధిక ద్రవీభవన స్థానం కారణంగా షేప్డ్ ఛార్జ్ యొక్క కవచాన్ని ఛేదించే సామర్థ్యాలను బాగా పెంచుతుంది.[63][64] ఇది అప్పుడప్పుడు ఆడెమర్స్ పిగ్యుట్, ఎఫ్. పి. జౌర్న్, హబ్లోట్, మాంట్బ్లాంక్, ఒమేగా ఎస్ఏ మరియు పనెరాయ్ వంటి విలువైన వాచీల తయారీలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. టాంటలమ్ ఆక్సైడ్ కెమెరా లెన్స్ల కోసం ప్రత్యేకమైన అధిక వక్రీభవన సూచిక (refractive index) కలిగిన గాజును తయారు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.[65] ద్రవ టాంటలమ్ను గ్యాస్ లేదా ద్రవం ఉపయోగించి అటామైజ్ చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన గోళాకార టాంటలమ్ పొడి, దాని ఏకరీతి ఆకారం, అద్భుతమైన ఫ్లోబిలిటీ మరియు అధిక ద్రవీభవన స్థానం కారణంగా అడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్లో సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది.[66][67]
పర్యావరణ సమస్యలు
ఇతర భూగర్భ శాస్త్రాలతో పోలిస్తే పర్యావరణ రంగంలో టాంటలమ్కు చాలా తక్కువ ప్రాధాన్యత లభిస్తుంది. అప్పర్ క్రస్ట్ కాన్సంట్రేషన్ (UCC) మరియు భూపటలంలో మరియు ఖనిజాలలో Nb/Ta నిష్పత్తి అందుబాటులో ఉన్నాయి, ఎందుకంటే ఈ కొలతలు జియోకెమికల్ సాధనంగా ఉపయోగపడతాయి.[68] అప్పర్ క్రస్ట్ కాన్సంట్రేషన్ కోసం తాజా విలువ 0.92 ppm, మరియు Nb/Ta(w/w) నిష్పత్తి 12.7 వద్ద ఉంది.[69]
వివిధ పర్యావరణ విభాగాలలో టాంటలమ్ సాంద్రతలపై తక్కువ డేటా అందుబాటులో ఉంది, ముఖ్యంగా సముద్రపు నీరు మరియు మంచినీటిలో 'కరిగిన' టాంటలమ్ సాంద్రతల యొక్క నమ్మదగిన అంచనాలు కూడా ఇంకా రూపొందించబడలేదు.[70] సముద్రాలలో కరిగిన సాంద్రతలపై కొన్ని విలువలు ప్రచురించబడ్డాయి, కానీ అవి విరుద్ధంగా ఉన్నాయి. మంచినీటిలో విలువలు కూడా అంతకంటే మెరుగ్గా లేవు, కానీ అన్ని సందర్భాల్లో, అవి బహుశా 1 ng dm−3 కంటే తక్కువగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే సహజ జలాల్లో 'కరిగిన' సాంద్రతలు ప్రస్తుత విశ్లేషణాత్మక సామర్థ్యాల కంటే చాలా తక్కువగా ఉన్నాయి.[71] విశ్లేషణకు ప్రీ-కాన్సంట్రేషన్ ప్రక్రియలు అవసరం, ఇవి ప్రస్తుతానికి స్థిరమైన ఫలితాలను ఇవ్వడం లేదు. ఏది ఏమైనప్పటికీ, టాంటలమ్ సహజ జలాల్లో కరిగిన దానికంటే పార్టిక్యులేట్ పదార్థంగానే ఎక్కువగా ఉన్నట్లు కనిపిస్తోంది.[70]
నేలలు, బెడ్ సెడిమెంట్లు మరియు వాతావరణ ఏరోసోల్స్లో సాంద్రతల కోసం విలువలు సులభంగా లభిస్తాయి.[70] నేలల్లో విలువలు 1 ppmకి దగ్గరగా ఉంటాయి మరియు అందువల్ల UCC విలువలకు దగ్గరగా ఉంటాయి. ఇది డెట్రిటల్ మూలాన్ని సూచిస్తుంది. వాతావరణ ఏరోసోల్స్ కోసం అందుబాటులో ఉన్న విలువలు చెల్లాచెదురుగా మరియు పరిమితంగా ఉన్నాయి. టాంటలమ్ సమృద్ధి గమనించినప్పుడు, ఇది బహుశా మేఘాలలో ఏరోసోల్స్లో నీటిలో కరిగే మూలకాల నష్టం వల్ల కావచ్చు.[72]
మానవ వినియోగంతో ముడిపడి ఉన్న కాలుష్యం గుర్తించబడలేదు.[73] టాంటలమ్ బయోజియోకెమికల్ పరంగా చాలా సంప్రదాయవాద మూలకం వలె కనిపిస్తుంది, కానీ దాని సైక్లింగ్ మరియు రియాక్టివిటీ ఇంకా పూర్తిగా అర్థం కాలేదు.
జాగ్రత్తలు
టాంటలమ్ కలిగిన సమ్మేళనాలు ప్రయోగశాలలో అరుదుగా కనిపిస్తాయి. ఈ లోహం అత్యంత బయోకాంపాటబుల్[58] మరియు శరీర ఇంప్లాంట్లు మరియు పూతలు కోసం ఉపయోగించబడుతుంది, కాబట్టి ఇతర మూలకాలు లేదా రసాయన సమ్మేళనం యొక్క భౌతిక స్వభావంపై దృష్టి పెట్టవచ్చు.[74]
ప్రజలు పని ప్రదేశంలో టాంటలమ్ను పీల్చడం, చర్మ సంపర్కం లేదా కంటి సంపర్కం ద్వారా బహిర్గతం కావచ్చు. ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ అడ్మినిస్ట్రేషన్ (OSHA) పని ప్రదేశంలో టాంటలమ్ ఎక్స్పోజర్ కోసం చట్టపరమైన పరిమితిని (పర్మిసిబుల్ ఎక్స్పోజర్ లిమిట్) 8 గంటల పని దినానికి 5 mg/m3గా నిర్ణయించింది. నేషనల్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ (NIOSH) 8 గంటల పని దినానికి 5 mg/m3 సిఫార్సు చేయబడిన ఎక్స్పోజర్ పరిమితి (REL) మరియు 10 mg/m3 స్వల్పకాలిక పరిమితిని నిర్ణయించింది. ఎముక కణజాలంతో బలమైన మరియు శాశ్వత బంధాన్ని ఏర్పరిచే టాంటలమ్ సామర్థ్యం కారణంగా ఒక వైరుధ్యం తలెత్తుతుంది: 2500 mg/m3 స్థాయిలలో, టాంటలమ్ ధూళి అనుకోకుండా తప్పు కణజాలంతో బంధించబడితే జీవితానికి మరియు ఆరోగ్యానికి తక్షణమే ప్రమాదకరం అవుతుంది.[75]
సూచనలు
- ↑ యురిపిడెస్, ఒరెస్టెస్
- ↑ Ekeberg, Anders. (1802). Of the Properties of the Earth Yttria, compared with those of Glucine; of Fossils, in which the first of these Earths in contained; and of the Discovery of a metallic Nature (Tantalium). Journal of Natural Philosophy, Chemistry, and the Arts. 3 251–255.
- ↑ Ekeberg, Anders. (1802). Uplysning om Ytterjorden egenskaper, i synnerhet i aemforelse med Berylljorden:om de Fossilier, havari förstnemnde jord innehales, samt om en ny uptäckt kropp af metallik natur. Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar. 23 68–83.
- ↑ Griffith, William P.. (2003). "Charles Hatchett FRS (1765–1847), Chemist and Discoverer of Niobium". Notes and Records of the Royal Society of London. 57 (3) 299–316. doi:10.1098/rsnr.2003.0216.
- ↑ Wollaston, William Hyde. (1809). "On the Identity of Columbium and Tantalum". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 99 246–252. doi:10.1098/rstl.1809.0017.
- ↑ Rose, Heinrich. (1844). Ueber die Zusammensetzung der Tantalite und ein im Tantalite von Baiern enthaltenes neues Metall. Annalen der Physik. 139 (10) 317–341. doi:10.1002/andp.18441391006.
- ↑ Rose, Heinrich. (1847). Ueber die Säure im Columbit von Nordamérika. Annalen der Physik. 146 (4) 572–577. doi:10.1002/andp.18471460410.
- ↑ (2025-03-13). Early history. TIC.
- ↑ 9.0 9.1 Marignac, Blomstrand. (1866). "Tantalsäure, Niobsäure, (Ilmensäure) und Titansäure". Fresenius' Journal of Analytical Chemistry. 5 (1) 384–389. doi:10.1007/BF01302537.
- ↑ 10.0 10.1 10.2 Gupta, C. K.. (1994). "Extractive Metallurgy of Niobium". CRC Press. ISBN 978-0-8493-6071-8.
- ↑ Marignac, M. C.. (1866). Recherches sur les combinaisons du niobium. Annales de Chimie et de Physique. 4 (8) 7–75.
- ↑ Hermann, R.. (1871). Fortgesetzte Untersuchungen über die Verbindungen von Ilmenium und Niobium, sowie über die Zusammensetzung der Niobmineralien. Journal für Praktische Chemie. 3 (1) 373–427. doi:10.1002/prac.18710030137.
- ↑ Marietjie Ungerer. Separation of Tantalum and Niobium by Solvent Extraction. page 22.
- ↑ Bowers, B.. (2001). "Scanning Our Past from London The Filament Lamp and New Materials". Proceedings of the IEEE. 89 (3) 413. doi:10.1109/5.915382.
- ↑ (1887). Lempriere's Classical Dictionary. 659.
- ↑ (2007-06-30). Classical Mythology & More: A Reader Workbook. Bolchazy-Carducci Publishers. ISBN 978-0-86516-573-1.
- ↑ Top 10 Metal Powders with the Highest Melting Points. powder.samaterials.com.
- ↑ (2019). Electronic structure of β-Ta films from X-ray photoelectron spectroscopy and first-principles calculations. Applied Surface Science. 470 607–612. doi:10.1016/j.apsusc.2018.11.096.
- ↑ (2004). Texture, structure and phase transformation in sputter beta tantalum coating. Surface and Coatings Technology. 177–178 44. doi:10.1016/j.surfcoat.2003.06.008.
- ↑ Majorana Collaboration. (2023-10-11). "Constraints on the Decay of 180mTa". Physical Review Letters. 131 (15). doi:10.1103/PhysRevLett.131.152501.
- ↑ (2003). Weapons of Mass Destruction. Assumption University Journal of Technology. 6 (4) 199–219.
- ↑ Tantalum Target Yields – ISAC Yield Database – TRIUMF: Canada's National Laboratory for Particle and Nuclear Physics. mis.triumf.ca.
- ↑ 23.0 23.1 23.2 Agulyansky, Anatoly. (2004). The Chemistry of Tantalum and Niobium Fluoride Compounds. Elsevier. ISBN 978-0-444-51604-6.
- ↑ (2015-07-01). "Solubility of niobium(V) and tantalum(V) under mild alkaline conditions". Hydrometallurgy. 156 99–106. doi:10.1016/j.hydromet.2015.05.015.
- ↑ 25.0 25.1 25.2 Holleman, A. F.. (2007). "Lehrbuch der Anorganischen Chemie". de Gruyter. ISBN 978-3-11-017770-1.
- ↑ Tsukimoto, S.. (1961). "Microstructure of amorphous tantalum nitride thin films". Thin Solid Films. 460 (1–2) 222–226. doi:10.1016/j.tsf.2004.01.073.
- ↑ 27.0 27.1 Soisson, Donald J.. (1961). "Staff-Industry Collaborative Report: Tantalum and Niobium". Ind. Eng. Chem.. 53 (11) 861–868. doi:10.1021/ie50623a016.
- ↑ Schrock, Richard R.. (1979-03-01). "Alkylidene complexes of niobium and tantalum". Accounts of Chemical Research. 12 (3) 98–104. doi:10.1021/ar50135a004.
- ↑ Morse, P. M.. (2008). "Ethylene Complexes of the Early Transition Metals: Crystal Structures of ] and the Negative-Oxidation-State Species ] and ]". Organometallics. 27 (5) 984. doi:10.1021/om701189e.
- ↑ Emsley, John. (2001). Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. 420. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
- ↑ Mines, Minerals and More. Mindat.org.
- ↑ (2010-06-09). Talison Tantalum eyes mid-2011 Wodgina restart 2010-06-09. Reuters.
- ↑ Emery, Kate. (24 Jan 2012). GAM closes Wodgina tantalum mine. The West Australian.
- ↑ (2008). Wodgina Operations. Global Advanced Metals.
- ↑ 35.0 35.1 Papp, John F.. (2006). 2006 Minerals Yearbook Nb & Ta. US Geological Survey.
- ↑ (2015). Shift in Global Tantalum Mine Production, 2000–2014. U.S. Geological Survey.
- ↑ M. J.. (November 2007). Tantalum supplement. Mining Journal.
- ↑ International tantalum resources – exploration and mining. GSWA Mineral Resources Bulletin. 22 (10).
- ↑ Tantalum-Niobium International Study Center: Coltan ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ Retrieved 2008-01-27
- ↑ (2003-10-26). S/2003/1027.
- ↑ Special Report: Congo. International Rescue Committee.
- ↑ Hayes, Karen. (2003). "Coltan Mining in the Democratic Republic of Congo: How tantalum-using industries can commit to the reconstruction of the DRC". Fauna & Flora. 1–64. ISBN 978-1-903703-10-6.
- ↑ Dizolele, Mvemba Phezo. (January 6, 2011). Congo's Bloody Coltan. Pulitzer Center on Crisis Reporting.
- ↑ Congo War and the Role of Coltan.
- ↑ Coltan mining in the Congo River Basin.
- ↑ United States Geological Survey. (January 2021). USGS Mineral Commodities Summary: Tantalum.
- ↑ Mineral Resources Program. minerals.usgs.gov.
- ↑ (2020). "A review on extractive metallurgy of tantalum and niobium". Hydrometallurgy. 198. doi:10.1016/j.hydromet.2020.105496.
- ↑ (2011). "Solvent extraction technology for the separation and purification of niobium and tantalum: A review". Hydrometallurgy. 107 (1–2) 1–12. doi:10.1016/j.hydromet.2010.12.015.
- ↑ Agulyanski, Anatoly. (2004). "Chemistry of Tantalum and Niobium Fluoride Compounds". Elsevier. ISBN 978-0-08-052902-8.
- ↑ Okabe, Toru H.. (1998). "Metallothermic reduction as an electronically mediated reaction". Journal of Materials Research. 13 (12) 3372–3377. doi:10.1557/JMR.1998.0459.
- ↑ (2013-02-16). Manufacturing metals: A tantalising prospect. The Economist.
- ↑ (2002-08-13). NFPA 484 – Standard for Combustible Metals, Metal Powders, and Metal Dusts – 2002 Edition. National Fire Protection Association.
- ↑ 54.0 54.1 Commodity Report 2008: Tantalum. United States Geological Survey.
- ↑ Tantalum Products: Tantalum Sheet & Plate | Admat Inc. Admat Inc..
- ↑ Buckman, R. W. Jr.. (2000). "New applications for tantalum and tantalum alloys". JOM: Journal of the Minerals, Metals and Materials Society. 52 (3) 40. doi:10.1007/s11837-000-0100-6.
- ↑ 57.0 57.1 Balke, Clarence W.. (1935). "Columbium and Tantalum". Industrial and Engineering Chemistry. 20 (10) 1166. doi:10.1021/ie50310a022.
- ↑ 58.0 58.1 Burke, Gerald L.. (August 1940). "The Corrosion of Metals in Tissues; and An Introduction to Tantalum". Canadian Medical Association Journal. 43 (2) 125–128.
- ↑ (2006). "Applications of porous tantalum in total hip arthroplasty". Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 14 (12) 646–55. doi:10.5435/00124635-200611000-00008.
- ↑ (2012). "Osseous integration in porous tantalum implants". Indian Journal of Orthopaedics. 46 (5) 505–13. doi:10.4103/0019-5413.101032.
- ↑ Bell, Jim. (2015). "The Interstellar Age: the story of the NASA men and women who flew the forty-year Voyager mission". 110. Dutton. ISBN 978-0-525-95432-3.
- ↑ Nemat-Nasser, Sia. (1998). "Microstructure of high-strain, high-strain-rate deformed tantalum". Acta Materialia. 46 (4) 1307. doi:10.1016/S1359-6454(97)00746-5.
- ↑ (2001). The penetration resistance of a titanium alloy against jets from tantalum shaped charge liners. International Journal of Impact Engineering. 26 (1–10) 823. doi:10.1016/S0734-743X(01)00135-X.
- ↑ Russell. (2005). Structure-property relations in nonferrous metals. 218. Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-64952-6.
- ↑ Musikant, Solomon. (1985). Optical Materials: An Introduction to Selection and Application. 28. CRC Press. ISBN 978-0-8247-7309-0.
- ↑ (30 May 2023). Spherical Tantalum Powder for 3D Printing. Advanced Refractory Metals.
- ↑ (2022). "A comprehensive study of tantalum powder preparation for additive manufacturing". Applied Surface Science. 593. doi:10.1016/j.apsusc.2022.153357.
- ↑ Green, TH.. (1995). "Significance of Nb/Ta as an indicator of geochemical processes in the crust-mantle system". Chemical Geology. 120 (3–4) 347–359. doi:10.1016/0009-2541(94)00145-X.
- ↑ (2008). "Upper crustal abundances of trace elements: a revision and update". Chemical Geology. 253 (3–4) 205. doi:10.1016/j.chemgeo.2008.05.010.
- ↑ 70.0 70.1 70.2 Filella, M.. (2017). "Tantalum in the environment". Earth-Science Reviews. 173 122–140. doi:10.1016/j.earscirev.2017.07.002.
- ↑ (2018). "A concise guide for the determination of less-studied technology-critical elements (Nb, Ta, Ga, In, Ge, Te) by inductively coupled plasma mass spectrometry in environmental samples". Spectrochimica Acta Part B. 141 80–84. doi:10.1016/j.sab.2018.01.004.
- ↑ (2015). "The high field strength element budget of atmospheric aerosols (puy de Dôme, France)". Geochimica et Cosmochimica Acta. 167 253–268. doi:10.1016/j.gca.2015.07.006.
- ↑ (2017). "Less-studied TCE: are their environmental concentrations increasing due to their use in new technologies?". Chemosphere. 182 605–616. doi:10.1016/j.chemosphere.2017.05.024.
- ↑ Matsuno. (2001). "Biocompatibility and osteogenesis of refractory metal implants, titanium, hafnium, niobium, tantalum and rhenium. Biocompatibility of tantalum.". Biomaterials. 22 (11) 1253–1262. doi:10.1016/S0142-9612(00)00275-1.
- ↑ CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Tantalum (metal and oxide dust, as Ta). www.cdc.gov.
బాహ్య లింకులు
tantalum
మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Tantalum” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Tantalum ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.
