TANTALIO
TANTALIO
. Elemento chimico; simbolo Ta; peso atomico 180,88; numero atomico 73. Quest'elemento è contenuto quasi sempre insieme col niobio in alcuni minerali che si trovano in Finlandia e in Scandinavia; e in quantità maggiori nell'America Settentrionale e in Australia. Il minerale di tantalio più importante è la microlite o pirotantalato di calcio Ta2Ca2O7, la tantalite o metatantalato ferroso Fe (TaO3)2, l'ittriotantalite YTaO4 e l'uranotantalite.
Il tantalio fu scoperto nel 1802 da Eckeberg, che gli diede questo nome per ricordare, con un poco appropriato riferimento alla nota favola, le difficoltà enormi incontrate per isolare l'elemento.
L'estrazione del metallo dai minerali è alquanto complicata: esso viene infatti prima trasformato in fluotantalato, separato dal niobio per cristallizzazione frazionata, e quindi estratto dal fluotantalato o per elettrolisi, verso 750°, oppure per reazione col sodio secondo lo schema:
Il metallo così preparato è polverulento e contienc quantità notevoli di ossido che alterano considerevolmente le sue pregiate proprietà meccaniche. Si purifica per riscaldamento nel vuoto a una temperatura vicina a quella di fusione, in modo da provocare la scomposizione dell'ossido. Recentemente è stato ottenuto purissimo per scomposizione termica del cloruro ad alta temperatura.
Allo stato puro è un metallo bianco brillante con un aspetto che ricorda il platino. Peso specifico 16,6. Cristallizza nel sistema cubico a corpo centrato, con una costante reticolare a0 = 3,296 Å. Fonde a 2830° circa; si può laminare e trafilare anche a freddo e tanto più facilmente quanto più è puro.
Il tantalio a freddo non si altera all'aria, ma per riscaldamento ingiallisce verso i 350° e, a temperatura più alta, si ricopre di uno strato di ossido. Fino a 300° non viene attaccato da azoto, vapor d'acqua, idrogeno, ossido e anidride carbonica, cloro e anidride solforosa. Resiste agli acidi cloridrico, nitrico, solforico e agli alcali diluiti. È attaccato dal fluoro e dall'acido fluoridrico già a temperatura ordinaria, dal cloro e dagli alcali concentrati a caldo. Si combina con lo zolfo con incandescenza; assorbe idrogeno a freddo e ad alta temperatura anche azoto.
Per le sue proprietà meccaniche pregiate, per la sua notevole resistenza agli agenti chimici, viene spesso impiegato per strumenti chirurgici, e per elettrodi in varî processi elettrolitici; per lungo tempo è stato impiegato per fabbricare i fili delle lampadine elettriche; ma più recentemente è stato sostituito dal tungsteno. Il tantalio può servire per la fabbricazione di leghe, con nichelio, rame e molibdeno, che offrono grande resistenza al calore e agli agenti chimici e può in molti usi essere sostituito al platino. È stato impiegato recentemente nella fabbricazione di raddrizzatori di corrente; come filamento per valvole termoioniche e per formare coppie termoelettriche.
Composti del tantalio. - Si conoscono composti del tantalio bi, tri, tetra e pentavalenti; tutti, tranne gli ultimi, sono poco stabili e tendono a trasformarsi in composti del tantalio pentavalente. Questi sono i più importanti. Nella forma pentavalente il tantalio ha carattere elettro-negativo e l'ossido Ta2O5 si comporta come una vera anidride, mentre il cloruro TaCl5 e il fluoruro TaF5 si idrolizzano facilmente in soluzione acquosa.
Il cloruro TaCl5 si prepara nel modo migliore scaldando il tantalio in corrente di cloro. È un prodotto solido, che fonde a 211°; scaldato in ambiente di ossigeno si trasforma in pentossido e con l'acqua s'idrolizza formando pentossido e acido cloridrico. Il pentafluoruro TaF5 si prepara per doppio scambio tra pentacloruro e acido fluoridrico. È un prodotto che cristallizza in prismi incolori che fondono sotto 100° e bollono verso 230°. Il fluoruro di tantalio forma coi fluoruri dei metalli alcalini fluotantalati. Si hanno così composti del tipo TaF5•2MF; col sodio si conosce anche TaF5•3NaF. Il sale di potassio TaF5.2KF è quasi insolubile e si impiega per la separazione del tantalio.
Il pentossido Ta2O5 si può già ottenere scaldando il tantalio all'aria ad alta temperatura. L'ossido anidro è una polvere bianca solubile solo in acido fluoridrico. Si scompone nel vuoto in tantalio e ossigeno. Per fusione con idrossidi o carbonati alcalini, forma i tantalati, di cui si conoscono gli orto-derivati Na3TaO4 e altri sali di formula M′8Ta6O19.
I tantalati alcalini s'idrolizzano facilmente in soluzione. Per aggiunta sia di acidi forti sia del semplice acido carbonico, lasciano separare ossido di tantalio gelatinoso, chiamato anche acido tantalico, che contiene acqua in quantità diversa a seconda del modo di preparazione. Quest'acido tantalico preparato di fresco si scioglie facilmente negli acidi minerali concentrati, mentre per diluizione con acqua si precipita. Comunemente si prepara trattando il fluotantalato potassico con acido solforico. Riscaldato blandamente perde a poco a poco l'acqua e cristallizza con incandescenza. Trattando i tantalati con acqua ossigenata, si hanno pertantalati di formula M′3TaO8. Questi composti si possono far derivare dagli ossidi M3TaO4 per sostituzione dei 4 atomi di ossigeno con 4 gruppi −O−O− del tipo dei perossidi.
Bibl.: J. W. Mellor, A comprehensive treatise on inorganic and theoretical chemistry, IX, New York 1929; Remy, Lehrb. der anorgan. Chemie, II, 1932; P. Pascal, Traité de chimie minérale, Parigi 1933. V. anche in Journal of chemical education (1930-36); in Chem. Fabrik, VI (1933); in Zeit. anorg. Chem., CCXVI (1934).