Úvod
Tantal (Ta) je vzácný, tvrdý a velmi odolný přechodný kov s protonovým číslem 73, patřící do 5. skupiny periodické tabulky. V čistém stavu je to lesklý, šedý a kujný kov, který se vyznačuje mimořádnou odolností vůči korozi a vysokým teplotám. V přírodě se nevyskytuje ryzí, ale získává se hlavně z minerálu tantalit, často těženého jako součást rudy zvané koltan, zejména v Austrálii a Africe. Pro své unikátní vlastnosti je klíčový v elektronice pro výrobu malých a výkonných kondenzátorů pro telefony či notebooky a v lékařství pro biokompatibilní implantáty.
Vlastnosti
Tantal, chemická značka Ta, je vzácný, šedý, velmi tvrdý a mimořádně hustý přechodný kov. Vyznačuje se jedním z nejvyšších bodů tání ze všech prvků, což ho činí ideálním pro vysokoteplotní aplikace. Jeho klíčovou vlastností je fenomenální odolnost vůči korozi, kterou zajišťuje velmi stabilní pasivní vrstva oxidu na povrchu. Díky ní odolává působení většiny kyselin i při vysokých teplotách. Je také vysoce tažný a kujný, což umožňuje jeho snadné zpracování. Jeho vynikající biokompatibilita znamená, že není toxický a tělo ho neodmítá, což je klíčové pro lékařské implantáty.
Vznik názvu
Název prvku je odvozen od Tantala, postavy z řecké mytologie. Tantalos byl odsouzen k věčným mukám – stál ve vodě, kterou nemohl pít. Podobně ani tantal, ponořený do kyseliny, s ní nereaguje a „nepije“ ji, což symbolizuje jeho mimořádnou chemickou netečnost a odolnost.
Objev
Objevení tantalu je přisuzováno švédskému chemikovi Andersi Gustafu Ekebergovi v roce 1802. Prvek pojmenoval podle mytologického krále Tantala, který byl odsouzen k věčnému utrpení. Název symbolizoval neschopnost nově objeveného oxidu reagovat s kyselinami, jako by „žíznil“ uprostřed nich. Po desetiletí však panovaly pochybnosti o jeho existenci, protože byl zaměňován s chemicky velmi podobným niobem. Teprve v roce 1846 Heinrich Rose a později Jean Charles de Marignac definitivně prokázali, že tantal a niob jsou dva odlišné prvky. První čistý a tvárný tantal byl izolován až roku 1903.
Výskyt v přírodě
Tantal se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je obsažen v minerálech, především v tantalitu, který se často nachází společně s niobem v minerálu kolumbitu. Jejich směs je komerčně známá jako ruda koltan. Významná ložiska se nacházejí v Demokratické republice Kongo, Rwandě, Brazílii a Austrálii. Získávání je velmi náročný proces kvůli chemické podobnosti s niobem. Ruda se nejprve zpracuje a rozpustí ve směsi kyseliny fluorovodíkové a sírové. Následně se oba kovy oddělí pomocí komplexní kapalinové extrakce. Získaná čistá sloučenina tantalu se poté redukuje na kovový prášek.
Využití
Tantal je pro člověka klíčový kov, jehož hlavní využití je v elektronice pro výrobu miniaturních a spolehlivých kondenzátorů do mobilních telefonů, počítačů a herních konzolí. Díky mimořádné odolnosti vůči korozi a vysokým teplotám je nepostradatelný v chemickém průmyslu a pro výrobu superslitin do leteckých motorů a jaderných reaktorů. Jeho vynikající biokompatibilita, tedy schopnost bezproblémově srůst s lidskou tkání, umožňuje jeho použití na chirurgické implantáty, jako jsou kostní dlahy, šrouby a zubní náhrady. V přírodě nemá žádnou známou biologickou funkci a vyskytuje se primárně v minerálech, především v tantalitu.
Sloučeniny
Člověkem nejvýznamněji vyráběnou sloučeninou je oxid tantalový (Ta₂O₅). Tato látka tvoří extrémně tenkou, stabilní a nevodivou dielektrickou vrstvu, která je klíčovou součástí tantalových kondenzátorů a využívá se i při výrobě speciálních optických čoček. Dalšími umělými sloučeninami jsou extrémně tvrdý karbid tantalu (TaC), používaný pro řezné nástroje a otěruvzdorné povlaky, a nitrid tantalu (TaN) sloužící jako difuzní bariéra v mikročipech. V přírodě se tantal vyskytuje výhradně ve formě složitých oxidických sloučenin, takzvaných tantalanů. Nejznámějším přírodním minerálem je tantalit, chemicky tantalan železnato-manganatý, který je hlavní rudou tohoto kovu.
Zajímavosti
Tantal je jedním z nejhustších stabilních prvků, jeho hustota je srovnatelná se zlatem a uranem, takže i malý kousek je překvapivě těžký. Pyšní se čtvrtým nejvyšším bodem tání ze všech kovů, což mu umožňuje odolávat extrémním teplotám. Jeho chemická odolnost je legendární, je téměř zcela inertní vůči kyselinám při teplotách pod 150 °C, odolává dokonce i lučavce královské. Jeho zpracování je velmi náročné kvůli extrémní chemické podobnosti s niobem, se kterým se v rudách vždy společně vyskytuje. Tantal je bohužel klasifikován jako konfliktní minerál, jelikož jeho těžba je často spojena s financováním ozbrojených konfliktů.
