Chapitres
- 01. Un peu d’histoire
- 02. Présence à l’état naturel
- 03. Propriétés physiques et chimiques
- 04. Utilisations
- 05. Toxicité
- 06. Écotoxicité
Le tantale est un élément chimique qui porte le numéro 73 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Ta |
| Numéro atomique | 73 |
| Famille | Métal de transition |
| Groupe | 5 |
| Période | 6 |
| Bloc | d |
| Masse volumique | 16,4 g.cm-3 |
| Dureté | 6,5 |
| Couleur | Bleu gris |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 180,94788 u |
| Rayon atomique | 145 pm |
| Configuration électronique | [Xe] 6s2 4f14 5d3 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 32 | 11 | 2 |
| Oxyde | Acide |
| Système cristallin | Cubique centré |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 3 017°C |
| Point d'ébullition | 5 458°C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.
L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire
Étymologie
Le nom de l'élément 73 est tiré de Tantale, un personnage de la mythologie grecque. Tantale est le fils de Zeus et de la muse Plouto, il est aussi le Père de Niobé dont dérive le nom "niobium" correspondant à l'élément précédent du même groupe. Tantale ayant volé la nourriture et la boisson des dieux, ceux-ci le condamnèrent à un supplice, également connu sous le nom de supplice de Tantale, qui consiste à rester agenouillé dans une eau et sous des fruits qui se retirent à chaque tentative de les atteindre l'empêchant ainsi d'étancher sa soif et de combler sa faim. Le nom de tantale a été proposé en 1802 afin de nommer l'élément 73 par le chimiste suédois Anders Ekberg qui était convaincu que ce nouvel élément était à sa portée, présent dans un oxyde, mais ne parvenait pas à l'isoler. Mais ce nom est également dû aux propriétés du tantale qui font que les solutions acides refluent en sa présence sous forme de pentaoxyde de dintanle empêchant ainsi la formation de tout cristaux, tout comme l'eau refluait, dans la mythologie, devant Tantale.
Découverte
Initalement, deux éléments différents ont été confondu en étant considéré comme un seul élément : le tantale et le niobium, anciennement appelé colombium. Tout d'abord, en 1801, le chimiste anglais Charles Hatchett a découvert un nouveau métal grâce à l'analyse d'un minerai noir faisant parti de la collection du gouverneur du Connecticut. Il nommera ce métal Columbia. Un an plus tard, en 1802, le professeur suédois Anders Gustaf Ekeberg de l'université d'Uppsala étudiait un oxyde très difficile à dissoudre et à travailler. Suite à son étude, il nommera l'élément obtenu qu'il cru pur tantale en référence au demi-dieu grec et à son supplice. Mais, en 1809, après une nouvelle étude du minerai de columbium et de tantalite, le chimiste anglais William Hyde Wollaston constatera que ces deux éléments ne sont en fait qu'un seul élément. Jöns Jacob Berzelius isolera pour la première fois le tantale en 1820. Mais ce sera le chimiste allemand Heinrich Rose qui, en 1844, découvrira la présence de deux éléments différents dans la tantalite : le tantale et le niobium qu'il nommera ainsi en référence à Niobé, la fille du demi-dieu grec Tantale. En 1865 le chimiste suisse Jean Charles Galissard de Marignac met au point une méthode pour séparer le tantale et le niobium en exploitant les différences de solubilité du fluotantalate et du fluoniobate dans l'acide chlorhydrique puis détermine la masse atomique de ces deux éléments. Ce n'est cependant qu'en 1903 qu'un procédé est mis au point par le chimiste allemand Werner Von Bolton pour réduire le tantale et l'obtenir sous sa forme métallique avec une pureté supérieure à 99%.
Présence à l’état naturel
Le clarke du tantale est d'environ 1 à 2 ppm de la masse de la croûte terrestre.
Le clarke d’un élément chimique définit sa présence moyenne dans la croûte terrestre . Il s’exprime sous la forme d’une fraction massique en pourcentage, ppm (partie par million), ou ppb (partie par milliard)
On peut en grande majorité le trouver dans des filons hydrothermaux, c'est à dire dans les zone où les éléments présent dans l'eau ont la possibilité de se minéraliser grâce au contact ou à la présence d'une importante chaleur comme celle d'une poche de magma. Ces endroit sont logiquement présents dans des zones géologiques instables, proches de la rupture comme les failles tectoniques ou les régions volcaniques. De plus, les filons, riches en métaux lourds tels que l'or ou l'argent, sont érodés permettant aux éléments d'être emportés par l'eau où on peut alors les retrouver, particulièrement dans les zones de faible, telles que les méandres, courant ou les particules les plus lourdes se déposent. On peut ainsi se trouver en présence de veines et de roches métamorphiques, alors qu'on s'attendrait normalement à la présence majoritaire de roches sédimentaires, dans lesquels on peut trouver de la colombo-tantalite.
Propriétés physiques et chimiques
Un corps est dit ductile quand il peut être étiré sans pour autant se rompre
En plus de cela, le tantale est un métal qui peut résister à l'action corrosive des acides et qui est un très bon conducteur électrique mais également thermique.
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
Le tantale est un élément chimique qui possède 36 isotopes dont le nombre de masse est compris entre 155 et 188.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
En plus de ces 36 isotopes connus, l'élément 73 possède également 37 isomères nucléaires.
Des isomères nucléaires sont des atomes qui partagent le même noyau mais dans états énergétiques différents. C’est à dire qu’ils comportent un spin et une énergie d’excitation spéciaux. Dans leur état d’énergie le plus bas, on dit qu’ils atteignent l’état fondamental
Cependant, il n'y a qu'un seul isotope stable parmi ces 37 isomères nucléaires, le tantale 181. Mais le tantale est également le seul à posséder un isomère radioactif stable, le tantale 180m !
Le tantale sous forme de corps simple
Le tantale est un métal gris argenté très dur, ductile, malléable qui possède une température de fusion particulièrement élevée de 2996°C. En effet, seul le rhénium et le tungstène en ont une supérieure. Il fait partie des métaux les moins réactifs, à température ambiante il ne réagit qu'avec le difluor et il faut une température d'au moins 150°C pour qu'il commence à réagir avec les acides et les bases. Son inertie chimique est une garantie qu'il n'interagisse pas avec les tissus humains ce qui permet de l'utiliser au sein de certaines prothèses médicales.
Composés à base de tantale
- Le tantalate de lithium, de formule LiTaO3, est un solide cristallin possédant des propriétés piezzoélectrique et pyrolélectriques qui sont en particulier mises à profits dans les détecteurs infrarouge de mouvements.
- Le carbure de tantale, de formule TaC, est une céramique réfractaire particulièrement dure qui peut être utilisée pour réaliser des outils de découpe.
- Le sulfure de tantale, de formule TaS2, sous forme de poudre peut être utilisé en tant que lubrifiant mécanique.
Utilisations
Toxicité
Nocif par la voie cutanée mais aussi par inhalation ou par ingestion, le tantale est un métal qui irrite les yeux et la peau en plus d'irriter les voies respiratoires. Cependant, lorsqu'il est sous forme métallique, le tantale ne présente aucun risque pour les tissus quels qu'ils soient. Le tantale est un métal qui peut être nocif par voie cutanée, inhalation ou ingestion. Il irrite en outre les yeux et la peau ainsi que les voies respiratoires supérieures. Le tantale métallique, lui, est inerte vis-à-vis des tissus.
Écotoxicité
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Vous avez aimé cet article ? Notez-le !
Loading...
Si vous désirez une aide personnalisée, contactez dès maintenant l’un de nos professeurs !