Tantal

Ausführliche Vorstellungen von Chemikalien und Elementen.

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Cyanwasserstoff
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Tantal

Beitrag von Cyanwasserstoff »

Tantal

Elementsymbol: Ta
Molmasse: 180,75 g/mol
Dichte: 16,65 g/cm3
Aggregatzustand: fest
Schmelzpunkt: 3017°C
Siedepunkt: 5458°C
Dampfdruck: --- (20°C)
Massenanteil an der Erdhülle: 8 x 10-4%
Gefahren: F (Pulver)
Warnhinweis: f
R-Sätze: 11 (Pulver)
S-Sätze: 43 (Pulver)

Eigenschaften:

Tantal ist ein silberweißes Schwermetall, das durch Passivierung bei Raumtemperatur außerordentlich beständig ist. Es wird von keiner Säure außer Flusssäure oder fluoridhaltigen Säuren angegriffen, auch nicht von Königswasser. Als feinverteiltes Pulver oder bei höheren Temperaturen jedoch ist es sehr reaktiv, Tantalstaub ist pyrophor. Bei erhöhten Temperaturen verbrennt Tantal mit blendend weißer Flamme zu Tantal(V)-oxid Ta2O5 und reagiert mit Kohlenstoff und Stickstoff.
Tantal wurde 1802 durch Gustav von Ekeberg in Schweden in Form seines Oxids entdeckt. Die Reindarstellung gelang J. J. Berzelius 1815 durch Reduktion von Tantalfluorid mit Kalium. Tantal wurde nach der griechischen Sagengestalt Tantalos benannt, der als Strafe dafür, über die Götter zu lästern von Zeus in die Unterwelt geschickt wurde, wo er durstig und hungrig in einem See voll Wasser steht und wo über seinem Kopf die köstlichsten Früchte wachsen. Er kann jedoch keines von beiden erreichen, da sowohl das Wasser als auch die Früchte vor seinem Mund zurückweichen. Weil Tantal(V)-oxid in Säuren unlöslich ist und daher "unter der Säure schmachten muss und seinen Durst nicht stillen kann" wurde Tantal nach dieser Sagenfigur benannt.
Es gibt verschiedene Wege zur Herstellung von Tantal, durch Schmelzflusselektrolyse von Kaliumfluorotantalat, durch Reduktion von Kaliumfluorotantalat mit Natrium oder durch die Reaktion von Tantalcarbid mit Tantaloxid.
Tantal wird zur Herstellung hochschmelzender Legierungen, chemischer Apparaturen, medizinischer Implantate und für Kondensatoren verwendet.

Bild:

Bild
Tantal
"It is arguably true that the tetrapyrrole system is Nature's most remarkable creation."
- Claude Rimington

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Lithiumoxalat
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Beitrag von Lithiumoxalat »

Gutan Abend,
Ich wollte schon länger mir aus Tantalkondensatoren Tantal gewinnen. Ich habe einiges recherchiert und habe herausgefunden, dass dies, aufgrund der Reaktionsträgheit von Tantal und Tantalpentoxid sehr schweer ist, bzw. Chemikalien wie Flusssäure benötigt. Ich wollte gerade euch um Rat fragen, als ich am Schreiben des Post's war, und ich nochmals schnell etwas zum Aufbau der Tantalelkos auf Wikipedia suchte, stolperte ich darüber, dass der Anodenanschlussdraht aus reinem Tantal besteht :D , irgendwie habe ich das vorher einfach übersehen. Jedenfalls habe ich mich dann schleunigst ans "schälen" einiger Tantalelkos gemacht :lol: .

Ich möchte dies hier kurz dokumentieren, um anderen Elementesammler, die auf der Suche nach Tantal sind dies zu erleichtern:

Zur gewinnung von Tantal eignen sich am besten Tantal-Festkörperelektrolyt Kondensatoren in axialer Bauweise. Diese bestehen meist aus einem Blechgehäuse, um dieses einen Schrumpfschlauch mit der Aufschrift geschrumpft worden ist. Zunächst wird dieser Schrumpfschlauch mit einem Messer entfernt und anschliessend das Gehäuse vorsichtig mit dem Brenner erhitzt, hierbei schmiltzt der Zinn, mit dem das Gehäuse zugelötet und der Tantal-Sinnterkörper eingegossen ist. Nun wird an beiden Drähten gezogen, man erhält zwei Teile, eine Hülse (Katode) und den eigentlichen Kondensator. Aus dem zylinderförmigen Kondensator ragt oben der Anodenanschluss heraus, welcher am oberen Ende an einen Eisendraht geschweisst ist. Zuerst schneidet man mit einer Zange den Tantaldraht von dem Eisendraht ab, und zerbricht anschliessend mit einer kräftigen Zange (aufgrund der Härte eignet sich am besten ein Bolzenschneider) den Tantalkondensator (den Tantal-Tantaloxid-Manganoxid Sinnterkörper) um den Draht daraus zu entfernen. Dieser Anodendraht besteht aus reinem Tantal.


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ein paar Tantalelkos

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man erkennt die Lötstelle vom Gehäuse

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nach dem entfernen der Hülse

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links der eigentliche Tantalkondensator und rechts der Deckel, dazwischen der Tantaldraht

Bild
einige Tantaldrähte in einer Ampulle meiner Sammlung


LG
Lithiumoxalat

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Pok
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Beitrag von Pok »

Sehr schön! Solche Anlauffarben sind m.W. eher bei Niob bekannt, aber hier entstehen sie vermutlich durch die hohe Temperatur beim Sintern.
Wie sieht der Inhalt, also das gesinterte Zeug, eigentlich aus? Das ist auf den Fotos nicht so richtig erkennbar. Ist das eine schwarze Masse? Hast du verschiedene Kondensatortypen benutzt? Auf dem 3. Foto siehts so aus, als hätten die verschiedene "Ummantelungen".

Es wäre doch aber ne ziemliche Verschwendung, nur den Draht herauszupräparieren. Der scheint ja nur einen Bruchteil der Gesamtmasse auszumachen. Tantal und Ta2O5 kann man nicht nur mit Flusssäure auflösen, sondern auch mit Schmelzen aufschließen. Dazu müsste man sich mal ein bisschen was anlesen. So wie ich das bisher verstehe, könnte man folgendermaßen vorgehen:

1. Die Mischung aus MnO2, Ta und Ta2O5 erstmal längere Zeit mit einem Überschuss an Salzsäure kochen, um sämtliches Mangandioxid aufzulösen (Chlorbildung). Mischung mit Wasser auslaugen (Manganchlorid geht in Lösung). Falls noch was Schwarzes in der Masse übrig bleiben sollte, sind auch andere Manganoxide vorhanden (ist bei Braunstein oft so). Allerdings könnte bei der Herstellung der Kondensatoren das MnO2 auch durch thermische oder chemische Prozesse verändert worden sein (zu anderen Oxiden), welche dann nicht mehr so leicht auflösbar sind.

2. Mischung aus Tantal + Tantalpentoxid mit KOH schmelzen (nicht NaOH!), dann bilden sich lösliche Tantalate. Masse mit Wasser auslaugen und Rückstand ggf. noch einige Male mit KOH schmelzen und auslaugen. Die Lösung enthält Kaliumtantalat (Na-Tantalat ist schwerlöslich, deshalb funzt es mit NaOH nicht), welches mit verdünnter Säure als Tantalpentoxid gefällt werden kann (löst sich in konz. Säuren wieder auf). Massives Tantal (also wie die Drähte) ließe sich daraus m.E. aber mit einfachen Methoden nicht gewinnen.

Falls sich also Tantal nicht in einer KOH-Schmelze lösen sollte, bliebe dann noch Tantalpulver übrig. Falls doch, dann dürfte nix übrig bleiben.
Schweden!

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Lithiumoxalat
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Beitrag von Lithiumoxalat »

Hallo,
Der ziemlich harte Sinnterkörper besteht aus einer grau-schwarzen Masse. Der Festkörperelektrolyt, das Mangandioxid wird durch tränken mit Mangannitratlösung und anschliessender Pyrolyse aufgebracht. Danach folgt noch eine Schicht Graphit und Silber. Die eigentliche Kontaktierung wird hergestellt, indem dieser Sinnterkörper dann in Zinn eingegossen wird (auf meinen Fotos ist noch viel Zinn daran). Ich verweise an dieser Stelle mal auf den sehr ausführlichen Artikel auf Wikipedia:
https://de.wikipedia.org/wiki/Tantal-El ... lpulver.29

Die Oxidfarbe der Drähte entsteht beim anodischen Oxidieren des Tantalinnterkörpers (siehe Wikipediaartikel). Vielleicht werde ich mal versuchen diese Sinnterkörper in einer KOH-Schmelze aufzulösen, allerdings wäre es vielleicht praktischer Sinnterkörper aus Flüssigelektrolyt-Tantalkondensatoren zu verwenden, da diese nur aus Tantal und Tantalpentoxid bestehen. Bei den Tantalelektrolytkondensatoren besteht zudem das ganze Gehäuse aus massivem Tantal, oder Silber. ich habe soeben noch einen solchen zerlegt, ein Stück des Gehäuses löste sich in Salpetersäure 65% unter freisetzung von Stickoxiden auf, es Bildten sich typische Silbernitratkristelle, die Lösung darüber war völlig Farblos und klaar. Nach dem versetzen mit einer Calciumchloridlösung fiel ein dichter Niederschlag aus Silberchlorid aus. Hier könnte auch die gewinnung des Silbers lohnenswert sein.
Das Tantalpentoxid könnte man dann mit Natrium zum Metall reduzieren, vermutlich erhält man dann ein recht feines Tantalpulver.

LG
Lithiumoxalat

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PSE
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Beitrag von PSE »

Ich habe keine Ahnung wie hier das Kommentieren älterer Beiträge gesehen wird...

Da ich ja meine Ausbildung zum Chemielaborant bei einem der Hersteller von Tantalmetall für Kondensatoren gemacht habe,
gebe ich aber dennoch mal einen Senf dazu.

Früher wurde in der Technik das Tantal durch die Reduktion mit Natrium hergestell.
Inzwischen wird das ganze mit Magnesium erledigt.
Dafür wird Tantal(V)oxid mit der entsprechenden Kornform und Kornverteilung bei Unterdruck mit gasförmigem Magnesium reduziert.
(Der Überschuss an Magnesium, der sich in Form von hochglänzenden Kristallen an den kühleren Stellen der Retorten niederschlägt, ist ein Genuss
für jeden Elementsammler)
Da das erzeugte Metallpulver eine sehr große Oberfläche besitzt ist das anschließende Passivieren durch das Einleiten von verdünnten
Sauerstoff in Stickstoff dabei der zeitaufwändigste Schritt.

Falls es einem von euch geligt das MnO2 komplett aus einem Kondensator herauszulösen, kann ich nur wärmstens empfehlen
mal einen mit dem Feuerzeug anzustecken.
Die dabei nach dem Anzünden mit Verzögerung einsetzende Verbrennung gibt ein Licht ab das dem einer Carbidlampe sehr ähnlich, aber deutlich intensiver ist.
Generell gillt dabei, dass je größer die angezündete Anode ist, desto länger ist die angesprochene Verzögerung.
"Bei seinen Experimenten mit der gefährlichen Verbindung kam es zu einer Explosion, bei der Dulong drei Finger verlor, was ihn dazu anregte, den Stoff weiter zu untersuchen."

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Pok
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Beitrag von Pok »

Ältere Beiträge kann man gerne kommentieren. Ich finde es völlig albern, dass manche (Foren) sowas nicht gerne sehen.

Hast du solche Magnesium-Kristalle mal mitgenommen? Hast du Fotos? Eventuell auch von anderen interessanten Dingen/Prozessen aus deiner Ausbildung? Resublimiertes Magnesium kann man kaufen und das sieht wirklich ganz schick aus.
Schweden!

CD-ROM-LAUFWERK
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Re: Tantal

Beitrag von CD-ROM-LAUFWERK »

Hier ein Video abbrennender Tantalkondensatoren bzw. nur deren Tantal-Schwämme.

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PSE
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Re: Tantal

Beitrag von PSE »

Danke Leo :)

Ich habe aus der Ausbildung nur noch etwas der Metallpulver, Oxide, kristallines Bor, Niobammoniumoxalat
und ein Ingot aus 90 % Tantal mit 10 % Terbium.

Ich hab jetzt mal meine Kontakte spielen bzgl. des resublimierten Magnesiums spielen lassen und lasse es euch wissen,
wenn ich entsprechende Ampullen unter Argon anbieten kann...

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