Rebajas de verano : ¡ -30% de descuento en todo el sitio ! |
De símbolo “Ta”, el tantalio corresponde al número atómico 73 de la tabla periódica de elementos químicos. De color gris-azulado, este metal de transición es conocido por su alta resistencia a la corrosión de los ácidos. Aunque es pesado y duro, el tantalio es dúctil y al mismo tiempo un excelente conductor de calor y electricidad.
El tantalio toma su nombre del latín científico moderno “tantalum”. Anders Gustaf Ekeberg, químico sueco y profesor de la Universidad de Uppsala, lo bautizó así en 1802 debido a su insolubilidad en ácidos. La mayor parte del tiempo, se encuentra en la tantalita. Sin embargo, también es posible encontrarlo en minerales complejos como el coltán. Se presenta entonces en forma de óxido asociándose con el niobio.
El tantalio se caracteriza por un alto punto de fusión de 3.016,85 °C. Viene justo después del osmio, el tungsteno, el carbono y el renio. Además, su punto de ebullición es de 5.457,85 °C.
Las dos principales áreas de uso del tantalio son la electrónica y la medicina. Para la primera, se utiliza principalmente en la fabricación de condensadores llamados “gotas” debido a su forma. Por unidad de volumen, poseen la mayor capacidad. Para la medicina, el tantalio se utiliza en la producción de implantes e instrumentos médicos, ya que tiene la particularidad de no reaccionar con los fluidos corporales.
En la época de su descubrimiento, los investigadores confundieron el tantalio con el niobio y los consideraron un mismo y único elemento.
En 1801, Charles Hatchett, un químico inglés, descubrió un nuevo metal después de analizar un mineral negro, que provenía de la colección personal del gobernador de Columbia (el actual Connecticut). Nombró al nuevo metal “columbium”.
En 1802, Anders Gustaf Ekeberg realizó estudios sobre un óxido difícil de disolver y trabajar. Logró extraer un elemento que creía puro y lo nombró tantalio en honor a Tántalos, un semidiós griego famoso por su suplicio.
En 1809, William Hyde Wollaston realizó un nuevo examen del mineral de columbium y la tantalita. Concluyó entonces que eran en realidad dos elementos idénticos.
No fue hasta 1820 que Jöns Jacob Berzelius logró aislar el tantalio. 24 años después, Heinrich Rose distinguió dos elementos distintos en la tantalita. De hecho, además del tantalio, descubrió un nuevo elemento químico, que nombró niobio, derivado del nombre de la hija de Tántalo, Níobe. Los trabajos posteriores concluyeron rápidamente que columbium y niobio formaban un solo y único elemento químico. En cuanto al nombre a utilizar, el primero fue finalmente abandonado en favor del segundo.
A principios de 1900, el tantalio se utilizó primero para los filamentos incandescentes de las bombillas. Posteriormente, fue reemplazado por el tungsteno. Solo a partir de 1940 se encuentra en la fabricación de condensadores.
En la naturaleza, el tantalio representa solo alrededor de 2 ppm de la masa de la capa superficial del globo terrestre. Es especialmente abundante en los filones hidrotermales. Estas zonas son lugares donde los elementos contenidos en el agua se mineralizan al contacto con una fuente importante de calor proveniente de una bolsa de magma subterráneo. Generalmente se encuentran en lugares cercanos a fallas tectónicas y en regiones volcánicas.
Los filones hidrotermales contienen muchos metales pesados, por nombrar solo el oro, el cobalto, el tantalio y el niobio. Debido a la erosión, son arrastrados para terminar en el lecho de un curso de agua. Se depositan entonces en las partes donde la corriente es más débil, como las marmitas y los meandros. En su caso, estas zonas ricas en elementos pesados formarán vetas y posteriormente serán enterradas. Esto explica la presencia de colombo-tantalita en las rocas sedimentarias y metamórficas.
El coltán o columbo-tantalita es el principal mineral que contiene tantalio en proporción notable. Proviene de la asociación de la colombita y la tantalita en proporciones y composiciones variables. La tantalita engloba la serie entre la tantalita-(Fe) y la tantalita-(Mn), con una composición genérica (Fe,Mn)Ta2O6. Cabe recordar que los minerales específicos formados de tantalio como el tantalcarburo, un carburo de fórmula TaC, son raros.
El tantalio cuenta con 36 isótopos cuyo número de masas varía de 155 a 188 y solo el 181Ta es estable. Posee 37 isómeros nucleares con el 180mTa también estable. Esto es único en su género. Aunque este estado es en principio metaestable, no se ha observado ninguna desintegración hasta la fecha. La integridad del tantalio naturalmente presente está constituida por 181Ta (99,998 %) y 180mTa (0,012 %). Su masa atómica estándar es de 180,947 88(2) u.
En 2019, se estimó la producción anual de tantalio en 1.800 toneladas, de las cuales el 58 % proviene de las minas. Con aproximadamente el 30 % de la producción mundial producida por el yacimiento de Greebushes de la mina “Sons of Galia”, Australia es el primer productor de este metal. En este país, las minas industriales son a cielo abierto. En Canadá, el tantalio se extrae en minas en galerías. En la República Democrática del Congo, se extrae en minas artesanales con medios rudimentarios, como en la del este de Kivu, cerca de la zona volcánica del Nyiragongo.
El 33 % de la producción mundial de tantalio proviene de los óxidos de tantalio asociados al estaño. Considerados durante mucho tiempo como desechos, adquirieron valor a partir de 1980, cuando el precio del tantalio comenzó a aumentar. Antes de ser enviados a empresas de refinado, los desechos se reciclan previamente en concentrado sintético.
El resto de la producción mundial proviene de las reservas de colombo-tantalita que el gobierno de los Estados Unidos constituyó entre 1952 y 1958. En 2001, el gobierno estadounidense vendió 91,3 millones de dólares para reducir su stock.
La extracción del tantalio pasa por varias etapas. La primera consiste en triturar los minerales y concentrarlos por gravimetría, cerca del sitio de extracción. Luego, viene la separación del tantalio y el niobio mediante un tratamiento con ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico a una temperatura superior a 90 °C. Los dos elementos químicos se disuelven en fluoruros complejos y se disocian de las impurezas insolubles siguiendo las reacciones químicas siguientes:
Ta2O5 + 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
Nb2O5 + 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O
Jean Charles Galissard de Marignac fue el primero en desarrollar el proceso de separación a escala industrial. Se basa en la diferencia de solubilidad del niobio y del fluoruro de tantalio complejo (K2 [NbOF5] • H2O y [K2 TaF7]) en el agua.
Posteriormente se desarrolló otro proceso basado en la extracción líquido-líquido. Los fluoruros se extraen de una solución acuosa utilizando un solvente orgánico como la ciclohexanona. Luego, los dos elementos se separan del solvente con agua. A continuación, se precipitan añadiendo amoníaco o fluoruro de potasio:
2 H2[TaF7] + 14 NH4OH → Ta2O5↓ + 14 NH4F + 9 H2O
H2[TaF7] + 2 KF → K2[TaF7]↓ + 2 HF
El resultado es una sal de fluorotantalato de potasio que se reduce con sodio líquido para obtener finalmente polvo de tantalio secundario.
El primer uso del tantalio se remonta a principios del siglo XX. Se utilizó para fabricar filamentos incandescentes para bombillas hasta su reemplazo por el tungsteno. Hacia 1940, entra en la construcción de condensadores.
El principal campo de aplicación del tantalio es la electrónica, con un uso del 68 % de la producción anual, principalmente en la fabricación de condensadores. En estos últimos, el tantalio puede ser puro (conductor eléctrico) o en forma de pentóxido o Ta2O5, (dieléctrico).
Se distinguen tres tipos de condensadores de tantalio:
Otras aplicaciones del tantalio en el campo de la electrónica incluyen las pantallas de cristal líquido y las DRAM o chips de memoria RAM dinámica, etc.
Por otro lado, el sector del automóvil recurre cada vez más al uso del tantalio en los sistemas electrónicos de los vehículos modernos: anticolisión, GPS y otros dispositivos. Esta carrera por la tecnología comenzó en 2010 y continúa sin cesar. Esto augura un importante aumento del consumo de tantalio en este sector en las próximas décadas.
Gracias a su resistencia a la corrosión de los ácidos y a temperaturas elevadas, el empleo del tantalio está extendido en la industria química. Así, entra en la fabricación de revestimientos para tubos y reactores químicos. También resulta esencial en aplicaciones que están en contacto con el ácido sulfúrico. Sin embargo, los intercambiadores de calor siguen siendo su principal uso en este sector. A temperaturas que no exceden los 150 °C, este elemento químico no teme ningún ataque químico ácido. Solo el ácido fluorhídrico, las soluciones ácidas con iones fluoruro y el agua regia pueden erosionarlo.
El tantalio también juega el papel de aditivo en la elaboración de diversas superaleaciones, particularmente en el sector de la aeronáutica civil. Estas aleaciones de muy alto rendimiento se utilizan en entornos donde las exigencias térmicas y/o químicas son extremadamente elevadas. Por ejemplo, sirven para fabricar los álabes de turbina de combustión y los de los reactores de avión. Las superaleaciones se presentan en monocristal, lo que les confiere un excelente comportamiento frente a la fluencia, la corrosión de los ácidos y la temperatura.
Biocompatible, el tantalio está presente en diversas formas en el campo de la medicina. La producción de prótesis, implantes dentales y marcapasos forma parte de sus numerosos usos. También interviene en la fabricación de diferentes instrumentos y herramientas quirúrgicas.
Con sus 1.700 HV de dureza y en forma de carburo (TaC), el tantalio es el material perfecto para realizar herramientas de corte. El acero al tantalio es un componente esencial en la realización de fresas dentales.
El tantalato de litio (LiTaO3) también encuentra aplicación en el campo de la óptica. Como aditivo en la fabricación de lentes, permite moderar la aberración cromática. En efecto, su óxido posee un importante índice de refracción. En forma de nanocapa, confiere a las ópticas propiedades antirreflejo o les da otro color.
La relojería y el audio son otros dos campos de aplicación del tantalio. Los industriales lo utilizan como elemento de aleación con metales preciosos para favorecer el torneado. El célebre fabricante de altavoces Tannoy recurre a este elemento químico para sus rectificadores electrolíticos. Los relojeros lo utilizan como filtro para los rayos X.
En el campo médico, el tantalio se utiliza para la estructura o el revestimiento de implantes médicos. Debido a su biocompatibilidad, no presenta riesgo de seguridad. En cambio, hay que prestar especial atención a los elementos de aleación utilizados con el tantalio como el mercurio y el estaño.
a partir de 49€
Hecho en España
Disponible, 7 días a la semana
Dentro de 14 días, satisfecho o reembolsado
PayPal, tarjeta de crédito, Visa, Mastercard, transferencia bancaria
4x sin intereses desde 30€ de compra con PayPal