Tântalo – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Tântalo

O tântalo é um metal de transição raro, duro, cinza-azulado e brilhante, altamente resistente à corrosão.

Resumo

Elemento	Tântalo
Número atômico	73
Categoria do elemento	Metal de transição
Fase em STP	Sólido
Densidade	16,65 g/cm3
Resistência à tração	760 MPa
Força de rendimento	705 MPa
Módulo de elasticidade de Young	186 GPa
Escala de Mohs	6,5
Dureza Brinell	800 MPa
Dureza Vickers	870 MPa
Ponto de fusão	2996 °C
Ponto de ebulição	5425 °C
Condutividade térmica	57 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	6,3 µm/mK
Calor específico	0,14 J/gK
Calor de fusão	31,6 kJ/mol
Calor da vaporização	743 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	131
Suscetibilidade Magnética	+154e-6 cm3/mol

Aplicações do Tântalo

O consumo de tântalo é dominado por capacitores para equipamentos eletrônicos. Capacitores são componentes elétricos que armazenam energia eletrostaticamente em um campo elétrico e são usados ​​em uma ampla variedade de produtos elétricos e eletrônicos. Os principais usos finais dos capacitores de tântalo incluem telefones portáteis, pagers, computadores pessoais e eletrônicos automotivos. Ligado com outros metais, o tântalo também é usado na fabricação de ferramentas de metal duro para equipamentos metalúrgicos e na produção de superligas para componentes de motores a jato. Compostos de tântalo, como o pentóxido de tântalo, são usados ​​para fazer capacitores e vidros com alto índice de refração para uso em lentes de câmeras.

Produção e preço do Tântalo

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do tântalo puro estavam em torno de 1200 $/kg.

O tântalo, sempre junto com o nióbio quimicamente semelhante, ocorre nos grupos minerais tantalita, columbita e coltan (uma mistura de columbita e tantalita, embora não reconhecida como uma espécie mineral separada). Várias etapas estão envolvidas na extração de tântalo de tantalita. Primeiro, o mineral é triturado e concentrado por separação por gravidade. O tântalo é considerado um elemento crítico para a tecnologia.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Tântalo

Força do Tântalo

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é a sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Tântalo

A resistência à tração final do Tântalo é de 760 MPa.

Força de Cedência de Tântalo

O limite de escoamento do Tântalo é de 705 MPa.

Módulo de Elasticidade do Tântalo

O módulo de elasticidade de Young do Tântalo é de 705 MPa.

Dureza do Tântalo

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do tântalo é de aproximadamente 800 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do tântalo é de aproximadamente 870 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O tântalo tem uma dureza de aproximadamente 6,5.

Veja também: Dureza dos Materiais

Tântalo – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do tântalo é a estrutura cúbica de corpo centrado.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Tântalo

Propriedades Térmicas do Tântalo

Tântalo – Ponto de fusão e ponto de ebulição

O ponto de fusão do Tântalo é 2996 °C.

O ponto de ebulição do Tântalo é 5425 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Tântalo – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Tântalo é 57 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica de Tântalo

O coeficiente de expansão térmica linear do Tântalo é de 6,3 µm/(m·K)

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Tântalo – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Tântalo é 0,14 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Tântalo é 31,6 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Tântalo é 743 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Tântalo – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também:  Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Tântalo

A resistividade elétrica do tântalo é 131 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o tântalo conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Tântalo

A suscetibilidade magnética do tântalo é +154e-6 cm³/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do tântalo em resposta a um campo magnético aplicado.