Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

K čemu se hodí – tantal?

13. 03. 2017 8:00:35
Vzácný prvek se těží v Austrálii, Jižní Americe nebo Africe. Používáte ho prakticky denně, někteří z nás ho dokonce nosí v těle. Jak vznikl tantal a k čemu všemu se hodí?

Kde a jak ve vesmíru vzniká tantal?

V našem vesmíru vzniká tantal procesy, kterým se říká nukleosyntéza a které probíhají při výbuchu supernov. Stejně jako ostatní těžké prvky, ani tantal nemůže vznikat termonukleární fúzí v centrech hvězd. Nejtěžším prvkem, který se tvoří syntézou z lehčích jader je totiž železo. Všechny ostatní, těžší prvky ke svému vzniku syntézou z jader lehčích prvků potřebují velké množství energie.

Přírodní tantal se skládá téměř výhradně z izotopu Ta-181 (99,988%). Další přirozeným izotopem je Ta-180 (0,012%).

Tantal 180 se může tvořit bezprostředně po výbuchu supernovy díky silné koncentraci neutrin z jiných procesů, která působí na hafnium 180. K reakci je potřeba velké množství gama záření, které je krátce po výbuchu supernovy k dispozici v hojné míře.

180Hf + 0,929 MeV + ν → 180mTa + β­ + ν

Syntéza tantalu 181 pak probíhá (už dříve v podobných blozích zmiňovanými) s- a r- procesy. Jedná se o tzv. „slow“ a „rapid“ reakce, jejichž podstatou je zachycení neutronů v jádrech atomů. Z neutronů se dalším rozpadem (beta rozpad) stávají protony. Každý proton změní chemickou podstatu prvku a tím i jeho jméno. Při „pomalých“ procesech bývají neutrony zachytávány po jednom a prvek tak prochází delší cestou. U „rychlých“ procesů se v jádře železa zachytí hned velké množství neutronů a prvek tak vzniká „rychleji“.

Příkladem pomalého procesu je vznik tantalu z hafnia, které je tantalovým sousedem v periodické tabulce prvků.

180Hf + n → 181Ta + β­ + 6,72 MeV

Rychlý proces probíhá zachycením 125 neutronů v jádře železa.

56Fe + 125n → 181Ta + 47β­ + 997 MeV

Ani s- a r-procesy, ve kterých vzniká tantal samozřejmě nejsou pro atomová jádra konečnou. Mohou dále reagovat dalšími s-procesy, kterými vznikají ještě těžší prvky.

Pravděpodobnost záchytu dalších neutronů se dá ocenit pomocí tzv. „průměru záchytu“. Můžete si ho představit jako plochu, kterou musí trefit přilétající neutron, aby se mohl včlenit do jádra. Vyjadřuje se exotickou jednotkou „barn“. Tantal 181 má průměr záchytu 20 barn, zatímco jeho izotop Ta-180 hned 700 barn. Ve vesmíru je logicky daleko méně izotopu Ta-180. Naprostá většina vzniklého tantalu 180 proreaguje dalšími s-procesy, při kterých se z něj tvoří další a ještě těžší prvky.

Objev a pojmenování tantalu

Tantal byl objeven v roce 1802 švédským vědcem Andersem Gustavem Ekebergem. Poté, co se mu podařilo izolovat jeho oxid, všiml si, že je chemicky netečný – nepodařilo se ho rozpustit žádnou kyselinou. Tato vlastnost ho inspirovala k pojmenování nového prvku. Dostal název na počest mytického hrdiny Tantala. Tantalos se znelíbil bohům (podle mythologie žil nepřístojným životem), takže ho potrestali „tantalovými muky“. Měl mít na dosah jídlo i pití, nikdy se ho ale nemohl dotknout, aby uhasil žízeň a hlad.

Kde se dobývá tantal?

Tantal patří ve vesmíru k těm nejvzácnějším neradioaktivním prvkům (pokud není rovnou nejvzácnější). Na Zemi ho nacházíme v rudách společně s niobem. Nejdůležitější z nich jsou tantalit, kolumbit a pyrochlor. Společně bývají tyto rudy nazývány zkratkou Coltan (kolumbit-tantalit).

Coltan je poněkud kontroverzní. Téměř polovina celkového množství se těží v afrických státech, nejvíce v Ruandě a Kongu. Velká poptávka vede k otvírání ilegálních dolů, jejichž výtěžek pak putuje do kapes místních rebelů. V tisku se tedy možná setkáte s pojmem „krvavý coltan“, analogicky k pojmu „krvavých diamantů“.

K čemu se používá vzácný tantal?

Z tantalu se dají vyrobit miniaturní, přitom ale velice výkonné kondenzátory. Je tedy velice žádaným prvkem pro výrobu mikroelektroniky.

Tantal je chemicky spíše netečný, nereaguje při normálních teplotách s kyselinami ani louhy a navíc je biologicky málo aktivní – nejedovatý. To z něj dělá ideální materiál pro chirurgii. Zhotovují se z něj protézy, implantáty, hřeby pro opravu kostí ale také různé chirurgické nástroje.

Jeho slitiny se díky vysoké odolnosti vůči teplotám využívají při výrobě turbín a v technologiích, používaných ve vesmírných projektech. V pozemských podmínkách nahrazuje tantal a jeho slitina keramiku nebo sklo tam, kde trpí extrémními podmínkami – například v chemických reaktorech nebo namáhaných aparátech.

Autor: Dana Tenzler | pondělí 13.3.2017 8:00 | karma článku: 25.57 | přečteno: 743x

Další články blogera

Dana Tenzler

Velké finále díl 1., Cassini-Huygens a jeho nelehká cesta k Saturnu

Je největší, nejtěžší a nejkomplexnější sondou, jakou kdy NASA vyslala do vesmíru. Za pár měsíců ji čeká velkolepý pohřeb - bude navedena do nitra planety Saturn. Připomeňme si velkolepou misi do vzdálené části sluneční soustavy.

22.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 18.34 | Přečteno: 242 | Diskuse

Dana Tenzler

Fyzika v kuchyni – tlakový hrnec

Je skoro tak starý jako Galileův dalekohled. Dnes ho najdete v téměř každé kuchyni. O obyčejných věcech často moc nepřemýšlíme. Ptali jste se někdy, proč se v něm vaří potraviny rychleji než v obyčejných hrncích? Délka textu 9 min

19.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 28.08 | Přečteno: 740 | Diskuse

Dana Tenzler

Oteplování klimatu – stoupá opravdu koncentrace CO2 v atmosféře?

Jakou výpovědní hodnotu mají grafy a měření? Proč klimaaktivisté téměř nikdy neudávají chybu měření? Kritický pohled do zákulisí klimatického cirkusu. (délka blogu 15 minut)

15.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 39.12 | Přečteno: 2551 | Diskuse

Dana Tenzler

Oteplování planety – skutečně je zvyšování teploty reálné?

Opravdu se naše klima otepluje? Jsou teploty, které měří meteorologové skutečně vyšší než ty, které panovaly před sto lety? A jakou roli hrají v těchto měřeních chyby? Názor meteorologa. (délka blogu 10 min.)

12.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 41.63 | Přečteno: 3393 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Libor Čermák

Za tajemstvím červnových obrazců v obilí

Jaro pomalu končilo a s letním slunovratem se přiblížilo léto. A i toto období bylo zajímavé na výskyt tajuplných obrazců v obilí. O tom přináší informace moje další vydání svého agrosymbolového zpravodalství.

24.6.2017 v 15:46 | Karma článku: 9.78 | Přečteno: 253 |

Jita Splítková

Jejich malý svět

Ti dva pánové měli velké sny a v nich byl malý, maličkatý svět... nanosvět... a jeden z nich o něm sní dál

22.6.2017 v 9:28 | Karma článku: 7.10 | Přečteno: 210 | Diskuse

Dana Tenzler

Velké finále díl 1., Cassini-Huygens a jeho nelehká cesta k Saturnu

Je největší, nejtěžší a nejkomplexnější sondou, jakou kdy NASA vyslala do vesmíru. Za pár měsíců ji čeká velkolepý pohřeb - bude navedena do nitra planety Saturn. Připomeňme si velkolepou misi do vzdálené části sluneční soustavy.

22.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 18.34 | Přečteno: 242 | Diskuse

Jiří Turner

Je pan Čermák potomkem lidoopů a mimozemšťanů?

Může to vypadat, že jsem si na pana Čermáka nějak zasedl, ale jelikož jeho smělé teze nelze napadnout přímo v diskusi a jsou patrně i tací, kteří se s nimi ztotožňují, dovoluji si na jeho bizarní článek reagovat vlastním článkem.

21.6.2017 v 17:55 | Karma článku: 18.84 | Přečteno: 812 | Diskuse

Jita Splítková

Správně nastavená ozubená kolečka

V historii vývoje počítačů jsou stovky jmen, připomeňme si některá. Tak třeba - víte kdo byl I.S.Brook?

21.6.2017 v 10:11 | Karma článku: 9.80 | Přečteno: 367 | Diskuse
Počet článků 347 Celková karma 26.29 Průměrná čtenost 677

Zajímám se o přírodní vědy. Budu psát o tom, co mě zaujalo. 

Seznam rubrik

Napište mi

Vzkaz autorovi


Zbývá 1000 znaků.


Toto opatření slouží jako ochrana proti webovým robotům.
Při zapnutém javaskriptu se pole vyplní automaticky.


více


Najdete na iDNES.cz

mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.