టాంటలం

టాంటలమ్ (Ta) పరమాణు సంఖ్య 73 కలిగిన రసాయన మూలకం. గతంలో టాంటలియం అని పిలిచేవారు, దీనికి గ్రీకు పురాణాలలో విలన్ అయిన టాంటలస్ పేరు పెట్టారు. Euripides, Orestes టాంటలమ్ అనేది అరుదైన, స్వచ్ఛరూపంలో ఉన్నప్పుడు మెత్తగా ఉండే, నీలం-బూడిద రంగులో మెరిసే పరివర్తన లోహం. ఇది అధిక తుప్పు-నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఉష్ణ నిరోధక లోహాల సమూహంలో భాగం. దీన్ని మిశ్రమలోహాలలో చిన్నపాటి భాగంగా విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.

టాంటలమ్ యొక్క రసాయన జడత్వం కారణాంగా దీన్ని ప్రయోగశాల పరికరాల కోసం, ప్లాటినమ్‌కు ప్రత్యామ్నాయంగా, వాడతారు. మొబైల్ ఫోన్లు, DVD ప్లేయర్లు, వీడియో గేమ్ సిస్టమ్స్, కంప్యూటర్లు వంటి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో టాంటలమ్ కెపాసిటర్లను వాడుతున్నారు. టాంటలమ్, ఎల్లప్పుడూ రసాయనికంగా సారూప్యమైన నియోబియంతో కలిసి, టాంటలైట్, కొలంబైట్, కోల్టన్ అనే ఖనిజ సమూహాలలో లభిస్తుంది. యూరోపియన్ కమిషన్, టాంటలమ్‌ను సాంకేతికంగా ముఖ్యమైన అంశంగా పరిగణిస్తుంది. 

 లక్షణాలు 

 భౌతిక ధర్మాలు 
టాంటలమ్ ముదురు నీలం-బూడిద రంగుతో ఉండే,  సాంద్రమైన, సాగే గుణం గల, చాలా కఠినమైన, సులభంగా మలచుకోగల, అధిక ఉష్ణ వాహకత, అధిక విద్యుద్వాహకత కలిగినది. ఆమ్లాలు కలిగించే తుప్పును నిరోధించడానికి ఇది ప్రసిద్ధి. నిజానికి, 150 °C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద టాంటలమ్‌కు సాధారణంగా చురుగ్గా ఉండే ఆక్వా రెజియా దాడికి పూర్తిగా నిరోధక శక్తి ఉంది. ఇది హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం లేదా ఫ్లోరైడ్ అయాన్, సల్ఫర్ ట్రైయాక్సైడ్ కలిగిన ఆమ్ల ద్రావణాల లోను, అలాగే పొటాషియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణం లోనూ కరుగుతుంది. టాంటలమ్ ద్రవీభవన స్థానం 3017 °C (మరిగే స్థానం 5458 °C) మూలకాలలో కార్బన్, టంగ్‌స్టన్, రీనియం, లోహాల్లో ఆస్మియం మాత్రమే దీనికంటే ఎక్కువ ద్రవీభవన స్థానం ఉంది.

టాంటలమ్ ఆల్ఫా, బీటా అనే రెండు స్ఫటికాకార దశల్లో ఉంటుంది. ఆల్ఫా దశ సాపేక్షంగా సాగేది, మృదువైనది; ఇది బాడీ సెంటర్‌డ్ క్యూబిక్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది. బీటా దశ కఠినంగా, పెళుసుగా ఉంటుంది; దాని స్ఫటిక సమరూపత టెట్రాగనల్. బీటా దశ మెటాస్టేబుల్. 750–775 °C కి వేడి చేసినపుడు ఇది ఆల్ఫా దశకు మారుతుంది. టాంటలమ్ దాదాపు పూర్తిగా ఆల్ఫా దశ లోనే ఉంటుంది. బీటా దశ సాధారణంగా పల్చటి ఫిల్ము లాగా ఉంటుంది.  

 ఐసోటోపులు 
సహజ టాంటలమ్‌కు రెండు ఐసోటోపు లున్నాయి. అవి: 180mTa (0.012%), 181Ta (99.988%). 181Ta అనేది స్థిరమైన ఐసోటోప్ . 180m Ta (m ఒక మెటాస్టేబుల్ స్థితిని సూచిస్తుంది) మూడు విధాలుగా క్షీణించవచ్చని అంచనా వేసారు: ఐసోమెరిక్ 180Ta యొక్క గ్రౌండ్ స్థితికి, బీటా క్షయం చెంది 180W కి, లేదా ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్ ద్వారా 180Hf కు. అయితే, ఈ న్యూక్లియర్ ఐసోమర్ యొక్క రేడియోధార్మికతను ఎన్నడూ గమనించలేదు. దాని అర్ధ-జీవితపు దిగువ పరిమితిని మాత్రమే (2.0× 1016 సంవత్సరాలు) సెట్ చేయగలిగారు.  180Ta యొక్క గ్రౌండ్ స్థితికి కేవలం 8 గంటల అర్ధ జీవితం ఉంటుంది. 180mTa మాత్రమే సహజంగా సంభవించే అణు ఐసోమర్ (రేడియోజెనిక్, కాస్మోజెనిక్ స్వల్పకాలిక న్యూక్లైడ్‌లను మినహాయించి). టాంటలం మూలకం సమృద్ధిని, 180mTa ఐసోటోపిక్ సమృద్ధినీ (రేడియోజెనిక్, కాస్మోజెనిక్ స్వల్పకాలిక న్యూక్లైడ్‌లను మినహాయించి) పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ఇది విశ్వంలో అత్యంత అరుదైన ఆదిమ ఐసోటోప్. 

 రసాయన సమ్మేళనాలు 
టాంటలమ్ -III నుండి +V వరకు ఉండే ఆక్సీకరణ స్థితుల్లో సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. సర్వసాధారణంగా కనిపించేవి Ta(V) యొక్క ఆక్సైడ్లు. Ta, Nb ల రసాయన లక్షణాలు చాలా సారూప్యంగా ఉంటాయి. సజల మాధ్యమంలో, Ta +V ఆక్సీకరణ స్థితిని మాత్రమే ప్రదర్శిస్తుంది. నియోబియం వలె, టాంటలమ్ హైడ్రోక్లోరిక్, సల్ఫ్యూరిక్, నైట్రిక్, ఫాస్పోరిక్ ఆమ్లాల పలుచని ద్రావణాలలో హైడ్రస్ Ta(V) ఆక్సైడ్ అవక్షేపణ కారణంగా చాలా తక్కువగా కరుగుతుంది.  ప్రాథమిక మాధ్యమంలో, పాలియోక్సోటాంటలేట్ జాతుల నిర్మాణం కారణంగా Ta కరుగుతుంది. 

 ఆక్సైడ్లు, నైట్రైడ్లు, కార్బైడ్లు, సల్ఫైడ్లు 
ఉపయోగాల కోణం నుండి చూస్తే టాంటలమ్ పెంటాక్సైడ్ (Ta2O5) అత్యంత ముఖ్యమైన సమ్మేళనం. తక్కువ ఆక్సీకరణ స్థితులలో టాంటలమ్ ఆక్సైడ్‌లు చాలానే ఉన్నాయి, వీటిలో అనేక లోపాలు ఉన్నాయి. వీటిని పెద్దగా అధ్యయనం చేయలేదు. 

[TaO 4 ] 3− లేదా [TaO 3 ] - కలిగిన టాంటలేట్‌ సమ్మేళనాలు అనేకం. లిథియం టాంటలేట్ (LiTaO3) పెరోవ్‌స్కైట్ నిర్మాణాన్ని అవలంబిస్తుంది. లాంతనమ్ టాంటలేట్ (LaTaO4) వివిక్త  టెట్రాహెడ్రా కలిగి ఉంటుంది. 

 లభ్యత 
link=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c0/Tantalite.jpg/220px-Tantalite.jpg|ఎడమ|thumb| టాంటలైట్, పిల్బారా జిల్లా, ఆస్ట్రేలియా
భూమి పెంకులో టాంటలమ్, సుమారు 1 -2 ppm వరకు ఉంటుందని అంచనా వేసారు.   టాంటలమ్ ఖనిజాలలో అనేక జాతులు ఉన్నాయి, వాటిలో కొన్నిటిని మాత్రమే ఇప్పటివరకు పరిశ్రమల్లో ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగిస్తున్నారు. అవి: టాంటలైట్ (టాంటలైట్-(Fe), టాంటలైట్-(Mn), టాంటలైట్-(Mg)) మైక్రోలైట్, వోడ్జినైట్, యూక్సనైట్ (వాస్తవానికి యూక్సనైట్-(Y)), పాలీక్రేస్ (వాస్తవానికి పాలీక్రేస్-(Y)).  టాంటలైట్ (Fe, Mn)Ta2O6 అనేది టాంటలమ్ వెలికితీతకు అత్యంత ముఖ్యమైన ఖనిజం. టాంటలైట్‌లో కొలంబైట్ (Fe,Mn) (Ta, Nb)2O6 లో ఉండే ఖనిజ నిర్మాణమే ఉంటుంది; నియోబియం కంటే టాంటలమ్ ఎక్కువ ఉన్నట్లయితే దానిని టాంటలైట్ అని, టాంటలమ్ కంటే నియోబియం ఎక్కువ ఉన్నట్లయితే దానిని కొలంబైట్ (లేదా నియోబైట్ ) అని పిలుస్తారు. టాంటలైట్ లోను, ఇతర టాంటలం ఖనిజాల లోనూ ఉండే అధిక సాంద్రత కారణంగా గురుత్వాకర్షణ విభజనను వాడతారు. ఇతర ఖనిజాలలో సమర్‌స్కైట్, ఫెర్గూసోనైట్ లు ఉన్నాయి.
link=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/World_Tantalum_Production_2015.svg/310px-World_Tantalum_Production_2015.svg.png|alt=Grey and white world map with China, Australia, Brazil and Kongo colored blue representing less than 10% of the tantalum world production each and Rwanda colored in green representing 60% of tantalum world production|thumb| 2015లో టాంటలమ్ ప్రధాన ఉత్పత్తిదారు రువాండా
2010లకు ముందు ఆస్ట్రేలియా టాంటలమ్ ప్రధాన ఉత్పత్తిదారుగా ఉండేది. గ్లోబల్ అడ్వాన్స్‌డ్ మెటల్స్ (గతంలో టాలిసన్ మినరల్స్ అని పిలుస్తారు) ఆ దేశంలో అతిపెద్ద టాంటలమ్ మైనింగ్ కంపెనీ. వారు పశ్చిమ ఆస్ట్రేలియాలో రెండు గనులను, నైరుతిలో గ్రీన్‌బుష్‌లు, పిల్బరా ప్రాంతంలో వోడ్జినా లను నిర్వహిస్తున్నారు. ప్రపంచ ఆర్థిక సంక్షోభం కారణంగా 2008 చివరిలో మైనింగ్ నిలిపివేసాక వోడ్జినా గనిని తిరిగి 2011 జనవరిలో తెరిచారు.  ఇది తిరిగి తెరిచిన ఒక సంవత్సరం లోపే, గ్లోబల్ అడ్వాన్స్‌డ్ మెటల్స్ మళ్లీ "... టాంటలమ్ డిమాండ్‌ తగ్గడం..." తదితర కారణాల వల్ల  2012 చివరిలో టాంటలమ్ మైనింగ్ కార్యకలాపాలు నిలిపివేస్తున్నామని ప్రకటించింది.  నియోబియంను పెద్ద-స్థాయిలో ఉత్పత్తి చేసే దేశాలు బ్రెజిల్, కెనడాలు. అక్కడి ధాతువు నుండి తక్కువ శాతంలో టాంటలమ్‌ కూడా ఉత్పత్తి అవుతుంది. చైనా, ఇథియోపియా, మొజాంబిక్ వంటి కొన్ని ఇతర దేశాల్లో అధిక శాతంలో టాంటలమ్ కలిగి ఉండే ఖనిజాలు ఉన్నాయి. అవి ప్రపంచంలోని మొత్తం ఉత్పత్తిలో గణనీయమైన శాతాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి. టాంటలమ్ థాయిలాండ్, మలేషియాలో టిన్ మైనింగులో ఉప ఉత్పత్తిగా కూడా ఉత్పత్తి అవుతోంది. టిన్ స్మెల్టర్‌ల నుండి వచ్చే స్లాగ్‌లో ఆర్థికంగా ఉపయోగకరమైన మొత్తంలో టాంటలమ్ ఉంటుంది.  

21వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో ఆస్ట్రేలియా, బ్రెజిల్ లలో ఎక్కువగా అవుతూ ఉండిన టాంటలమ్ ఉత్పత్తి ఆ తరువాత ఒక ముఖ్యమైన భౌగోళిక మార్పుకు గురైంది. 2007 నుండి 2014 వరకు, గనుల నుండి టాంటలమ్ ఉత్పత్తి యొక్క ప్రధాన వనరులు నాటకీయంగా డెమొక్రాటిక్ రిపబ్లిక్ ఆఫ్ కాంగో, రువాండా, కొన్ని ఇతర ఆఫ్రికన్ దేశాలకు మారాయి.  సౌదీ అరేబియా, ఈజిప్ట్, గ్రీన్‌ల్యాండ్, చైనా, మొజాంబిక్, కెనడా, ఆస్ట్రేలియా, యునైటెడ్ స్టేట్స్, ఫిన్‌లాండ్, బ్రెజిల్‌లలో టాంటలమ్ వనరుల కోసం అన్వేషణ జరుగుతోంది.  

2060 నాటికి ప్రపంచ టాంటలమ్ వనరులు అయిపోతాయని అంచనా వేసారు. ఇది ప్రస్తుత రీసైక్లింగ్ అవసరాన్ని చూపిస్తోంది. 

 ఉపయోగాలు 

 ఎలక్ట్రానిక్స్ 
link=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fe/Tantal-Perle-Wiki-07-02-25-P1040364b.jpg/170px-Tantal-Perle-Wiki-07-02-25-P1040364b.jpg|thumb| టాంటలమ్ ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్
మెటల్ పౌడర్ రూపంలో టాంటలమ్ ప్రధాన ఉపయోగం, ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలు, ప్రధానంగా కెపాసిటర్లు, కొన్ని అధిక-పవర్ రెసిస్టర్‌ల ఉత్పత్తిలో ఉంది. టాంటలమ్ విద్యుద్విశ్లేషణ కెపాసిటర్‌లు టాంటలమ్ పౌడర్‌ని ఉపయోగించి ఒక రక్షిత ఆక్సైడ్ ఉపరితల పొరను ఏర్పరుస్తాయి. టాంటలమ్ పౌడర్‌ని ఒక గుళిక ఆకారంలో నొక్కి, కెపాసిటర్‌లో ఒక "ప్లేట్" గాను, ఆక్సైడ్‌ను విద్యుద్వాహకము గాను, విద్యుద్విశ్లేషణ ద్రావణం లేదా వాహక ఘనాన్ని ఇతర "ప్లేట్" గాను వాడవచ్చు. విద్యుద్వాహక పొర చాలా సన్నగా ఉండవచ్చు కాబట్టి (ఉదాహరణకు, అల్యూమినియం విద్యుద్విశ్లేషణ కెపాసిటర్‌లో ఉండే పొర కంటే ఇది సన్నగా ఉంటుంది), తక్కువ పరిమాణంలో అధిక కెపాసిటెన్స్ సాధించవచ్చు. తక్కువ పరిమాణం, బరువుల కారణంగా, టాంటలమ్ కెపాసిటర్లు పోర్టబుల్ టెలిఫోన్‌లు, పర్సనల్ కంప్యూటర్లు, ఆటోమోటివ్ ఎలక్ట్రానిక్స్, కెమెరాలలో వాడడానికి అనువుగా ఉంటాయి. 

 మిశ్రమ లోహాలు 
టాంటలమ్ అధిక ద్రవీభవన బిందువులు, బలం, డక్టిలిటీని కలిగి ఉండే వివిధ రకాల మిశ్రమ లోహాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. లోహపు పనిలో వాడే కార్బైడ్ పనిముట్లను తయారు చేయడంలో, జెట్ ఇంజిన్ భాగాలు, రసాయన ప్రక్రియ పరికరాలు, అణు రియాక్టర్లు, క్షిపణి భాగాలు, ఉష్ణ వినిమాయకాలు, ట్యాంకులు, నౌకల కోసం సూపర్‌లాయ్‌ల ఉత్పత్తిలో కూడా టాంటలంను ఉపయోగిస్తారు.  "Commodity Report 2008: Tantalum" (PDF).   దాని డక్టిలిటీ కారణంగా, టాంటలమ్‌ను చక్కటి తీగలు లేదా తంతువులుగా లాగవచ్చు. వీటిని అల్యూమినియం వంటి లోహాలను ఆవిరి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఇది శరీర ద్రవాల దాడిని నిరోధిస్తుంది, చికాకు కలిగించదు. కాబట్టి, టాంటలమ్‌ను శస్త్రచికిత్సా సాధనాలు, ఇంప్లాంట్ల తయారీలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. ఉదాహరణకు, గట్టి కణజాలంతో ప్రత్యక్ష బంధాన్ని ఏర్పరుచుకునే టాంటలమ్ సామర్థ్యం కారణంగా ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ల నిర్మాణంలో పోరస్ టాంటలమ్ పూతలను ఉపయోగిస్తారు. 

హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం, వేడి సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం మినహా చాలా ఆమ్లాలకు వ్యతిరేకంగా టాంటలమ్ జడత్వాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. ఈ లక్షణం కారణంగా రసాయన ప్రతిచర్య నాళాలకు, తినివేయు ద్రవాల పైపుల తయారీకి ఇది ఉపయోగకరమైన లోహంగా చేస్తుంది. హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్ ను వేడి చేసేందుకు వాడే హీట్ ఎక్స్‌చేంజరు కాయిల్స్‌ను టాంటలమ్‌తో తయారు చేస్తారు.  రేడియో ట్రాన్స్‌మిటర్‌ల కోసం అల్ట్రా హై ఫ్రీక్వెన్సీ ఎలక్ట్రాన్ ట్యూబ్‌ల ఉత్పత్తిలో టాంటలంను విస్తృతంగా వాడతారు. టాంటలమ్ నైట్రైడ్‌లు, ఆక్సైడ్‌లను ఏర్పరచడం ద్వారా ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్‌ను సంగ్రహించగలదు. అందువల్ల గ్రిడ్‌లు, ప్లేట్లలో వాడే ట్యూబుల్లో అవసరమైన అధిక శూన్యాన్ని నిలుపుకోడానికి సహాయపడుతుంది.  

 ఇతర ఉపయోగాలు 
వాయేజర్ 1, 2 వంటి అంతరిక్ష నౌకలోని భాగాలను రేడియేషన్ నుండి రక్షించడానికి NASA టాంటలమ్‌ను ఉపయోగించింది.  అధిక ద్రవీభవన స్థానం, ఆక్సీకరణ నిరోధకత వాక్యూమ్ ఫర్నేస్ భాగాల ఉత్పత్తిలో ఈ లోహాన్ని ఉపయోగించటానికి దారితీసింది. టాంటలమ్ చాలా జడమైనది. అందువల్ల థర్మోవెల్‌లు, వాల్వ్ బాడీలు, టాంటలమ్ ఫాస్టెనర్‌లు వంటి అనేక రకాల తుప్పు నిరోధక భాగాల్లో వాడవచ్చు. టాంటలమ్ అధిక సాంద్రత కారణంగా, ఆకారపు ఛార్జ్, పెనెట్రేటర్ లైనర్లను టాంటలమ్‌తో తయారు చేసారు.  టాంటలమ్ అధిక సాంద్రత, అధిక ద్రవీభవన స్థానం కారణంగా ఆకారపు ఛార్జ్ యొక్క కవచాన్ని ఛేదించే సామర్థ్యాలను బాగా పెంచుతుంది.  

టాంటలంను విలువైన గడియారాలలో కూడా వాడతారు. ఉదా. ఆడెమర్స్ పిగెట్, ఎఫ్‌పి జర్న్, హబ్లోట్, మోంట్‌బ్లాంక్, ఒమేగా, పనేరాయ్ గడియారాల్లో దీన్ని వాడతారు. టాంటలమ్ అత్యంత బయోఇనెర్ట్ కూడా కాబట్టి, దీన్ని ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగిస్తారు.  టాంటలమ్ యొక్క అధిక దృఢత్వం కారణంగా దీన్ని తుంటి మార్పిడిలో పెట్టే ఇంప్లాంట్‌ల కోసం వాడతారు.  టాంటలమ్ ఇనుమేతర, అయస్కాతత్వం-లేని  లోహం కాబట్టి, ఈ ఇంప్లాంట్లు MRI స్కాను చేయించుకునే రోగులకు ఆమోదయోగ్యంగా ఉంటాయి.  కెమెరా లెన్స్‌ల కోసం ప్రత్యేక అధిక వక్రీభవన సూచిక గాజును తయారు చేయడానికి టాంటలం ఆక్సైడ్‌ను వాడతారు. 

 జాగ్రత్తలు 
టాంటలమ్ కలిగిన సమ్మేళనాలు ప్రయోగశాలలో చాలా అరుదుగా కనిపిస్తాయి. దీనికి అత్యంత జీవ అనుకూలత ఉంది.  శరీరంలో పెట్టే ఇంప్లాంట్లకు, పూతలకు దీన్ని వాడతారు. 

టాంటలమ్‌ను పీల్చడం, చర్మంపై అంటుకోవడం లేదా కంటికి అంటుకోవడం వంటివి చేయవచ్చు. ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ అడ్మినిస్ట్రేషన్ (OSHA) కార్యాలయంలో టాంటలమ్ ఎక్స్‌పోజర్ కోసం చట్టపరమైన పరిమితిని (అనుమతించదగిన ఎక్స్‌పోజర్ పరిమితి ) 8 గంటల పనిదినంలో 5mg/m3 ఉండవచ్చని సెట్ చేసింది. నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఫర్ ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ (NIOSH) సిఫార్సు చేసిన ఎక్స్‌పోజర్ పరిమితిని (REL) 8 గంటల పనిదినంలో 5 mg/m3 ఉండవచ్చనీ, స్వల్పకాలిక పరిమితి 10 mg/m3 ఉండవచ్చనీ నిర్ణయించింది. 2500 mg/m3 స్థాయిలలో టాంటలమ్ జీవితానికి, ఆరోగ్యానికి వెంటనే ప్రమాదకరం . 

 మూలాలు 

వర్గం:మూలకాలు