タンタル
天然のタンタルは、Ta (0.012 %) とTa (99.988 %)という2つの同位体で構成されている。Taは安定同位体である。Taは核異性体で、基底状態のTaへの核異性体転移、Wへのベータ崩壊、電子捕獲によってHfへの崩壊の3種類の崩壊をすると予測されている。しかし、この核異性体の放射性崩壊は1度も観測されたことがなく、最低でも半減期2.0 × 10年(2京年)を持つと、半減期の下限値を示されているに過ぎない。基底状態であるTaは、わずか8時間の半減期である。放射性壊変によって生じる、あるいは宇宙線生成による短寿命の核種を除けば、Taは自然界に存在する唯一の核異性体である。これもまた放射性壊変によって生じる、あるいは宇宙線生成による短寿命の核種を除けば、Taはタンタルの元素存在比および天然同位体構成比を考慮すれば、宇宙でもっとも希少な同位体である。
タンタルは、核兵器に「加塩」(放射性物質の放出量を増強する)する材料として理論的に検討されてきた(コバルトの方が加塩材料として良く知られている)。仮説上、核兵器が爆発するときに出る強力な高エネルギー中性子線が外殻のTaに放射線を浴びせる。これによってタンタルを半減期114.4日の放射性同位体であるTaに変化させ、これが112万電子ボルトのエネルギーを持つガンマ線を出し、核爆発で生じた放射性降下物の放射能を数か月にわたって大幅に強化することになる。こうした加塩された核兵器は、少なくとも公的に知られている限りでは実際に作られたことも試験されたこともなく、実際に兵器として使用されたことは1度もない。
タンタルは、陽子線を当ててLi、Rb、and Ybといった様々な短寿命放射性同位体を作るためのターゲット材として用いられる。
タンタルは紛争鉱物の1種であるとされる。コルンブ石とタンタル石の産業上の名称であるコルタンからはニオブとタンタルが抽出されるが、中部アフリカでも採掘される鉱石であり、コンゴ民主共和国(かつてのザイール)における第二次コンゴ戦争とタンタルが関わってくる理由となっている。2003年10月23日の国連報告によれば、密輸も含めたコルタンの輸出が、第二次世界大戦以来最悪の死者数記録となる、1998年以降だけで約540万人が死んだコンゴにおける戦争を助長しているとされる。コンゴ盆地の武力紛争地帯においてコルタンのような資源を収奪することに伴う、責任ある企業行動、人権、野生生物の危機といった倫理上の問題が問われるようになっている。しかし、コルタンの採掘はコンゴの地域経済にとっては重要であるが、世界のタンタル供給に占める割合は通常は小さい。アメリカ地質調査所の年鑑は、この地域のタンタル生産量は、2002年から2006年にかけての世界のタンタル生産量の1パーセント未満で、2000年と2008年に10パーセントに達したのが最高であるとしている。
「ソリューションズ・フォー・ホープ・タンタルプロジェクト」の目的は、「コンゴ民主共和国から紛争と関係しないタンタルを供給する」ことであるとされている。
タンタルとニオブが違うものであることは、クリスチャン・ヴィルヘルム・ブロムストラント(スウェーデン語版)やアンリ・サント=クレール・ドビーユが1864年にはっきりと示し、またルイ・ジョゼフ・トロースト(フランス語版)も1865年にいくつかの化合物の実験式を示した。スイスの化学者ジャン・マリニャックもさらなる確認を行い、1866年に2種類の元素のみが含まれていることを証明した。しかしこうした発見があったにもかかわらず、1871年までイルメニウム(英語版)という実在しない元素に関して科学者たちが文献を出していた。マリニャックはまた、1864年にタンタルの塩化物を水素雰囲気中で熱して還元することで、タンタルの金属形態を初めて得た。初期には不純なタンタルしか得ることができなかったが、1903年にヴェルナー・フォン・ボルトン(ドイツ語版)がシャルロッテンブルク(英語版)において、かなり純粋で延性のある金属タンタルを得ることに成功した。金属タンタルから作られた線は、タングステン製のものに置き換えられるまで、電球のフィラメントとして用いられていた。
何十年もの間、ニオブからタンタルを分離する商業的な技術は、ジャン・マリニャックが1866年に発見した、フッ化タンタル酸カリウム(英語版)を分別晶析によりフッ化ニオブ酸カリウムから分離するという方法であった。この方法は、フッ化物含有のタンタル水溶液を溶媒抽出するという方法に置き換えられている。
タンタルは生体適合性が高く、また化学的に安定で体液とも反応しにくいために人体への害は少ないと見られている。むしろ、医療材料として体内に埋め込んだ場合などは、タンタルよりも医療材料に使用されている他の元素や化合物の性質に注意が向けられる。
職場においては、吸入、皮膚への接触、眼球への接触といった形でタンタルに人体が暴露される可能性がある。アメリカの労働安全衛生局(英語版)は、職場におけるタンタル暴露の法的限界(許容暴露限界(英語版))を1日8時間労働に対して5 mg/mと設定している。アメリカ国立労働安全衛生研究所(英語版)では、推奨される暴露限度(英語版)として、1日8時間労働に対しては5 mg/m、短期限界として10 mg/mを設定している。2,500 mg/mに達すると、タンタルは生命または健康に対する差し迫った危険(英語版)であるとされる。
タンタルは銀灰色で、密度や延性が高く、非常に硬いが加工はしやすい。熱や電気の伝導度が高く、酸による腐食にも強い。金属を侵す能力の高い王水であっても、摂氏150度以下ではタンタルはまったく溶けない。フッ化水素酸やフッ化物と三酸化硫黄を含む酸性溶液、水酸化カリウムには溶ける。タンタルの融点は摂氏3,017度(沸点は摂氏5,458度)と高く、これを上回る元素はタングステン、レニウム、オスミウム、炭素だけである。
タンタルにはαとβの2種類の結晶構造が存在する。α-Taは比較的やわらかく、展延性がある。体心立方格子構造を持ち(空間群はlm3m、格子定数はa=0.33058nm)、ヌープ硬度は200 - 400 HN、電気抵抗は15 - 60 μΩ・cmである。β-Taは硬いがもろく、結晶構造は正方晶系を持ち(空間群はP42/mnm、格子定数はa=1.0194nm,c=0.5313nm)、ヌープ硬度は1000 - 1300 HN、電気抵抗は比較的高く170 - 210 μΩ・cmである。β構造は準安定で、摂氏750 - 775度に加熱することでα構造に転移する。大量のタンタルはほぼすべてα構造であり、通常β構造は、溶融塩共晶からマグネトロンスパッタリング、化学気相成長あるいは電気化学析出で得られる薄膜として存在する。
タンタルの単体は、超伝導の研究が始まって間もない1930年頃までには、臨界温度4.5 Kで超伝導となることが発見されている。一方、タンタル酸カリウム単結晶の表面付近が0.005 K未満で超伝導になる現象も2011年に発見されている。
タンタルという名前は、ギリシア神話でニオベーの父とされているタンタロスから取られている。神話においては、タンタロスは死後、あごまで届くほどの深さの水の中に立たされ、頭上には果物が豊かに実っているが、どちらも永遠に彼には手に入らずじらされるという罰を受ける(水を飲もうとすると、届かないくらい水位が下がり、果物に手を伸ばそうとすると、枝が手の届く範囲から遠ざかる、英語でtantalizeという単語はじらして苦しめるという意味がある)。アンデシュ・エーケベリは、「私がタンタルと呼ぶこの金属、酸に浸しても何かを吸収したり飽和したりする能力がほとんどないということを部分的に暗示する名前である」と書いている。