Tantal-Chemie » Eigenschaften
Tantal ist ein deutlich lilagraues, stahlhartes (Vickershärte: 60–120 HV), hochschmelzendes Schwermetall, das in den meisten seiner Eigenschaften dem Niob ähnelt. Es kristallisiert in einer kubisch-raumzentrierten Kristallstruktur. Neben der kubischen α-Struktur ist auch β-Tantal bekannt, das in einer tetragonalen, dem β-Uran entsprechenden, Kristallstruktur mit den Gitterparametern a = 1021 pm und c = 531 pm kristallisiert. Diese Modifikation ist metastabil und lässt sich durch Elektrolyse einer Tantalfluoridschmelze gewinnen.
Mit einem Schmelzpunkt von etwa 3000 °C besitzt Tantal den höchsten Schmelzpunkt aller Elemente nach Wolfram, Kohlenstoff und Rhenium. Ist im Metall nur eine geringe Menge Kohlenstoff oder Wasserstoff eingelagert, steigt der Schmelzpunkt deutlich an. Ein unterstöchiometrisches Tantalcarbid besitzt mit einem Schmelzpunkt von 3983 °C einen der höchsten Schmelzpunkte aller Substanzen.
Unterhalb einer Sprungtemperatur von 4,3 Kelvin wird Tantal zum Supraleiter.
Während reines Tantal duktil ist und sich stark dehnen lässt (Zugfestigkeit: 240 MPa), verändern schon kleine Mengen Beimengungen an Kohlenstoff oder Wasserstoff die mechanische Festigkeit deutlich. Das Material wird spröde und schwer zu verarbeiten. Man nutzt diesen Sachverhalt zur Herstellung von Tantalpulver. Es wird in der Technik mit Wasserstoff beladen und somit versprödet, dann entsprechend zerkleinert und bei höherer Temperatur durch Ausheizen wieder vom Wasserstoff befreit.
Tantal ist ein unedles Metall und reagiert bei hohen Temperaturen mit den meisten Nichtmetallen, wie Sauerstoff, den Halogenen oder Kohlenstoff. Bei Raumtemperatur ist das Metall allerdings durch eine dünne Schicht aus Tantal(V)-oxid geschützt und damit passiviert. Eine Reaktion findet erst ab einer Temperatur von etwa 300 °C statt. Als Pulver ist es ein entzündbarer Feststoff, der durch kurzzeitige Einwirkung einer Zündquelle leicht entzündet werden kann und dann nach deren Entfernung weiterbrennt. Die Entzündungsgefahr ist umso größer, je feiner der Stoff verteilt ist. Das Metall in kompakter Form ist nicht brennbar.
In den meisten Säuren ist Tantal wegen der Passivierung nicht löslich, sogar Königswasser vermag das Metall nicht zu lösen. Angegriffen wird Tantal nur von Flusssäure, Oleum (einer Mischung von Schwefelsäure und Schwefeltrioxid) und Salzschmelzen.
