टँटॅलम

टँटॅलम : धातुरूप मूलद्रव्य. चिन्ह Ta. अणुक्रमांक (अणुकेंद्रातील प्रोटॉनांची संख्या) ७३ अणुभार १८०·८८ ⇨ आवर्त सारणीच्या पाचव्या गटातील अ उपगटात स्थान [टँटॅलम व निओबियम या संक्रमणशील धातू असल्यामुळे काही ग्रंथांत त्यांचा समावेश ५ब उपगटातही केलेला आढळतो → संक्रमणी मूलद्रव्ये] त्याच गटातील ⇨ निओबियम व टँटॅलम यांच्या आणवीय त्रिज्या जवळजवळ सारख्या (अनुक्रमे ०·७० Å आणि ०·७३ Å, Å = अँगस्ट्रॉम = १०^-८ सेंमी.) असल्यामुळे दोन्ही धातूंचे गुणधर्म सारखे आहेत व त्या बहुधा एकत्र एकाच धातुकात (कच्च्या स्वरूपातील धातूत) आढळतात एकच नैसर्गिक समस्थानिक (अणुक्रमांक तोच पण भिन्न अणुभार असलेला त्याच मूलद्रव्याचा प्रकार) १८१ अणुभाराचा इतर १० समस्थानिक असून त्यांचे अणुभार १७६, १७७, १७८, १७९, १८०, १८२, १८३, १८४, १८५, व १८६, असे आहेत विद्युत् विन्यास (अणूतील इलेक्ट्रॉनांची मांडणी) २, ८, १८, ३२, ११, २ संयुजा (इतर अणूंशी वा अणुगटांशी संयोग पावण्याची क्षमता दर्शविणारा अंक) २, ३, ४ व ५ घनता (२०^० से. तापमानाला) १६·६ ग्रॅ./सेंमी.^३ वितळबिंदू २,६९६^० से. उकळबिंदू ५,४२५^० ±१००^० से. रंग निळसर करडा, स्फटिकरूप शरीरकेंद्रित घनीय [→ स्फटिकविज्ञान] तन्य (तार काढता येणारी) भूकवचातील प्रमाण २·१ X १०^–४ टक्के असते.

इतिहास : स्वीडन व फिनलंड येथील धातुकांची पाहणी करीत असताना १८०२ साली ए. जी. एकबर्ग या शास्त्रज्ञांना एका नवीन धातूचा शोध लागला. या धातूचे नाव त्यांनी टँटॅलस या ग्रीक पुराणातील राजांच्या नावावरून टँटॅलम असे ठेवले कारण या नव्या धातूची ऑक्साइडे अम्लांत विरघळविणे कठीण असल्याचे आढळले. १८०१ साली सी. हॅचेट या इंग्रज रसायनशास्त्रज्ञांनाही एक नवीन मूलद्रव्य सापडले होते व त्याचे नाव त्यांनी कोलंबियम असे ठेवले होते. या दोन मूलद्रव्यांच्या संयुगांतील सारखेपणामुळे ती एकच आहेत अशी १८४४ सालापर्यंत समजूत होती पण एच्. रोझ या जर्मन रसायन शास्त्रज्ञांना कोलंबाइट या धातुकामध्ये टँटॅलम आणि एक नवीन मूलद्रव्य आढळले. त्यांनी या नवीन मूलद्रव्याचे नाव निओबियम (टँटॅलस यांच्या निओबी या कन्येच्या नावावरून) असे ठेवले. नंतर कोलंबियम व निओबियम ही मूलद्रव्ये एकच असल्याचे आढळून आले. १८६६ साली झां शार्ल गालीसार मारीन्याक यांनी टँटॅलम व निओबियम यांची संयुगे वेगळी करण्याची पद्धत शोधून काढल्यानंतर त्यांचा स्वतंत्रपणे अभ्यास करणे सुलभ झाले. १९०३ मध्ये जर्मनीत डब्ल्यू. फोन बोल्टन यांनी प्रथमच तन्य टँटॅलम धातू तयार केली. टंगस्टन धातू वापरात येण्यापूर्वी म्हणजे १९०९ पर्यंत टँटॅलम धातूची तार विद्युत् दिव्यात वापरली जात होती. १९२२ च्या सुमारास सी. डब्ल्यू. बॉक यांना मुद्दाम ऑक्सिडीकरण [→ ऑक्सिडीभवन] केलेल्या टँटॅलमाचा प्रत्यावर्ती (उलट-सुलट दिशांनी वाहणाऱ्या) विद्युत् प्रवाहाचे एकदिशीकरण करण्याकरिता चांगला उपयोग होतो. असे आढळून आले व त्यानंतर इलेक्ट्रॉनीय उपकरणांत टँटॅलमाचा अधिकाधिक उपयोग होऊ लागला.

उपस्थिती : टँटॅलम सापेक्षतः दुर्मिळ धातू आहे. उपलब्धतेच्या दृष्टीने भूकवचातील मूलद्रव्यात तिचा चोपन्नावा क्रमांक लागतो. निओबियम ज्या धातुकांत असते त्या धातुकांत ती आढळते. यांतील प्रमुख धातुक फेरस मँगॅनीज टँटॅलेट-निओबेट (Fe, Mn) (Ta, Nb)₂O₆ असून त्यातील टँटॅलम ऑक्साइडाचे प्रमाण जास्त असल्यास त्याला टँटॅलम म्हणतात व निओबियम ऑक्साइडाचे प्रमाण जास्त असल्यास कोलंबाइट म्हणतात [→ कोलंबाइट-टँटॅलाइट]. या धातुकांचे साठे ब्राझील, ऱ्होडेशिया, मॅलॅगॅसी, नायजेरिया, झाईरे (बेल्जियन काँगो), रशिया इ. देशात सापडतात. मलेशियातील कथिलाच्या मळीपासूनही टँटॅलम काढण्यात येते. टँटॅलम ही पायरोक्लोर, फर्ग्युसनाइट, समर्स्काइट,पॉलिक्रेज, मायक्रोलाइट इ. खनिजांतही आढळते. रशियातील उरल व मध्य आशियातील अल्ताई या पर्वतांत धातू स्वरूपाचे टँटॅलम (काही निओबियम, अल्पांशाने मँगॅनीज व सोने यांसह) अत्यल्प प्रमाणात आढळते.

उत्पादन : टँटॅलम व निओबियम ही दोन्ही मूलद्रव्ये नेहमी एकत्र असतात व त्यांचे गुणधर्म समान असल्यामुळे त्यांना एकमेकांपासून निराळे करण्यासाठी भागात्मक पद्धती वापरावी लागते. या धातूंची फ्ल्युओराइडे प्रथम तयार करून नंतर त्यांचे भागशः स्फटिकीकरण करण्याची पद्धत पूर्वी वापरीत असत. आता या पद्धतीची जागा विद्रावक निष्कर्षणाच्या (योग्य अशा विरघळविणाऱ्या द्रवात म्हणजे विद्रावकात विरघळवून मिश्रणातील घटक द्रव्ये वेगळी करण्याच्या) पद्धतीने घेतली आहे. अशाच एका पद्धतीत ०·५ सममूल्य [→विद्राव] हायड्रोक्लोरिक अम्ल व ०·३ सममूल्य हायड्रोफ्ल्युओरिक अम्ल यांच्या मिश्रणात केलेल्या धातुविद्रावात मिथिल आयसोब्युटिल कीटोनासारखा कार्बनी विद्रावक मिसळतात. हे मिश्रण एकत्र घुसळण्याने टँटॅलमाचा बहुतांश भाग कार्बनी विद्रावकात आणि निओबियमाचा बहुतांश भाग जलीय अम्लांत (पाण्यात केलेल्या अम्लांच्या विद्रावात) विरघळून सुटे होतात. हे दोन्ही थर सुटे करून कार्बनी विद्रावकात असलेली टँटॅलम पुन्हा एकदा त्या विद्रावकाचे घुसळण करून पाण्यात काढून घेतात. नंतर टँटॅलम व निओबियम विद्रुतावस्थेत असताना प्रथम बोरिक अम्लाबरोबर व नंतर सजल अमोनियाबरोबर विक्रिया करून ऑक्साइडांच्या रूपात मिळविल्या जातात. निओबियमाच्या विद्राव थरातून ९८% निओबियम ऑक्साइड आणि कार्बनी विद्राव थरातून टँटॅलम ऑक्साइड सुटे होतात.

विद्युत् विच्छेदनाच्या (विद्रावातून विद्युत् प्रवाह पाठवून घटक अलग करण्याच्या ) पद्धतीने टँटॅलम धातू मिळविण्यासाठी K₂TaF₇ वापरतात किंवा ⇨ क्षपण पद्धती वापरावयाची असल्यास एखादी क्रियाशील धातू वा कार्बन वापरून ऑक्साइडाचे क्षपण करता येते. या पद्धतीने धातूचे चूर्ण मिळते. नंतर ते धुवून आणि दाबयंत्रात निर्वात अवस्थेत २,५००^० से. पर्यंत तापवून आणि ⇨ चूर्ण धातुविज्ञानातील पद्धती वापरून त्याचे रूळ तयार करतात. यानंतर ठोकून पत्रे करणे वा तार काढणे यासारखी क्रिया करता येते.

रासायनिक गुणधर्म : हायड्रोफ्ल्युओरिक अम्ल व वाफाळणारे सल्फ्यूरिक अम्ल यांखेरीज इतर अम्लांचा टँटॅलमावर परिणाम होत नाही. क्षारीय (अल्कली) विद्रावांत तिचे सावकाश ऑक्सिडीकरण होते. नायट्रीक व हायड्रोफ्ल्युओरिक या अम्लांच्या मिश्रणात ती सहज विरघळते. ३००^०से. पेक्षा अधिक तापमान असल्यास अक्रिय वायूंखेरीज (आर्‌गॉन, निऑन, झेनॉन इत्यादींखेरीज) इतर सर्व वायूंची टँटॅलमावर विक्रिया होते. तापून लाल झाल्यावर स्वतःच्या आकारमानाच्या ७०० पट हायड्रोजन ती शोषून घेऊ शकते. कमी तापमानाला टँटॅलमावर ऑक्सिजनाशी विक्रिया झाल्यास तिच्यावर पातळ परंतु पृष्ठभागावर घट्ट चिकटलेला ऑक्साइडाचा एकसारखा थर तयार होतो व त्यामुळे तिचे रासायनिक आक्रमणापासून संरक्षण होते. उच्च तापमानाला टँटॅलमावर सच्छिद्र ऑक्साइडाचा आणि पृष्ठभागाला न चिकटणारा थर जमा होऊन ऑक्सिडीकरणाची क्रिया अतिशय जोराने होते. सु. १,४००^०से. तापमानाच्या वर टँटॅलम आणि ऑक्सिजन यांची विक्रिया इतकी जोरदार होते की, टँटॅलमाचे प्रत्यक्ष ज्वलन होते.

टँटॅलमाची नेहमीची संयुजा जरी ५ असली तरी काही संयुगांत ती २, ३ किंवा ४ असू शकते. टँटॅलमाचे चूर्ण आणि कार्बन एकत्र तापविल्यास टँटॅलम कार्बाइड (TaC) मिळते. ऑक्सिजनाबरोबर तापविल्यास Ta₂O₅ हे ऑक्साइड मिळते व हॅलाइडांबरोबर तापविल्यास ऑक्सिडीकरण अवस्था [→ ऑक्सिडीभवन] ५ असलेली हॅलाइडे तयार होतात. कार्बनी संयुगांबरोबरच्या टँटॅलमाच्या विक्रियांचा अद्याप विशेष अभ्यास झालेला नाही.

उपयोग: या धातूवर रासायनिक विक्रिया सहज होत नसल्यामुळे सल्फ्यूरिक अम्लाची संहती (विद्रावातील प्रमाण) वाढविण्यासाठी, हायड्रोक्लोरीक अम्ल तयार करण्यासाठी व जेथे पात्राच्या धातूवर रासायनिक विक्रियेचा परिणाम होऊ नये अशी दक्षता घेणे आवश्यक असते. अशा अनेक रासायनिक उत्पादनांत टँटॅलमाचा उपयोग केला जातो. या करिता टँटॅलम ऑक्साइडाचा थर पात्रांना दिला जातो. विद्युत् धारित्रे (विद्युत् भार साठवून ठेवण्याची एक प्रकारची साधने), एकदिशाकारक व इलेक्ट्रॉनीय नलिका बनविण्यासाठी या धातूचा उपयोग होतो. इतर प्रकारच्या विद्युत् धारित्राशी तुलना करता प्रती एकक घनफळाला टँटॅलमाच्या विद्युत् धारित्राची धारिता सर्वांत जास्त असते. टँटॅलमाची विद्युत् धारित्रे लघुरूप विद्युत् मंडलांत मोठ्या प्रमाणावर वापरण्यात येतात. लोह व इतर धातूंबरोबर मिश्रधातू बनविण्यासाठीही तिचा उपयोग करण्यात येतो. ७·५ टक्के टंगस्टन असलेल्या टँटॅलमाच्या मिश्रधातूचा उपयोग काही इलेक्ट्रॉनीय नलिकांतील तंतूंच्या स्प्रिंगांकरिता वापरतात कारण उच्च तापमानातही या मिश्रधातूचा स्थितिस्थापक (ताण काढून घेतल्यावर मूळ स्थितीत परत येण्याचा) गुणधर्म टिकू शकतो.

टँटॅलमाचा वितळबिंदू जरी खूप उच्च असला, तरी ज्या संरचनांत उच्च तापमान आवश्यक असते तेथे टँटॅलमाचा फारसा उपयोग केला जात नाही, कारण ऑक्सिडीकारक वातावरणाची तीवर जलद विक्रिया होते. कमी तापमानास तिच्या ऑक्साइडाचा पातळसा थर भांड्यास दिल्यास त्यावर रसायनांची विक्रिया होत नाही. १,०९०^० से. तापमानाच्या वरील तापमानासही वापरता येतील अशा टँटॅलमाच्या अनेक मिश्रधातू तयार करण्यात आल्या आहेत, मात्र हवेत किंवा ऑक्सिडीकारक वातावरणात त्यांच्यावर सिलिसाइड अथवा ॲल्युमिनाइड यांसारख्या द्रव्यांची संरक्षक आवरणे द्यावी लागतात. निर्वात किंवा अक्रिय वातावरणात कार्य करणाऱ्या उच्च तापमानाच्या भट्ट्यांतही टँटॅलम वापरतात.

पोलाद व इतर धातूंवर यंत्रणक्रिया करण्यासाठी वापरण्यात येणारी कठीण कार्बाइडी हत्यारे व साचे बनविण्यासाठी टँटॅलम कार्बाइडाचा उपयोग करतात. उच्च प्रणमनांक (प्रकाशाचा निर्वातातील वेग आणि त्याचा दिलेल्या माध्यमातील वेग यांचे गुणोत्तर ) असलेल्या काही प्रकारच्या प्रकाशीय काचांत टँटॅलम ऑक्साइड वापरतात. टँटॅलमाच्या इतर संयुगांचा अद्याप फारसा उपयोग करण्यात आलेला नाही.

पहा : संक्रमणी मूलद्रव्ये.

संदर्भ :

1. Miller, G. L. Tantalum and Niobium, New York, 1959.

2. Siseo, F. T. Epremian, E Eds. Columbium and Tantalum , New York, 1963.

जमदाडे, ज. वि.

“