Le tantale Yannick Couture

Origine du nom de l’élément Tantale, roi de Libye, père de Niobé et fils du dieu suprême, Zeus, dans la mythologie grecque Légende: Tantale a vécu un châtiment après avoir dévoilé des secrets divins aux humains: la nourriture et la boisson refluaient devant sa bouche comme le tantale fuit les acides avec lesquels on cherche à le mettre en contact

Tableau périodique http://www.citesciences.fr/francais/ala_cite/expo/tempo/aluminium/science/mendeleiev/index.html 53ème élément constituant l'écorce terrestre; 2 x 10-4 % Configuration électronique: [Xe]4f15d36s2 2 isotopes 180Ta et 181Ta

Cristallographie Structure cristalline: cubique à volume centré

Propriétés physiques À 293K Densité : 16 654 g/dm3 Volume molaire :10,87 cm3/mol Résistivité électrique: 13,15 μΩcm Métal ductible Résistant à la corrosion Le tantale est extrêmement résistant à la corrosion dû à la formation d'un film d'oxyde. Il est également résistant à l'attaque par les acides (à l'exception de l'acide fluorhydrique). Il réagit avec les bases en fusion et divers non-métaux à des températures élevées.

Propriétés thermiques Conductibilité thermique: 57,5 W/mK Point de fusion: 3017 °C Point d'ébullition: 5458 °C Enthalpie de fusion: 31,4 kJ/mol Enthalpie d'évaporation: 758,22 kJ/mol

Régions d’exploitation Canada Chine Afrique Brésil Australie

Apparence

Toxicité Peu toxique Non mutagène Poussière: pneumonie chimique Radioactif (peut contenir une petite quantité d’uranium)

Minéraux Les minéraux les plus importants sont: la microlite  (Na,Ca)2Ta2O6(O,OH,F) la stibiotantalite SbTaO4 la tantalite Fe+2 Ta2O6 la tapiolite (Fe+2,Mn+2)(Ta,Nb)2O6

Préparation Le coltan est séché, écrasé et mélangé Obtient une fine poudre homogène Séparation du niobium et du tantale par traitement HF et H2SO4 à température élevée Purification du mélange par filtration extraction liquide-liquide Obtiens du K2TaF7 ou Ta2O5 Chauffer la poudre à haute température Porte le minerai en fusion avec un alcali pour obtenir un pentoxyde.mettre la forme pentoxyde à partir duquel, après addition de fluorure de potassium dans du fluorure d'hydrogène, on obtient l'heptafluorotantalate (TaF7)2- Après séparation des composés de tantale et de niobium par extraction liquide-liquide ou par échange d'ions, on forme une nouvelle fois le pentoxyde.

Applications Condensateur Le Ta2O5 est utilisé comme diélectrique substance possédant une résistance électrique élevée Bonne permittivité Utilisable entre -55 et 125°C Plus petit que ceux en Al Comparé à l'aluminium, l'oxyde de tantale a une permittivité de 26 ( 8,5 pour l'alumine) ce qui permet de réaliser des condensateurs de plus faible volume à capacité identique, très fiables, robustes et utilisables entre -55 et +125°C

Applications (suite) Filaments incandescents des tubes à vide Divers alliages de tantale possèdent un point de fusion élevé Très faible tension de vapeur Bonne conductibilité Très solide

Applications (suite) Outil de coupe L'acier au tantale est particulièrement dur et résistant. Utilisé sous forme de carbure de tantale nitrure de tantale chlorure de tantale.

Applications (suite) Fusée Pour des pièces détachées d'avions et de fusées qui doivent être dures et résister à la chaleur Utilisé en alliage sous forme d'acier au tantale nickel au tantale, avec environ 5 % de tantale.

Applications (suite) Prothèse Il ne présente pratiquement aucun phénomène d'allergie au métal ou de rejet Utilisé en alliage avec le titane Résistant à la corrosion

Applications (suite) Objectifs photographiques Métal réfractaire l'oxyde de tantale (Ta2O5) ajouté à du verre augmente l'indice de réfraction du verre diminue l'aberration

Applications (suite) Autres Creusets de laboratoire Réacteurs nucléaires (échangeur de chaleur) Revêtements résistants à la corrosion Pièces pour fours à température très élevée              

Contexte économique Principal producteur : République démocratique du congo (80%)

Mise en contexte La République démocratique du Congo est l’un des pays les plus riches en richesses naturelles de l'Afrique Au départ avec l’ivoire, le caoutchouc et le diamant Aujourd’hui avec le coltan. Il sert à produire le tantale, dont le prix a augmenté de 2000 % en 50 ans. Souvent appelé : l'or high tech, l’or gris, coltan du sang, poudre magique

Mines du Congo

Impacts sur l’environnement Le paysage est détruit par l’extraction Destruction de l’habitat du gorille du Congo

Impacts sur la population 3 millions de morts depuis 2000 Déplacement de 2 millions personnes Augmentation de la demande Play Station 2 iPhone Prix Guerre Rwanda http://www.youtube.com/watch?gl=CA&hl=en&v=3OWj1ZGn4uM&eurl=http://www.congonm.com/

Réflexion… Si les téléphones cellulaires et leurs ondes sont nuisibles pour notre santé, les conditions d'extraction des métaux nécessaires à leur fonctionnement font bien plus de dégâts sur la santé des Africains!

Références Bibliographiques Kirk-Othmer http://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/carrefour/theorie/origine.html http://www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/expo/tempo/aluminium/science/mendeleiev/index.html http://www.periodictableonline.org/archi.htm http://www.periodni.com/fr/ta.html