Tantal

Tantal (Columbium), chemisches Zeichen 1a, Atomgewicht 860 (O = 100) 68,8 (H = 1), [235] Metall, wurde von Hätschelt 1801 im Columbit von Massachusetts u. im folgenden Jahre von Eckeberg im finnländischen Tantalit u. im Yttrotantalit von Ytterby entdeckt, von Berzelius u. H. Rose genauer untersucht. Außer in den genannten Mineralien findet sich das T. im Pyrochlor, Äschynit, Samarskit u. einigen anderen seltenen Mineralien. Aus dem Tantalit von Finnland, in welchem das T. als Tantalsäure neben Niob- u. Pelopsäure enthalten ist, erhält man das T. auf folgende Weise: das sein pulverisirte Mineral wird mit doppelt schwefelsaurem Kali geschmolzen, die geschmolzene erkaltete Masse mit Wasser ausgezogen u. der Rückstand, welcher die Tantalsäure enthält, zur Entfernung von Zinn u. Wolfram mit Schwefelammonium Übergossen, dabei löst sich Schwefelzinn u. Schwefelwolfram auf. während Tantalsäure mit Schwefeleisen zurückbleiben, letzteres wird durch Behandeln der ausgewaschenen Masse mit Salzsäure entfernt. Die so erhaltene rohe Tantalsäure enthält noch geringe Mengen Zinn u. Wolfram, welche durch Schmelzen mit kohlensaurem Natron u. Schwefel, Ausziehen der geschmolzenen Masse mit Wasser u. Behandeln des Rückstandes mit Schwefelammonium entfernt werden. Das metallische T. erhält man durch Erhitzen von Fluortantalkalium mit Kalium od. von Fluortantalnatrium mit Natrium u. Eintragen der schwarzen Masse in Wasser, als ein schwarzes, schweres Pulver; es ist eisengrau u. nimmt unter dem Polirstahl Metallglanz an; an der Luft erhitzt, verbrennt es unter Feuererscheinung zu Tantalsäure; weder Salpetersäure noch heiße concentrirte Schwefelsäure greifen es an, dagegen löst es sich in Fluorwasserstoffsäure, sehr schnell in einem Gemeng aus Salpetersäure u. Fluorwasserstoffsäure. In Chlorgas verbrennt es zu Tantalchlorid. Mit Kalihydrat geschmolzen, oxydirt es sich unter Wasserstoffentwickelung zu Tantalsäure. Sein Schmelzpunkt ist noch nicht genau ermittelt, ebenso sein specifisches Gewicht, doch ist letzteres nahe an 11.

Verbindungen des T-s: A) Mit Sauerstoff: Tantalsäure, TaO₂, kann direct aus dem finnländischen Tantalit od. auch aus Tantalchlorid dargestellt werden. Die aus dem Tantalit (s. oben) erhaltene rohe Tantalsäure wird mit saurem schwefelsaurem Kali nochmals geschmolzen u. die geschmolzene Masse mit Wasser behandelt; es bleibt eine schwefelsäurehaltige Tantalsäure zurück, welche durch wochenlanges Auswaschen mit Wasser, schneller durch Übergießen mit Ammoniakflüssigkeit u. Aussüßen mit Wasser in Tantalsäurehydrat übergeht. Beim Zersetzen von Tantalchlorid mit Wasser scheidet sich salzsäurehaltige Tantalsäure aus, welche, mit Ammoniak behandelt, leicht in reines Hydrat übergeht. Aus Lösungen von tantalsauren Alkalien fällen starke Säuren Tantalsäure in Verbindung mit der angewandten Säure; Schwefligsäuregas fällt aus neutralem tantalsaurem Natron reines Tantalsäurehydrat. Krystallinisches Tantalsäurehydrat bildet sich, wenn Tantalchlorid sich durch die Feuchtigkeit der Luft allmälig zersetzt. Das Tantalsäurehydrat hat die Zusammensetzung 3 TaO₂, 2 HO, beim Glühen geht es in reine Tantalsäure über; dabei zeigt das auf nassem Wege (aus Tantalchlorid od. tantalsauren Alkalien) bereitete Hydrat Feuererscheinung, das durch Schmelzen mit saurem schwefelsaurem Kali gewonnene nicht, daher nimmt Rose zwei Modifikationen der Tantalsäure an. Die reine geglühte Tantalsäure ist weiß, mit einem Stich ins Gelbliche; specifisches Gewicht 7,05 bis 7,53. Schmelzende Alkalien lösen sie zu tantalsauren Salzen auf, Schwefelsäure fällt sie aus ihren Auflösungen, Salzsäure im Überschuß fällt die Tantalsäure nicht, sondern bildet eine opalisirende Flüssigkeit, aus welcher Schwefelsaure, bes. beim Sieden, Tantalsäure fällt. Gelbes Blutlaugensalz fällt die Lösung gelb, rothes Blutlaugensalz weißlichgelb, Gerbstofflösungen gelb. Tantalsaures Alkali mit Salzsäure versetzt, gibt mit Zink keine blaue Farbe, erst mit viel Salzsäure tritt eine schwach blaue Färbung aus, dieselbe geht dann ins Röthliche über u. verschwindet bald. In Wasserstoffgas geglüht, wird die Tantalsäure nicht reducirt, Schwefelwasserstoffgas verwandelt sie nur oberflächlich, Schwefelkohlenstoffdampf aber vollständig in Schwefeltantal. Mit Basen verbindet sich die Tantalsäure zu tantalsauren Salzen, von denen nur das Kali- u. Natronsalz genauer bekannt sind. Nach H. Rose haben die neutralen Sähe die Zusammensetzung RO, 2 TaO₂. Tantalsaures Kali entsteht, wenn Tantalsäure mit Ätzkali zusammengeschmolzen wird; aus der geschmolzenen Masse löst Alkohol das Ätzkali, während tantalsaures Kali, KO, 2 TaO₂, mit kohlensaurem Kali gemengt, zurückbleibt. Durch anhaltendes Kochen dieses Gemisches mit Wasser erhält man ein saures Salz von der Zusammensetzung KO, 6 TaO₂ + 5 HO. Schmilzt man Tantalsäure mit Ätznatron, so bildet sich tantalsaures Natron, aber dieses ist weder in dem schmelzenden Ätznatron, noch in Natronlauge löslich; behandelt man die geschmolzene unklare Masse mit Wasser, so löst sich das tantalsaure Natron erst, wenn alles Ätznatron ausgewaschen ist. Es krystallisirt in kleinen sechsseitigen Tafeln, welche sich in kaltem Wasser wenig lösen; beim Verdampfen der Lösung setzen sich Rinden von saurem Salze ab, welches in Wasser unlöslich ist. Ein anderes Oxyd des T-s, wahrscheinlich Ta₂O₃, erhielt Berzelius als einen dunkelgrauen, dem Eisen ähnlichen, sehr harten Körper durch Glühen von Tantalsäure im Kohlentiegel; diese, der Unterniobsäure entsprechende Verbindung, ist jedenfalls auch der Grund der blauen Farbe, welche sich zeigt, wenn Tantalchlorid in Schwefelsäure gelöst u. etwas Wasser u. Zink zugefügt wird. B) Mit Chlor: Tantalchlorid (Tantalsuperchlorid), TaCl₂, wird aus der Tantalsäure erhalten, wenn man dieselbe mit Kohle innig mengt u. bei Glühhitze mit trockenem Chlorgas behandelt; es ist gelb, schmilzt bei ungefähr 221° C. u. sublimirt vollständig zu einer krystallinischen Masse. Wasser zerlegt es m Tantalsäure u. Salzsäure, erstere scheidet sich unlöslich ab, bes. leicht u. vollständig, wenn man nach dem Zersetzen durch viel Wasser etwas Ammoniak zusetzt. Concentrirte Schwefelsaure löst das Tantalchlorid unter Entwickelung von Salzsäure; beim Kochen trübt sich die Flüssigkeit u. gerinnt beim Erkalten zu einer weißen Gallerte, aus welcher sich beim Verdünnen mit Wasser u. Erwärmen die Tantalsäure vollständig ausscheidet. Bringt man zu der schwefelsauren Auflösung des Tantalchlorids Wasser in nicht zu großer Menge u. eine Stange Zink, so färbt sich die Tantalsäure vorübergehend blau. C) Mit Brom: Tantalbromid, TaBr₂, wie das Chlorid darzustellen, ist gelblich, verhält sich dem Chlorid ähnlich, D) Mit Fluor: Tantalfluorid, TaFl₂, durch Auflösen von Tantalsäurehydrat[236] in Fluorwasserstoffsäure erhalten; beim Verdampfen der Lösung verflüchtigt sich Tantalfluorid u. im Rückstand bleibt eine Masse, welche beim Erhitzen weiße Dämpfe von Tantalfluorid gibt, während Tantalsäure zurückbleibt. Aus der Lösung von Tantalfluorid fällt Ammoniak Tantalsäure, Schwefelsäure gibt keinen Niederschlag. Mit anderen Fluormetallen bildet das Tantalfluorid Doppelverbindungen. Tantalfluorkalium erhält man durch Auflösen von Tantalsäurehydrat in einer Auflösung von Fluorwasserstofffluorkalium u. Abdampfen; krystallisirt in kleinen farblosen Nadeln, welche beim Erhitzen schmelzen. Tantalfluornatrium, auf gleiche Weise mit Fluorwasserstofffluornatrium erhalten; die Krystalle schmelzen beim Erhitzen nicht. E) Mit Stickstoff: Stickstofftantal, Ta₃N₂, wird Ammoniakgas über Tantalsäure in der Rothglühhitze geleitet, so wird sie nur wenig zersetzt, das erhaltene gräuliche Pulver enthält wenig Stickstofftantal, besteht zum größten Theil aus unzersetzter Tantalsäure. Am reinsten erhält man Stickstofftantal, wenn man Tantalchlorid bei starker Rothgluth der Einwirkung von Ammoniakgas unterwirft; es bildet ein schwarzes Pulver, welches beim Reiben Metallglanz annimmt, unter dem Mikroskop krystallinische Structur zeigt, die Elektricität gut leitet, mit Ätzkali geschmolzen, viel Ammoniak entwickelt, von Salpetersäure u. Königswasser nicht, wohl aber von einer Mischung von Flußsäure u. Salpetersäure angegriffen wird. F) Mit Schwefel: Schwefeltantal, Ta₃S₂, bildet sich, wenn Schwefelkohlenstoffdampf über stark glühende Tantalsäure geleitet od. ein Gemisch von Tantalchloriddampf u. Schwefelwasserstoffgas stark erhitzt wird; es ist schwarz, wird beim Reiben messinggelb u. metallglänzend; Salzsäure greift es nicht an, Salpetersäure oxydirt es, zu Tantalsäure; mit Ätzkali geschmolzen liefert es tantalsaures Kali. Eine dem Chlorid entsprechende Schwefelverbindung des T-s, TaS₂, ist noch nicht bekannt.