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タンタル - Wikipedia

タンタル

原子げんし番号ばんごう73の元素げんそ

タンタルどく: Tantal [ˈtantal]えい: tantalum [ˈtæntələm])は、原子げんし番号ばんごう73のだい6周期しゅうきぞくするだい5ぞく元素げんそである。元素げんそ記号きごうTa。タンタルの単体たんたい比較的ひかくてき密度みつどたかくてかたく、ぎん白色はくしょくていし、光沢こうたくがあって腐食ふしょくたいせいたか遷移せんい金属きんぞくである。レアメタルの1つにかぞえられており合金ごうきん微量びりょう成分せいぶんなどとしてひろもちいられるほか比較的ひかくてき化学かがくてき安定あんてい融点ゆうてんたかく、耐火たいか金属きんぞくとしてもられる。化学かがくてき活性かっせい特性とくせいから、実験じっけんよう設備せつび材料ざいりょう白金はっきん代替だいたいひんとして有用ゆうようである。今日きょうにおけるタンタルのおも用途ようとは、携帯けいたい電話でんわDVDプレーヤーゲームパーソナルコンピュータといった電子でんし機器ききもちいられるタンタル電解でんかいコンデンサである。タンタルは、タンタルせきコルンブせきあるいはコルタン(タンタルせきとコルンブせき混合こんごうぶつであるとされ独立どくりつした鉱物こうぶつとみなされていない)といった鉱物こうぶつふくまれ、化学かがくてき類似るいじするニオブとも産出さんしゅつする[6]

ハフニウム タンタル タングステン
Nb

Ta

Db
外見がいけん
銀灰色ぎんかいしょく
一般いっぱん特性とくせい
名称めいしょう, 記号きごう, 番号ばんごう タンタル, Ta, 73
分類ぶんるい 遷移せんい金属きんぞく
ぞく, 周期しゅうき, ブロック 5, 6, d
原子げんしりょう 180.94788
電子でんし配置はいち [Xe] 4f14 5d3 6s2
電子でんしから 2, 8, 18, 32, 11, 2(画像がぞう
物理ぶつり特性とくせい
そう 固体こたい
密度みつど室温しつおん付近ふきん 16.654(293 K、固体こたい[1] g/cm3
融点ゆうてんでの液体えきたい密度みつど 15.000(融点ゆうてん液体えきたい[1] g/cm3
融点ゆうてん 3258[2] K, 2985[2] °C
沸点ふってん 5783[2] K, 5510[2] °C
融解ゆうかいねつ 36.57 kJ/mol
蒸発じょうはつねつ 732.8 kJ/mol
熱容量ねつようりょう (25 °C) 25.36 J/(mol·K)
蒸気じょうきあつ
圧力あつりょく (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度おんど (K) 3297 3597 3957 4395 4939 5634
原子げんし特性とくせい
酸化さんかすう 5, 4, 3, 2, -1(じゃく酸性さんせい酸化さんかぶつ
電気でんき陰性いんせい 1.5(ポーリングの
イオン化いおんかエネルギー だい1: 761[3] kJ/mol
だい2: 1500 kJ/mol
原子げんし半径はんけい 146 pm
共有きょうゆう結合けつごう半径はんけい 170±8 pm
その
結晶けっしょう構造こうぞう αあるふぁ-Ta: からだこころ立方りっぽう構造こうぞう
βべーた-Ta: 正方まさかたあきらけい[4]
磁性じせい つね磁性じせい[5]
電気でんき抵抗ていこうりつ (20 °C) 131 nΩおめが⋅m
ねつ伝導でんどうりつ (300 K) 57.5 W/(m⋅K)
ねつ膨張ぼうちょうりつ (25 °C) 6.3 μみゅーm/(m⋅K)
おとつたわるはや
微細びさいロッド)
(20 °C) 3400 m/s
ヤングりつ 186 GPa
剛性ごうせいりつ 69 GPa
体積たいせき弾性だんせいりつ 200 GPa
ポアソン 0.34
モース硬度こうど 6.5
ビッカース硬度こうど 873 MPa
ブリネル硬度こうど 800 MPa
CAS登録とうろく番号ばんごう 7440-25-7
おも同位どういたい
詳細しょうさいタンタルの同位どういたい参照さんしょう
同位どういたい NA 半減はんげん DM DE (MeV) DP
177Ta syn 56.56 h εいぷしろん 1.166 177Hf
178Ta syn 2.36 h εいぷしろん 1.910 178Hf
179Ta syn 1.82 y εいぷしろん 0.110 179Hf
180Ta syn 8.125 h εいぷしろん 0.854 180Hf
βべーた- 0.708 180W
180mTa 0.012% > 1.2×1015 y
確認かくにん
εいぷしろん 0.929 180Hf
βべーた- 0.783 180W
IT 0.075 180Ta
181Ta 99.988% 中性子ちゅうせいし108安定あんてい
182Ta syn 114.43 d βべーた- 1.814 182W
183Ta syn 5.1 d βべーた- 1.070 183W

名称めいしょう

編集へんしゅう

タンタルという名前なまえは、ギリシア神話しんわニオベーちちとされているタンタロスからられている。神話しんわにおいては、タンタロスは死後しご、あごまでとどくほどのふかさのみずなかたされ、頭上ずじょうには果物くだものゆたかにみのっているが、どちらも永遠えいえんかれにははいらずじらされるというばっける(みずもうとすると、とどかないくらい水位すいいがり、果物くだものばそうとすると、えだとど範囲はんいからとおざかる、英語えいごtantalizeという単語たんごはじらしてくるしめるという意味いみがある)。アンデシュ・エーケベリは、「わたしがタンタルとぶこの金属きんぞくさんひたしてもなにかを吸収きゅうしゅうしたり飽和ほうわしたりする能力のうりょくがほとんどないということを部分ぶぶんてき暗示あんじする名前なまえである」といている[7]

タンタルは、1802ねんスウェーデンにおいてアンデシュ・エーケベリによって発見はっけんされた[8][9]。その前年ぜんねんチャールズ・ハチェットがコロンビウム(現在げんざいニオブ)を発見はっけんしており[10]、1809ねんにイングランドの化学かがくしゃウイリアム・ウォラストンがニオブの酸化さんかぶつコルンブせき密度みつどを5.918 g/cm3、タンタルの酸化さんかぶつタンタルせき密度みつどを7.935 g/cm3測定そくていして比較ひかくした。ウォラストンは測定そくていされた密度みつどことなるにもかかわらず、両者りょうしゃおなじであるものと結論けつろんけ、タンタルのほう名前なまえのこすことにした[11]フリードリヒ・ヴェーラーがこの結論けつろん確認かくにんしたことから、これ以降いこうコロンビウムとタンタルはおな元素げんそであるとされてきた。しかし1846ねんにドイツの化学かがくしゃハインリヒ・ローゼが、タンタルせきにはさらに2種類しゅるい元素げんそふくまれていると主張しゅちょうし、ギリシア神話しんわでタンタロスのとされている名前なまえにちなんで、ニオブ(ニオベーから)とペロピウム(ペロプスから)と名付なづけた[12][13]。ここで想定そうていされていたペロピウムという元素げんそは、のちにタンタルとニオブの混合こんごうぶつであると確認かくにんされ、またニオブは1801ねんにハチェットが発見はっけんしていたコロンビウムと同一どういつのものであると確認かくにんされた。

タンタルとニオブがちが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ばん[14]アンリ・サント=クレール・ドビーユが1864ねんにはっきりとしめし、またルイ・ジョゼフ・トローストフランス語ふらんすごばんも1865ねんにいくつかの化合かごうぶつ実験じっけんしきしめした[14][15]スイス化学かがくしゃジャン・マリニャックもさらなる確認かくにんおこな[16]、1866ねんに2種類しゅるい元素げんそのみがふくまれていることを証明しょうめいした。しかしこうした発見はっけんがあったにもかかわらず、1871ねんまでイルメニウム英語えいごばんという実在じつざいしない元素げんそかんして科学かがくしゃたちが文献ぶんけんしていた[17]。マリニャックはまた、1864ねんにタンタルの塩化えんかぶつ水素すいそ雰囲気ふんいきちゅうねっして還元かんげんすることで、タンタルの金属きんぞく形態けいたいはじめて[18]初期しょきには不純ふじゅんなタンタルしかることができなかったが、1903ねんヴェルナー・フォン・ボルトンドイツばんシャルロッテンブルク英語えいごばんにおいて、かなり純粋じゅんすい延性えんせいのある金属きんぞくタンタルをることに成功せいこうした。金属きんぞくタンタルからつくられたせんは、タングステンせいのものにえられるまで、電球でんきゅうのフィラメントとしてもちいられていた[19]

なんじゅうねんものあいだ、ニオブからタンタルを分離ぶんりする商業しょうぎょうてき技術ぎじゅつは、ジャン・マリニャックが1866ねん発見はっけんした、フッタンタルさんカリウム英語えいごばん分別ふんべつあきらによりフッニオブさんカリウムから分離ぶんりするという方法ほうほうであった。この方法ほうほうは、フッ化物ばけもの含有がんゆうのタンタル水溶液すいようえき溶媒ようばい抽出ちゅうしゅつするという方法ほうほうえられている[15]

性質せいしつ

編集へんしゅう

物理ぶつりてき性質せいしつ

編集へんしゅう

タンタルは銀灰色ぎんかいしょく[20]密度みつど延性えんせいたかく、非常ひじょうかたいが加工かこうはしやすい。ねつ電気でんき伝導でんどうたかく、さんによる腐食ふしょくにもつよい。金属きんぞくおか能力のうりょくたか王水おうすいであっても、摂氏せっし150以下いかではタンタルはまったくけない。フッ水素すいそさんフッ化物ばけものさん酸化さんか硫黄いおうふく酸性さんせい溶液ようえき水酸化すいさんかカリウムにはける。タンタルの融点ゆうてん摂氏せっし3,017沸点ふってん摂氏せっし5,458)とたかく、これを上回うわまわ元素げんそタングステンレニウムオスミウム炭素たんそだけである。

タンタルにはαあるふぁβべーたの2種類しゅるい結晶けっしょう構造こうぞう存在そんざいする。αあるふぁ-Taは比較的ひかくてきやわらかく、展延てんえんせいがある。からだこころ立方りっぽう格子こうし構造こうぞうち(空間くうかんぐんはlm3m、格子こうし定数ていすうはa=0.33058nm)、ヌープ硬度こうどは200 - 400 HN、電気でんき抵抗ていこうは15 - 60 µΩおめが・cmである。βべーた-Taはかたいがもろく、結晶けっしょう構造こうぞう正方まさかたあきらけいち(空間くうかんぐんはP42/mnm、格子こうし定数ていすうはa=1.0194nm,c=0.5313nm)、ヌープ硬度こうどは1000 - 1300 HN、電気でんき抵抗ていこう比較的ひかくてきたかく170 - 210 µΩおめが・cmである。βべーた構造こうぞうじゅん安定あんていで、摂氏せっし750 - 775加熱かねつすることでαあるふぁ構造こうぞう転移てんいする。大量たいりょうのタンタルはほぼすべてαあるふぁ構造こうぞうであり、通常つうじょうβべーた構造こうぞうは、溶融ようゆうしおきょうあきらからマグネトロンスパッタリング化学かがくしょう成長せいちょうあるいは電気でんき化学かがく析出せきしゅつられる薄膜うすまくとして存在そんざいする[21]

タンタルの単体たんたいは、ちょう伝導でんどう研究けんきゅうはじまってあいだもない1930ねんごろまでには、臨界りんかい温度おんど4.5 Kちょう伝導でんどうとなることが発見はっけんされている[22]一方いっぽうタンタルさんカリウムたん結晶けっしょう表面ひょうめん付近ふきんが0.005 K未満みまんちょう伝導でんどうになる現象げんしょうも2011ねん発見はっけんされている[23]

同位どういたい

編集へんしゅう

天然てんねんのタンタルは、180mTa (0.012 %) と181Ta (99.988 %)という2つの同位どういたい構成こうせいされている。181Taは安定あんてい同位どういたいである。180mTaはかく異性いせいたいで、基底きてい状態じょうたい180Taへのかく異性いせいたい転移てんい180Wへのベータ崩壊ほうかい電子でんし捕獲ほかくによって180Hfへの崩壊ほうかいの3種類しゅるい崩壊ほうかいをすると予測よそくされている。しかし、このかく異性いせいたい放射ほうしゃせい崩壊ほうかいは1観測かんそくされたことがなく、最低さいていでも半減はんげん2.0 × 1016とし(2きょうみのる)をつと、半減はんげん下限かげんしめされているにぎない[24]基底きてい状態じょうたいである180Taは、わずか8あいだ半減はんげんである。放射ほうしゃせい壊変によってしょうじる、あるいは宇宙うちゅうせん生成せいせいによるたん寿命じゅみょう核種かくしゅのぞけば、180mTaは自然しぜんかい存在そんざいする唯一ゆいいつかく異性いせいたいである。これもまた放射ほうしゃせい壊変によってしょうじる、あるいは宇宙うちゅうせん生成せいせいによるたん寿命じゅみょう核種かくしゅのぞけば、180mTaはタンタルの元素げんそ存在そんざいおよび天然てんねん同位どういたい構成こうせい考慮こうりょすれば、宇宙うちゅうでもっとも希少きしょう同位どういたいである[25]

タンタルは、核兵器かくへいきに「加塩かしお」(放射ほうしゃせい物質ぶっしつ放出ほうしゅつりょう増強ぞうきょうする)する材料ざいりょうとして理論りろんてき検討けんとうされてきた(コバルトほう加塩かしお材料ざいりょうとしてられている)。仮説かせつじょう核兵器かくへいき爆発ばくはつするときに強力きょうりょくこうエネルギー中性子ちゅうせいしせんそとから181Taに放射線ほうしゃせんびせる。これによってタンタルを半減はんげん114.4にち放射ほうしゃせい同位どういたいである182Taに変化へんかさせ、これが112まん電子でんしボルトのエネルギーをガンマ線がんませんし、かく爆発ばくはつしょうじた放射ほうしゃせい降下こうかぶつ放射能ほうしゃのうすうげつにわたって大幅おおはば強化きょうかすることになる。こうした加塩かしおされた核兵器かくへいきは、すくなくとも公的こうてきられているかぎりでは実際じっさいつくられたことも試験しけんされたこともなく、実際じっさい兵器へいきとして使用しようされたことは1もない[26]

タンタルは、陽子ようしせんてて8Li80Rb、and 160Ybといった様々さまざまたん寿命じゅみょう放射ほうしゃせい同位どういたいつくるためのターゲットざいとしてもちいられる[27]

化合かごうぶつ

編集へんしゅう

タンタルは酸化さんかすう+2, +3, +4, +5の化合かごうぶつ形成けいせいする。これらのなかでは酸化さんかすう+5がもっと安定あんていである[28]。なお、+5のイオン半径はんけいは、73 pmである[29]。タンタルの化合かごうぶつとしては酸化さんかぶつ安定あんていで、タンタルの鉱物こうぶつはすべて酸化さんか鉱物こうぶつである。酸化さんかすうが3よりちいさい無機むき化合かごうぶつは、タンタル原子げんしあいだ化学かがく結合けつごう特徴とくちょうとする[30]炭素たんそ原子げんしがタンタル原子げんし化学かがく結合けつごうしている有機ゆうきタンタル化合かごうぶつでは、+1, 0, −1などのさらにひく酸化さんかすうる。

タンタルとニオブの化学かがくてき特性とくせいはよくている。おなだい5ぞく元素げんそバナジウムているところもあるが、バナジウムでよくみられる酸化さんかすう+2, +3の化合かごうぶつはタンタルとニオブではすくない[31]

酸化さんかぶつ

編集へんしゅう
 
ヘキサタンタルさんイオン [Ta6O19]8−

酸化さんかタンタル (Ta2O5) は、実用じつようじょう観点かんてんからはもっとも重要じゅうよう化合かごうぶつである。4酸化さんかぶつ (TaO2)不定ふてい化合かごうぶつで、ルチル構造こうぞうる。3酸化さんかぶつ (Ta2O3)られていない[32]

タンタルさんしおばれる化合かごうぶつは、実際じっさいにはふく酸化さんかぶつであることがほとんどで、孤立こりつしたタンタルさんイオンをふく化合かごうぶつはまれである[33]前者ぜんしゃれいとして、イルメナイト類似るいじ構造こうぞうタンタルさんリチウム (LiTaO3) や、ペロブスカイト構造こうぞうタンタルさんカリウム (KTaO3) がげられる。これらの結晶けっしょうではタンタル原子げんしが6酸素さんそ原子げんしかこまれており、孤立こりつした [TaO3] イオンは存在そんざいしない。タンタルさんイットリウム (YTaO4)後者こうしゃれいで、はい重石おもし構造こうぞう結晶けっしょうには、孤立こりつしたよん面体めんていじょうのタンタル(V)さんイオン [TaO4]3−ふくまれる[34]

酸化さんかタンタルと水酸化すいさんかアルカリを溶融ようゆうし、生成せいせいぶつみず処理しょりすると、水溶すいようせいイソポリさんしおられる[30]。カリウムイオン (K+) とヘキサタンタルさんイオン [Ta6O19]8− からなる K8[Ta6O19]⋅16H2O がよくられている。[Ta6O19]8−は、6TaO6はち面体めんていりょう共有きょうゆうでつながった構造こうぞうをしており、タングステンのイソポリさんイオン [W6O19]2−おながたである。25原子げんしからなるおおきなイオンであるが、水溶液すいようえきちゅうでもこのままのかたち存在そんざいする[31]

窒化ぶつ炭化物たんかぶつ・ホウ化物ばけもの

編集へんしゅう
 
ホウタンタル (TaB2)

耐火たいか金属きんぞく同様どうように、発見はっけんされているタンタル化合かごうぶつなかでもっともかたいのは、ホウ化物ばけもの炭化物たんかぶつである。炭化たんかタンタル (TaC) は、同様どうよう用途ようともちいられている炭化たんかタングステン同様どうようかたセラミックスで、切削せっさく工具こうぐ使つかわれる。窒化タンタルは、マイクロエレクトロニクスの分野ぶんやにおいて薄膜うすまく絶縁ぜつえんたいとしてもちいられる[35]

硫化りゅうかぶつ

編集へんしゅう

もっとも研究けんきゅうされているタンタルのカルコゲン化物ばけもの硫化りゅうかタンタル(IV) (TaS2) であり、遷移せんい金属きんぞくジカルコゲナイドられるように、層状そうじょう半導体はんどうたいである。タンタルとテルル合金ごうきんじゅん結晶けっしょう形成けいせいする[36]

ハロゲン化物ばけもの

編集へんしゅう

タンタルのハロゲン化物ばけもの酸化さんかすうは+5、+4、+3をる。フッタンタル(V) (TaF5)融点ゆうてん摂氏せっし97.0しろ固体こたいである。しょう孤立こりつTaF5分子ぶんし三方両錐形分子構造るが、固体こたいちゅうではTaF6はち面体めんてい頂点ちょうてん共有きょうゆうしたよんりょうたいとして存在そんざいする。ヘプタフルオロタンタル(V)さんイオン [TaF7]2− は、タンタルをニオブから分離ぶんりするさいもちいられる[37]塩化えんかタンタル(V)においタンタル(V)ヨウタンタル(V) (TaCl5, TaBr5, TaI5) は、固体こたいちゅうではTaX6はち面体めんていりょう共有きょうゆうしたりょうからだとして存在そんざいし、みずにあうと加水かすい分解ぶんかいしてハロゲン酸化さんかぶつとなる[38]塩化えんかタンタル(V)は、有機ゆうきタンタル化合かごうぶつ合成ごうせいにおいて出発しゅっぱつ物質ぶっしつとしてもちいられる[39]

フッタンタル(IV) (TaF4)られていない。のハロゲンタンタル(IV) (TaX4)不安定ふあんていで、空気くうきちゅう容易ようい酸化さんかされてハロゲン酸化さんかぶつあたえる。また加熱かねつにより酸化さんかすう+5のハロゲン化物ばけもの (TaX5)酸化さんかすう+3のハロゲン化物ばけもの (TaX3)ひとしする[30]

かけの酸化さんかすうが+2.5または+2.33となる塩化えんかぶつ臭化物しゅうかぶつ、ヨウ化物ばけものられている。これらのハロゲン化物ばけものでは、6のタンタル原子げんしせいはち面体めんていじょうならんだ、[Ta6X12]3+または[Ta6X12]2+構成こうせい単位たんいとしてみとめられる。この構成こうせい単位たんいふくまれるハロゲン原子げんしはタンタル原子げんしがつくるはち面体めんてい外側そとがわ位置いちしており、化合かごうぶつない金属きんぞく原子げんしあいだ化学かがく結合けつごう存在そんざいしていることしめしている[30][32]

有機ゆうきタンタル化合かごうぶつ

編集へんしゅう
 
ペンタメチルタンタル (Ta(CH3)5)

有機ゆうきタンタル化合かごうぶつとしては、ペンタメチルタンタル英語えいごばん塩化えんかアルキルタンタル、水素すいそアルキルタンタル、およびカルベン錯体さくたいシクロペンタジエニル錯体さくたいなどがある[40][41]金属きんぞくカルボニルは、ヘキサカルボニルタンタル(−I)さんイオン [Ta(CO)6]関連かんれんするイソシアニドについて、多様たようしお置換ちかん誘導体ゆうどうたいられている。

存在そんざい

編集へんしゅう

タンタルの宇宙うちゅうにおける存在そんざい重量じゅうりょうでは0.08 ppb程度ていど[42]原子げんしすうではぜん原子げんしすうの8×10-9パーセント程度ていどとされ、原子げんしすうでは安定あんてい元素げんそとして宇宙うちゅうでもっとも希少きしょうである[43]宇宙うちゅうにおいててつよりおも元素げんそのほとんどは、超新星ちょうしんせい爆発ばくはつ恒星こうせい内部ないぶでの中性子ちゅうせいし捕獲ほかく反応はんのうによって生成せいせいされる[44]中性子ちゅうせいし捕獲ほかくによる元素げんそ生成せいせいでは、てつ中性子ちゅうせいし捕獲ほかくにより質量しつりょうすうおおきなてつ同位どういたいになり、ベータ崩壊ほうかいによって原子げんし番号ばんごうの1つおおきな元素げんそとなる反応はんのうかえして、各種かくしゅ同位どういたい生成せいせいされるが、中性子ちゅうせいし捕獲ほかくやベータ崩壊ほうかいきやすさによって、どの同位どういたいおおくなるかが決定けっていされ、この結果けっかタンタルは希少きしょうなものとなっている[45]

タンタルには、180Ta (0.012 %) と181Ta (99.988 %) の2種類しゅるい天然てんねん同位どういたい存在そんざいし、このうち180Taはぜん核種かくしゅなかでもっともすくない。従来じゅうらい超新星ちょうしんせい爆発ばくはつ中性子ちゅうせいし捕獲ほかくによる機構きこうでは、この180Taのすくなさを説明せつめいできずにいたが、超新星ちょうしんせい爆発ばくはつさい放出ほうしゅつされるニュートリノ180Hf181Taとよわ相互そうご作用さようこして180Taを生成せいせいするモデルがあらたに提案ていあんされた。180Taは基底きてい状態じょうたい半減はんげん8.15あいだのものと、半減はんげん1015とし以上いじょうじゅん安定あんていかく異性いせいたいがあり、よわ相互そうご作用さようによって生成せいせいされる180Taの基底きてい状態じょうたいかく異性いせいたいのうち、基底きてい状態じょうたいのものはすべて放射ほうしゃせい壊変により消滅しょうめつするため、半減はんげんながかく異性いせいたいのみがのこり、基底きてい状態じょうたいかく異性いせいたい生成せいせい比率ひりつ理論りろん計算けいさんからもとめたかく異性いせいたい推定すいていりょう実在じつざいりょう一致いっちすることから、180Taの生成せいせい起源きげん説明せつめいされ、またその希少きしょうさの理由りゆう説明せつめいされることになった[44]

タンタルは、地球ちきゅう地殻ちかく重量じゅうりょうで1 ppm[46]から2 ppm[47]程度ていどふくまれていると推計すいけいされている。

タンタルをふく鉱物こうぶつはたくさんあるが、工業こうぎょうてき原材料げんざいりょうとして利用りようされているのはそのごく一部いちぶだけである。タンタルせきてつタンタルせき、マンガンタンタルせき、マグネシウムタンタルせきなどで構成こうせいされる)、マイクロせきウォッジナイト英語えいごばんユークセンせき英語えいごばん(より正確せいかくにはイットリウムユークセンせき)、ポリクレースせき英語えいごばん(より正確せいかくにはイットリウムポリクレースせき)といった鉱物こうぶつがある[6]。タンタル抽出ちゅうしゅつ観点かんてんでは、タンタルせき (Fe, Mn)Ta2O6 がもっとも重要じゅうようである。タンタルせきコルンブせき (Fe, Mn) (Ta, Nb)2O6おな鉱石こうせき構造こうぞうをしている。ニオブよりタンタルがおおいものをタンタルせきび、タンタルよりニオブがおおいものをコルンブせき(あるいはニオブせき)とぶ。タンタルせきやそのほかタンタル含有がんゆう鉱物こうぶつ密度みつどたかいため、選鉱せんこうには重力じゅうりょく選鉱せんこう英語えいごばん最良さいりょう手段しゅだんである。サマルスキーせきフェルグソンせきといった鉱物こうぶつがタンタルをふくむことがある。

こうした鉱石こうせきるい鉱床こうしょうは、ふる時代じだいきた、大陸たいりく地殻ちかく内部ないぶ物質ぶっしつ溶融ようゆうしてマグマしょうじ、結晶けっしょう分化ぶんか作用さようによってしゅうしたことによるものや、化学かがくてき風化ふうか作用さようによってなん溶性ようせい鉱物こうぶつのみがのこって形成けいせいされる風化ふうか残留ざんりゅう鉱床こうしょうによるものなどで形成けいせいされている。その生成せいせい由来ゆらいから、ふる地殻ちかくにのみ存在そんざいする鉱床こうしょうであるとされている[48]

また、スズ原料げんりょう鉱石こうせきであるすずせき微量びりょう成分せいぶんとしてもタンタルがふくまれることがある。すずせき鉱床こうしょうも、花崗岩かこうがんしつマグマやねつすいこうえき由来ゆらいし、風化ふうか流出りゅうしゅつして地表ちひょうすい海水かいすいにより重力じゅうりょく選別せんべつけて形成けいせいされる[48]

生産せいさん

編集へんしゅう
 
オーストラリア・ピルバラさんタンタルせき
 
2012ねんまでのタンタル生産せいさんりょう変化へんか[49]

タンタルの生産せいさんは、スズの精錬せいれんさいしててくる鉱滓こうさい(スラグ)にふくまれるものから抽出ちゅうしゅつするものと、タンタル鉱石こうせき採掘さいくつして生産せいさんするものがある[50]。タンタルの精錬せいれんは、冶金やきん工業こうぎょうにおいても要求ようきゅうきびしい分野ぶんやである。精錬せいれんじょうおも問題もんだいは、タンタルの鉱石こうせきにはかなりのりょうニオブふくまれており、その化学かがくてき性質せいしつがタンタルとほとんどおなじというてんにある。この問題もんだい解決かいけつするためにおおくの方式ほうしき開発かいはつされてきた。現代げんだいでは、この分離ぶんり湿式しっしき精錬せいれんによって実施じっしされている[51]

精錬せいれん

編集へんしゅう

スズスラグを起点きてんとしてタンタルを抽出ちゅうしゅつする場合ばあい電気でんきちゅうでスラグをコークス反応はんのうさせて炭化物たんかぶつとし、これを精製せいせいしてアルカリ処理しょりしてタンタルぶん濃縮のうしゅくしてせいこうる。これ以降いこうは、タンタル鉱石こうせき起点きてんとしてタンタルを抽出ちゅうしゅつする場合ばあいおなじである[50]

タンタル鉱石こうせき起点きてんとする場合ばあい鉱石こうせきくだかれて、重力じゅうりょく選鉱せんこうにより選別せんべつされる。一般いっぱんてきにこの処理しょりは、鉱山こうざんちかくで実施じっしされる。

フッ水素すいそさん硫酸りゅうさんまたは塩酸えんさん使つかって、鉱石こうせき浸出しんしゅつ英語えいごばんおこなうところから抽出ちゅうしゅつはじまる。これにより鉱石こうせきふくまれるおおくの非金属ひきんぞく不純物ふじゅんぶつからタンタルとニオブを分離ぶんりすることができる。タンタルは様々さまざま形態けいたい鉱石こうせきふくまれるが、こうした条件下じょうけんかではほとんどのタンタルの5酸化さんかぶつおなじようにふるまうので、酸化さんかぶつ代表だいひょうとしてあつかうことができる。この抽出ちゅうしゅつ簡単かんたんしきしめせば以下いかとおりとなる。

 

これとほぼおな反応はんのうがニオブがわ成分せいぶんにもきるが、この抽出ちゅうしゅつ条件じょうけんにおいてはろくフッ化物ばけものおもられる。

 

このしき単純たんじゅんされたものである。硫酸りゅうさんおよび塩酸えんさん使つかったさいに、それぞれ硫酸りゅうさん水素すいそイオン (HSO4) および塩化えんかぶつイオンがニオブ(V)イオンとタンタル(V)イオンのはいとして競合きょうごうすると推測すいそくされている[51]。タンタルのフッ化物ばけものとニオブのフッ化物ばけもの錯体さくたいが、水溶液すいようえきからシクロヘキサノンオクタノールメチルイソブチルケトンといった有機ゆうき溶媒ようばいえきえき抽出ちゅうしゅつによって抽出ちゅうしゅつされる。この単純たんじゅん操作そうさによって、てつマンガンチタンジルコニウムといったほとんどの金属きんぞく含有がんゆう不純物ふじゅんぶつ水溶液すいようえきにフッ化物ばけものやそのほかの錯体さくたいとしてのこり、のぞくことができる。

タンタルをニオブから分離ぶんりする操作そうさは、混合こんごうされたさんイオン強度きょうどげていくことによって、ニオブが水溶液すいようえきすことでおこなわれる。この条件じょうけんでは、オキシフッ化物ばけもの H2[NbOF5]形成けいせいされるとられている。ニオブの除去じょきょ精製せいせいされた H2[TaF7]溶液ようえきアンモニア水溶液すいようえきによって中和ちゅうわされ、酸化さんかタンタルのみず和物あえもの固体こたいとしてられ、これを煆焼して酸化さんかタンタル (Ta2O5)[52]

あるいは、ニオブ除去じょきょH2[TaF7]溶液ようえき加水かすい分解ぶんかいするわりに、フッカリウム処理しょりしてヘプタフルオロタンタル(V)さんカリウム英語えいごばん(フッタンタルさんカリウム)をることもできる。H2[TaF7]ことなりカリウムしお容易ようい結晶けっしょうし、固体こたいとしてあつかうことができる。

 

マリニャックほうばれるふる手段しゅだんでは、H2[TaF7]H2[NbOF5]混合こんごうぶつK2[TaF7]K2[NbOF5]混合こんごうぶつ変化へんかさせ、これをみずへの溶解ようかい利用りようする分別ふんべつあきら析法により分離ぶんりしていた。

金属きんぞくタンタルの製造せいぞう

編集へんしゅう

精錬せいれんによってられたフッタンタルさんカリウムあるいは酸化さんかタンタルは、そのフッタンタルさんカリウムのナトリウム還元かんげんあるいは酸化さんかタンタルの溶融ようゆうしお電解でんかい炭素たんそ還元かんげん、フッ化物ばけもの塩化えんかぶつ酸化さんかぶつなどの水素すいそ還元かんげんといった方法ほうほう金属きんぞくタンタルにする[53]工業こうぎょうてきもちいられる方法ほうほうは、ナトリウム還元かんげんほうまたは溶融ようゆうしお電解でんかいである[50]

フッタンタルさんカリウムのナトリウム還元かんげんは、反応はんのうるつぼに原料げんりょうのフッタンタルさんカリウムをかさね、アルゴンなどの活性かっせいガスでたし、ヒーターで加熱かねつしながら金属きんぞくナトリウムを導入どうにゅうする。ナトリウムの沸点ふってんである摂氏せっし883たっするとナトリウムが蒸発じょうはつしてフッタンタルさんカリウムの表面ひょうめんたっし、これによって還元かんげん反応はんのう進行しんこうする[53]還元かんげん温水おんすいやメタノールで洗浄せんじょうすることでタンタルの金属きんぞくられる[50]

 

溶融ようゆうしお電解でんかいほうは、ホール・エルーほう改良かいりょうしたものをもちいる。タンタル溶融ようゆうしお電解でんかいでは、入力にゅうりょくとして酸化さんかぶつ出力しゅつりょくとして金属きんぞくの、どちらも液体えきたい利用りようするのではなく、粉末ふんまつじょう酸化さんかぶつもちいて実行じっこうされる。この手法しゅほう最初さいしょ発見はっけんは1997ねんのことで、ケンブリッジ大学けんぶりっじだいがく研究けんきゅうしゃがあるしゅ酸化さんかぶつちいさなサンプルを溶融ようゆうしおひたし、電流でんりゅうによりこの酸化さんかぶつ還元かんげんしたことによる。陰極いんきょくには金属きんぞく酸化さんかぶつ粉末ふんまつ使つかっていた。陽極ようきょく炭素たんそせいであった。摂氏せっしやく1,000溶融ようゆうしお電解でんかいしつとしてもちいられた。この方法ほうほう最初さいしょ精錬せいれん装置そうちは、ぜん世界せかい年間ねんかん需要じゅようの3 - 4パーセント程度ていど供給きょうきゅうできる能力のうりょくっている[54]

こうした方法ほうほうられるタンタルは、真空しんくう熱処理ねつしょりによってだつ水素すいそおこなったり、電子でんしビーム溶解ようかいによってインゴットしたりする。タンタルをさらにこう純度じゅんどするためには、電子でんしビーム帯域たいいき溶解ようかいほうもちいる[50]

タンタルの加工かこう

編集へんしゅう

タンタルの溶接ようせつは、大気たいきちゅう気体きたいによる汚染おせんふせぐためにアルゴンヘリウムなどの活性かっせい気体きたいなかおこなわなければならない。タンタルははんだ不能ふのうである。タンタルを切削せっさく加工かこうするのはむずかしく、とくやきなましをしたタンタルについてはむずかしい。きなましをした状態じょうたいでは、タンタルは非常ひじょう展延てんえんせいたかく、簡単かんたん金属きんぞくばん加工かこうすることができる[55]

生産せいさんこくおよび生産せいさんりょう

編集へんしゅう
 
2015ねん時点じてんのタンタル生産せいさんこく、ルワンダが首位しゅい
 
2006ねん時点じてんのタンタル生産せいさんこく、オーストラリアが首位しゅい

21世紀せいき初頭しょとう時点じてんでは、オーストラリアおよびブラジルおもなタンタル生産せいさんこくであったが、それ以降いこうはタンタル生産せいさんおおきな地理ちりてき変化へんかすすんでいる。2007ねんから2014ねんにかけて、鉱山こうざんからのタンタル生産せいさんコンゴ民主みんしゅ共和きょうわこくルワンダやそのアフリカ諸国しょこくへとだい規模きぼうつっている[56]。2017ねんのタンタル生産せいさんこく上位じょういは、1がルワンダで390トン、2がコンゴ民主みんしゅ共和きょうわこくで370トン、3ナイジェリアで190トン、4がブラジルで100トン、5中華人民共和国ちゅうかじんみんきょうわこくで95トンのじゅんとなっている[57]将来しょうらいてきなタンタル供給きょうきゅうげんは、推計すいけいされている埋蔵まいぞうりょうじゅんに、サウジアラビアエジプトグリーンランド中華人民共和国ちゅうかじんみんきょうわこくモザンビークカナダオーストラリアアメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくフィンランドブラジルである[58][59]

ながらくタンタルの最大さいだい生産せいさんこくであったオーストラリアでは、最大さいだい生産せいさんしゃタリソン・ミネラルズ英語えいごばん西にしオーストラリアしゅう南西なんせいのグリーンブッシュおよびピルバラ地区ちくのウドギナという2かしょ鉱山こうざん操業そうぎょうしている。世界せかいてき金融きんゆう危機ききのために、ウドギナ鉱山こうざんは2008ねんまつ操業そうぎょう中止ちゅうししていたが、2011ねん1がつ再開さいかいされた[60]再開さいかいから1ねんたないうちに、タリソン・ミネラルズは「タンタル需要じゅよう軟化なんか」とその原因げんいん理由りゆうとして、2012ねん2がつまつにタンタル採掘さいくつ中断ちゅうだんすることを発表はっぴょうした[61]。ウドギナではタンタルの鉱物こうぶつ採掘さいくつし、グリーンブッシュにおいてさらに精製せいせいおこなわれてから顧客こきゃく売却ばいきゃくされている[62]。ニオブのだい規模きぼ生産せいさんこくブラジルカナダであるが、そうした場所ばしょ生産せいさんされる鉱物こうぶつからもすくないがタンタルがられる。に、中華人民共和国ちゅうかじんみんきょうわこくエチオピアモザンビークといった場所ばしょ鉱山こうざんがタンタルの比率ひりつたか鉱物こうぶつ産出さんしゅつし、世界せかいのタンタル生産せいさんりょう上位じょういめている。また、タイマレーシアスズ生産せいさん副産物ふくさんぶつとしてもタンタルがられる。すな鉱床こうしょう英語えいごばんからの鉱石こうせき重力じゅうりょく選鉱せんこうするさいに、すずせき (SnO2) だけではなく、すくない比率ひりつではあるがタンタルせきふくまれてくる。この結果けっか、スズ溶鉱炉ようこうろからてくる鉱滓こうさいには、経済けいざいてき有用ゆうようりょうのタンタルがふくまれている[15][63]

タンタルの年間ねんかん生産せいさんりょうは、1997ねんから2001ねんにかけてはじゅんタンタル換算かんさんで1,478トンから2,257トン程度ていどであった[48]現状げんじょう生産せいさんりょうかんがえれば、タンタルの残存ざんそん埋蔵まいぞうりょうは50ねん以下いかであると見積みつもられており、リサイクルの必要ひつようせいたかまっていることをしめしている[64]

タンタルはコモディティとして市場いちば取引とりひきされる商品しょうひんではなく、また金属きんぞく単体たんたいでの取引とりひき基本きほんてきおこなわれていない。鉱石こうせき形態けいたいで、直接ちょくせつ交渉こうしょうにより値段ねだん決定けっていされている[65]。タンタルの価格かかくは、30パーセントTa2O5鉱石こうせきベースにして、1ポンドやく454グラム)あたりの価格かかく雑誌ざっしとう掲載けいさいされている。1980年代ねんだいから1990年代ねんだいにかけてながらく20 - 30ドル程度ていど推移すいいしていたが、2000ねん以降いこうはIT需要じゅよう拡大かくだいにより高騰こうとうと、ITきょうによる停滞ていたいがたびたびあり、2007ねんまつ時点じてんでは35ドル程度ていどとなっている[50]。その高騰こうとうし、2011ねんから2012ねんにかけては1ポンドたりに換算かんさんして120ドルをえる高値たかね取引とりひきされていた[65]

紛争ふんそう資源しげんとして

編集へんしゅう

タンタルは紛争ふんそう鉱物こうぶつの1しゅであるとされる。コルンブせきとタンタルせき産業さんぎょうじょう名称めいしょうであるコルタンからはニオブとタンタルが抽出ちゅうしゅつされるが[66]中部ちゅうぶアフリカでも採掘さいくつされる鉱石こうせきであり、コンゴ民主みんしゅ共和きょうわこく(かつてのザイール)におけるだいコンゴ戦争せんそうとタンタルがかかわってくる理由りゆうとなっている。2003ねん10がつ23にち国連こくれん報告ほうこくによれば[67]密輸みつゆふくめたコルタンの輸出ゆしゅつが、だい世界せかい大戦たいせん以来いらい最悪さいあく死者ししゃすう記録きろくとなる、1998ねん以降いこうだけでやく540まんにんんだコンゴにおける戦争せんそう助長じょちょうしているとされる[68]。コンゴ盆地ぼんち武力ぶりょく紛争ふんそう地帯ちたいにおいてコルタンのような資源しげん収奪しゅうだつすることにともなう、責任せきにんある企業きぎょう行動こうどう人権じんけん野生やせい生物せいぶつ危機ききといった倫理りんりじょう問題もんだいわれるようになっている[69][70][71][72]。しかし、コルタンの採掘さいくつはコンゴの地域ちいき経済けいざいにとっては重要じゅうようであるが、世界せかいのタンタル供給きょうきゅうめる割合わりあい通常つうじょうちいさい。アメリカ地質調査所ちしつちょうさしょ年鑑ねんかんは、この地域ちいきのタンタル生産せいさんりょうは、2002ねんから2006ねんにかけての世界せかいのタンタル生産せいさんりょうの1パーセント未満みまんで、2000ねんと2008ねんに10パーセントにたっしたのが最高さいこうであるとしている[63]

「ソリューションズ・フォー・ホープ・タンタルプロジェクト」の目的もくてきは、「コンゴ民主みんしゅ共和きょうわこくから紛争ふんそう関係かんけいしないタンタルを供給きょうきゅうする」ことであるとされている[73]

電気でんき電子でんし機器きき

編集へんしゅう
 
各種かくしゅのタンタル電解でんかいコンデンサ、ひだりがリードがたみぎがチップがたおおきさの比較ひかくとしてマッチぼうしめした。

タンタルのおも用途ようとは、電子でんし機器きき製造せいぞうであり、おもコンデンサ(キャパシタ)やこう出力しゅつりょく抵抗ていこうなどに金属きんぞく粉末ふんまつ形態けいたいもちいられる。タンタル電解でんかいコンデンサ英語えいごばんは、タンタルが表面ひょうめん保護ほご酸化さんか被膜ひまく形成けいせいする性質せいしつ利用りようし、タンタルの粉末ふんまつをペレットじょう形態けいたいかためたものを一方いっぽうきょくばんとし、酸化さんかぶつ (Ta2O5) を誘電ゆうでんたいとし、電解でんかいえきまたは伝導でんどうせいのある固体こたいをもう一方いっぽうきょくばんとしたものである。誘電ゆうでんたいそう非常ひじょううすくなる(同様どうようのアルミニウム電解でんかいコンデンサなどにくらべてもかなりうすい)ことから、しょう容積ようせきでもおおきなしずかでん容量ようりょう実現じつげんできる。おおきさと重量じゅうりょう利点りてんから、携帯けいたい電話でんわパーソナルコンピュータ自動車じどうしゃエレクトロニクス英語えいごばんカメラといった用途ようとてきする[74]

また、表面ひょうめん弾性だんせいフィルター(SAWフィルター)の材料ざいりょうとしてももちいられる。これは特定とくてい信号しんごうのみを選択せんたくてきとおすフィルターであり、携帯けいたい電話でんわなどにおいてめられた送受信そうじゅしん周波数しゅうはすう以外いがい周波数しゅうはすう成分せいぶんをカットするためにもちいられる。電気でんき信号しんごうあつでん効果こうか利用りようして一旦いったん機械きかいてき振動しんどう変換へんかんし、固体こたい表面ひょうめん伝搬でんぱんする弾性だんせい表面ひょうめんとしたうえで、そのあつでん結晶けっしょう基盤きばんうえ形成けいせいされたパターンの構造こうぞうにより選択せんたくてき周波数しゅうはすうフィルターを適用てきようし、ふたた電気でんき信号しんごう変換へんかんする仕組しくみとなっている。このためのあつでんたん結晶けっしょうとしてタンタルさんリチウム (LiTaO3) またはニオブさんリチウム (LiNbO3) がもちいられている[75]

スパッタリングによって薄膜うすまく形成けいせいするさいに、ターゲットざい薄膜うすまく材料ざいりょう)としてタンタル(酸化さんかタンタル)をもちいることがある[76]。これによってこう誘電ゆうでんりつこう絶縁ぜつえんたいあつ薄膜うすまく形成けいせいおこなわれる[77]

かつて白熱はくねつ電球でんきゅうフィラメント製造せいぞうにタンタルが利用りようされていたことがある。フィラメントは当初とうしょ炭素たんそ(カーボン)のものが使用しようされていたが、その性能せいのう向上こうじょうさせるために様々さまざま金属きんぞくフィラメントの開発かいはつおこなわれ、1902ねんドイツジーメンス・ウント・ハルスケ技術ぎじゅつしゃヴェルナー・フォン・ボルトンドイツばんがタンタルを利用りようしたフィラメントを開発かいはつした。この電球でんきゅう効率こうりつあかるくしろひかりすことから好評こうひょうであった。アメリカのゼネラル・エレクトリックはライセンス生産せいさん権利けんりって1910ねんまで生産せいさんしており、ジーメンス自体じたいは1913ねんまで生産せいさんしていたが、1904ねん発明はつめいされ1906ねん商品しょうひんされたタングステンフィラメントを利用りようした電球でんきゅうがより効率こうりつたか寿命じゅみょうながかったことから、タンタル電球でんきゅう時代遅じだいおくれとなった[78][79][80]

タンタルは無線むせん送信そうしんごくちょう短波たんぱ真空しんくうかん製造せいぞうひろもちいられている。タンタルは、窒化ぶつ酸化さんかぶつ形成けいせいして窒素ちっそ酸素さんそ捕獲ほかくできるので、グリッドやプレートといった真空しんくう管内かんない部品ぶひん使つかって、真空しんくう管内かんない必要ひつようたか真空しんくう維持いじするためのゲッター英語えいごばんとしても利用りようできる[37][81]

合金ごうきんおよびたいしょく金属きんぞく

編集へんしゅう

タンタルは、たか融点ゆうてん強度きょうど展延てんえんせいなどを様々さまざま種類しゅるい合金ごうきん製造せいぞうするためにもちいられる。金属きんぞく合金ごうきんとすることで、金属きんぞく加工かこうようちょうかた工具こうぐ製作せいさくしたり、ジェットエンジン部品ぶひん化学かがく処理しょり装置そうち原子げんし、ミサイル部品ぶひんねつ交換こうかん、タンクや容器ようきけのちょう合金ごうきん生産せいさんといった目的もくてきもちいられる[82][74][83]展延てんえんせいたかいことから、ほそいワイヤやフィラメントをタンタルからつくって、アルミニウムのような金属きんぞく蒸着じょうちゃく処理しょりもちいられる。

タンタルはほとんどのさんたいして活性かっせいであるため、化学かがく反応はんのうおこな容器ようき腐食ふしょくせい流体りゅうたい配管はいかんなどに有用ゆうよう金属きんぞくである。塩酸えんさん蒸気じょうきねっするためのねつ交換こうかんざいはタンタルでつくられる[81]化学かがく工業こうぎょうにおいてグラスライニングの反応はんのう容器ようきとうもちいるが、その内面ないめん損傷そんしょうした場合ばあい補修ほしゅう方法ほうほうひとつとしてタンタルを使用しようする場合ばあいがある。[84] ただし、フッ水素すいそさんねつ硫酸りゅうさんねつアルカリ水溶液すいようえきなどはタンタルを腐食ふしょくする。

融点ゆうてんたか酸化さんかたいせいがあることから、真空しんくう英語えいごばん部品ぶひん生産せいさんにタンタルが使つかわれる。また白金はっきん坩堝るつぼだい用品ようひんとしてタンタル坩堝るつぼ使用しようされることがある。タンタルは活性かっせいであることから、サーモウェル英語えいごばん、バルブ本体ほんたい、タンタルせい締結ていけつ部品ぶひんなどの腐食ふしょくたいせいのある様々さまざま部品ぶひん製造せいぞうもちいられる。

 
カザフスタン銀行ぎんこう発行はっこうバイメタル貨外周がいしゅうのリング部分ぶぶんぎんで、中央ちゅうおうがタンタルである。

密度みつどたかさから、成型せいけい炸薬さくやく自己じこ鍛造たんぞうだん内張うちばりがタンタルでつくられる[85]。タンタルはそのたか密度みつど融点ゆうてんから、成形せいけい炸薬さくやくだん装甲そうこう貫徹かんてつ能力のうりょくおおいに増進ぞうしんする[86][87]

またときには、その耐食性たいしょくせい重厚じゅうこう高級こうきゅうかんからオーデマ・ピゲウブロモンブランオメガオフィチーネ・パネライといった高級こうきゅう腕時計うでどけい高級こうきゅう宝飾ほうしょくひん製造せいぞうにももちいられる。

タンタルは体液たいえきえ、生体せいたいたいして活性かっせい刺激しげきせいすくないため、外科げかよう医療いりょう用具ようぐ人体じんたいざい(インプラントざい)などの製作せいさくひろもちいられる。たとえば、タンタルはかた組織そしき直接ちょくせつ接着せっちゃくする能力のうりょくたかいことから、多孔たこうせいのタンタルコーティングが整形せいけい外科げかようぶつ製作せいさくもちいられる[88][89]。タンタルは剛性ごうせいたかいことから、応力おうりょく遮蔽しゃへい英語えいごばんけるために、多孔たこうしつ発泡はっぽうたいひく剛性ごうせい骨格こっかく形態けいたい人工じんこう股関節こかんせつ置換ちかんじゅつもちいられる[90]。タンタルは非鉄ひてつ磁性じせい金属きんぞくであるので、こうしたインプラントざいまれた患者かんじゃかく磁気じき共鳴きょうめい画像がぞうほう (MRI) の検査けんさけられるとされている[91]

またタンタル酸化さんかぶつは、カメラのレンズよう特別とくべつたか屈折くっせつりつのガラスをつくるためにもちいられる[92]

環境かんきょう問題もんだい

編集へんしゅう

タンタルは地球ちきゅう科学かがくからの関心かんしんくらべて、環境かんきょう分野ぶんやではほとんど関心かんしんたれていない。上部じょうぶ地殻ちかくでのタンタル濃度のうど地殻ちかくあるいは鉱物こうぶつにおけるニオブ/タンタル比率ひりつ計測けいそく地球ちきゅう化学かがくてき道具どうぐとして有用ゆうようであるため、計測けいそくされている[93]。2008ねん時点じてん最新さいしん上部じょうぶ地殻ちかくでのタンタル濃度のうどは0.92 ppmで、ニオブ/タンタルは12.7である[94]

環境かんきょうちゅう様々さまざま場所ばしょにおけるタンタルの濃度のうどかんする情報じょうほうはあまりなく、とく自然しぜん海水かいすい淡水たんすいけているタンタルの濃度のうどかんする信頼しんらいせいのあるデータがられたことはない[95]海水かいすいちゅうけているタンタルの濃度のうどかんするがいくつか発表はっぴょうされているが、それらには矛盾むじゅんがある。淡水たんすいちゅうかんしても海水かいすい測定そくていくらべいくらかましであるにすぎないが、しかし自然しぜん水中すいちゅうにおける溶解ようかい濃度のうど現在げんざい分析ぶんせき能力のうりょく限界げんかい未満みまんであることから、おそらく1リットルたり1ナノグラムを下回したまわっているとかんがえられている[96]分析ぶんせきには予備よび濃縮のうしゅくほうもちいる必要ひつようがあるが、いまのところは一貫いっかんせいのある結果けっかとならない。そしていずれにせよ、タンタルは自然しぜんかいみずなかではけているというよりはほぼ微粒子びりゅうし状態じょうたい存在そんざいしているものとおもわれる[95]

土壌どじょう河床かしょう堆積たいせきぶつ大気たいきエーロゾルなどにふくまれる濃度のうどはより容易ようい入手にゅうしゅできる[95]土壌どじょうちゅう濃度のうどはほぼ1 ppmであり、地殻ちかくちゅうのタンタル濃度のうどである。これは砕岩しつ由来ゆらいすることを示唆しさしている。大気たいきエーロゾルにふくまれるはさまざまであり、またかぎられている。タンタルの濃縮のうしゅく観測かんそくされる場合ばあいは、くもなかのエーロゾルのみずによりける物質ぶっしつうしなわれたことによるものであろう[97]

人間にんげんがタンタルを利用りようしていることにともな汚染おせん発見はっけんされたことはない[98]生物せいぶつ地球ちきゅう化学かがくてきにはタンタルは非常ひじょう変化へんかすくないものだとおもわれるが、その循環じゅんかん反応はんのうせいについてはいまだ完全かんぜん理解りかいされているとはえない。

人体じんたいへの危険きけんせい

編集へんしゅう

タンタルは生体せいたい適合てきごうせいたか[89]、また化学かがくてき安定あんてい体液たいえきとも反応はんのうしにくいために人体じんたいへのがいすくないとられている[2]。むしろ、医療いりょう材料ざいりょうとして体内たいないんだ場合ばあいなどは、タンタルよりも医療いりょう材料ざいりょう使用しようされているほか元素げんそ化合かごうぶつ性質せいしつ注意ちゅういけられる[99]

職場しょくばにおいては、吸入きゅうにゅう皮膚ひふへの接触せっしょく眼球がんきゅうへの接触せっしょくといったかたちでタンタルに人体じんたい暴露ばくろされる可能かのうせいがある。アメリカの労働ろうどう安全あんぜん衛生局えいせいきょく英語えいごばんは、職場しょくばにおけるタンタル暴露ばくろ法的ほうてき限界げんかい許容きょよう暴露ばくろ限界げんかい英語えいごばん)を1にち8あいだ労働ろうどうたいして5 mg/m3設定せっていしている。アメリカ国立こくりつ労働ろうどう安全あんぜん衛生えいせい研究所けんきゅうじょ英語えいごばんでは、推奨すいしょうされる暴露ばくろ限度げんど英語えいごばんとして、1にち8あいだ労働ろうどうたいしては5 mg/m3短期たんき限界げんかいとして10 mg/m3設定せっていしている。2,500 mg/m3たっすると、タンタルは生命せいめいまたは健康けんこうたいするせまった危険きけん英語えいごばんであるとされる[100]

脚注きゃくちゅう

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  2. ^ a b c d e 桜井さくらい ひろし へん元素げんそ118のしん知識ちしき』 p.330 講談社こうだんしゃ (ブルーバックス B2028) 2017ねん8がつ20日はつか発行はっこう ISBN 978-4-06-502028-9
  3. ^ 久保田くぼた はれ寿ひさし桜井さくらい ひろし 編著へんちょ無機むき医薬品いやくひん化学かがくだい3はん)』 p.13 廣川ひろかわ書店しょてん 1997ねん3がつ15にち発行はっこう ISBN 4-567-46054-5
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外部がいぶリンク

編集へんしゅう