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Home > Outreach > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Tantale

Le tantale est un métal gris argenté, très dur, ductile, malléable qui possède une température de fusion particulièrement élevée de 2996°C. En effet, seul le rhénium et le tungstène en ont une supérieure.
Il fait partie des métaux les moins réactifs, à température ambiante il ne réagit qu’avec le difluor et il faut une température d’au moins 150°C pour qu’il commence à réagir avec les acides et les bases.
Son inertie chimique est une garantie qu’il n’interagisse pas avec les tissus humains ce qui permet de l’utiliser au sein de certaines prothèses médicales.

Morceaux de tantale -
Crédits : Wikipédia / Tomihahndorf - Domaine public

Étymologie :
Le nom de l’élément 73 est tiré de Tantale, un personnage de la mythologie grecque. Tantale est le fils de Zeus et de la muse Ploutô, il est aussi le Père de Niobé dont dérive le nom « niobium » correspondant à l’élément précédent du même groupe.
Tantale ayant volé la nourriture et la boisson des dieux, ceux-ci le condamnèrent à un supplice, également connu sous le nom de supplice de Tantale. Tantale est plongé dans une eau limpide, mais il ne peut apaiser sa soif car l’eau se retire dès qu’il tente de la boire. De même, il a une faim perpétuelle, car l’arbre chargé de fruit qui est au-dessus de sa tête écarte ses branches à chaque fois qu’il veut cueillir un fruit.

Origine : Le tantale est un élément produit à 59% par capture de neutrons rapides, comme par exemple lors de la fusion d’étoiles à neutrons, où les neutrons rapides dans les coeurs très denses des étoiles sont capturés et grossissent les noyaux des éléments du pic du fer. Il est aussi synthétisé à 41% par capture lente de neutrons dans les étoiles de masse intermédiaire en fin de vie (branche asymptotique des géantes).

Supplice de Tantale - Tableau de Gioacchino Assereto (vers 1640) -
Crédits : Wikipédia / Wikimédia Commons

Historique :
Le tantale fut découvert en 1802 par le Suédois Anders Gustaf Ekeberg. Dans le même temps (1801), l’Anglais Charles Hatchett découvrait l’élément n° 41 en analysant des roches et lui attribua le nom de columbium. En 1844, l’Allemand Heinrich Rose, reprenant les études d’Ekeberg, isolait du tantale un nouvel élément qu’il appela niobium. Mais l’on démontra rapidement que columbium et niobium n’étaient qu’un même élément. En 1865 le chimiste suisse Jean Charles Galissard de Marignac met au point une méthode pour séparer le tantale et le niobium en exploitant les différences de solubilité du fluotantalate et du fluoniobate dans l’acide chlorhydrique puis détermine la masse atomique de ces deux éléments. Ce n’est cependant qu’en 1903 qu’un procédé est mis au point par le chimiste allemand Werner Von Bolton pour réduire le tantale et l’obtenir sous sa forme métallique avec une pureté supérieure à 99%.

Le tantale dans la vie courante :
On l’utilise beaucoup sous forme de poudre métallique dans la production de composants électroniques comme les condensateurs. Il est également employé dans la production de téléphone et de pièces informatiques.

Certains condensateurs sont à base de tantale -
Crédits : Wikipédia / Eric Schrader- CC BY-SA 2.0

Dans l’industrie, le tantale peut être utilisé dans la fabrication de superalliages aéronautiques tandis que dans le médical, il permet la fabrication d’instruments chirurgicaux et d’implants.

Le tantale à l’Institut UTINAM :
Le condensateur est constitué de deux armatures conductrices (appelées « électrodes ») séparées par un isolant polarisable (ou « diélectrique »). Sa propriété principale est de pouvoir stocker des charges électriques opposées sur ses armatures. Les condensateurs au tantale sont composés de tantale métallique pour l’anode, recouverts d’une couche d’oxyde de tantale (Ta2O5) qui agit en tant que diélectrique et entourés d’une cathode conductrice.

L’Institut UTINAM utilise régulièrement des condensateurs électrolytes au tantale afin de réaliser du découplage (filtrage des oscillations). L’emploi du tantale permet d’obtenir une couche diélectrique très mince. Cela entraîne une plus grande valeur de capacité par volume (la capacité représente la quantité de charge électrique pour une tension donnée). Les condensateurs au tantale sont également très utilisés en raison de leurs faibles résistances séries (ESR), leur faible encombrement et leur faible coût. Ils ont aussi des inconvénients : ils ne supportent pas les applications avec des oscillations importantes. En environnements sévères, ils vieillissent rapidement et perdent leurs caractéristiques d’origine.