탄탈럼 원소의 성질과 이용

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탄탈럼(탠털럼 Tantalum, Ta) 원소의 성질과 이용

 

󰋯  원자번호：73

󰋯  족：6주기 5족, 전이원소

󰋯  원자량：180.94788

󰋯  밀도：16.69 g/cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 32, 11, 2

󰋯  mp：3,017℃ / 󰋯  bp：5,458℃

 

탄탈럼(영어발음은 탠털럼)은 매우 단단하고 무거운 회색 금속이다. 탄탈럼은 스웨덴의 화학자 에케버그(Anders Gustav Ekeberg 1767-1813)가 1802년에 발견했다. 그는 이 원소를 스웨덴의 이터비(Ytterby) 지방에서 산출된 광물(란타넘족의 희토류 금속원소들이 포함된)에서 발견했다. 이 원소의 명칭은 그리스 신화에 나오는 니오베 여신의 아버지 탄탈로스(Tantalos) 의 이름을 따서 지은 것이다.

 

탄탈럼이 처음 발견된 후 약 반세기 동안 화학자들 사이에 주기율표에서 바로 위에 자리한 니오븀(Nb：41번 원소)과 혼돈되어 많은 논쟁을 일으켰다. 순수한 탄탈럼은 1903년에야 독일 화학자 볼턴(Wemer von Bolton 1868-1912)이 최초로 추출했다. 그는 탄탈럼으로 백열전구의 필라멘트를 처음 만들었다. 가느다랗게 뽑은 탄탈럼 철사 필라멘트는 후에 텅스텐으로 교체되었다.

 

탄탈럼은 녹는 온도가 지극히 높아, 이를 능가하는 금속은 텅스텐(W)과 레늄(Re), 오스뮴(Os) 뿐이다(금속 외 물질로는 탄소의 승화온도가 3,462℃이다). 탄탈럼이 포함된 중요 원광은 아프리카, 타이, 포르투갈, 캐나다 등지에서 산출되는 콜럼바이트(columbite)이다.

 

 

탄탈럼은 화학적으로 매우 안정하여 150℃ 이하에서는 다른 원소와 화합하지 않는다. 또한 이 원소는 인체에 대해서도 대단히 안전하다. 그에 따라 치과라든가 외과병원에서 중요하게 사용하는 원소가 되었다. 즉 두개골 일부가 손상되었을 때는 탄탈럼으로 그 부분을 대신하고, 뼈를 연결할 때는 나사못이나 꺾쇠(스테이플)를 만들어 이용한다.

 

탄탈럼과 그의 화합물들은 부식에 강하기 때문에 특수한 산업제품 생산에 쓰인다. 예를 들면 염산이나 황산을 제조 때 그들을 담는 용기(容器)로 쓴다. 또한 탄탈럼과 그 합금은 견고성이 뛰어나므로 비행기, 원자로, 미사일, 터빈의 날개, 특수 의료기구나 치과 장비 제조에 이용된다.

 

미국 로스알라모스 국립연구소에서 만든 탄탈럼 카바이드(탄탈럼과 탄소의 화합물)는 세상에서 가장 단단한 물질의 하나로 알려져 있다. 2008년 3월에는 한국의 화학자들이 개발한 탄탈럼, 텅스텐, 구리의 합금이 강철보다 3배나 강하다고 보도되기도 했다. 동위원소인 탄탈룸-182(반감기 114일)는 감마선을 내기 때문에 실험실에서 잘 이용된다.

 

 

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