נטלום הוא יסוד כימי שמספרו האטומי 73 וסמלו הכימי Ta. טמפרטורת התכה: 3,020°C טמפרטורת רתיחה: 5,457°C טנטלום הינה מתכת מעבר, צבעה אפור כחול והיא נחשבת לאחת המתכות המעולות להולכת חשמל וחום ועמידה בפני קורוזיה הודות לשכבה חומצית המצפה אותו. טנטלום עמידה בפני כמעט כל החומרים הכימיים למעט חומצה פלואורית בטמפ’ מתחת ל-150 מעלות צלזיוס. זוהי מתכת טהורה ורכה ואינה מופיעה בטבע בצורתה הטהורה אלא במינרלים כגון טנטליט, אוקסניט ועוד.
הטנטלום זוהתה בשנת 1802 על ידי כימאי שוודי בשם אנדרס אקברג, אקברג התעסק בלהט רב בחקר מינרלים. מספר שנים לפני כן, המכרות מסביב סיפקו את החומר שבעזרתו גילו יסוד חדש, שכונה לאחר מכן איטריום (יסוד מס’ 39). אקרברג היה מדען ומורה מקצועי, והוא חשד כי לאותם מכרות יש יותר מיסוד אחד חדש להציע לעולם. כאשר קיבל רמז מידיד בפינלנד, הוא חיפש ומצא כי שני מינרלים שונים מאיטרבי מכילים את אותו יסוד לא מוכר. הוא הצהיר על ממצאיו ב-1802. התגלית לא נתקבלה באופן אחיד בעולם המדע. כימאים רבים האמינו כי אקרברג מצא בסך הכל אלוטרופ של ניוביום – מתכת שהיא כמעט תאומה של טנטלום. ב-1820 הכימאי השוודי ברזליוס הצליח לבודד את המתכת הטהורה כאשר
חימם אשלגן-טנטה-פלואוריד. רק ב-1966 קיבל העולם את העדות המשכנעת ביותר לקיום הטנטלום. הבעיה הייתה להוכיח כי זוג חומצות, ניאובית וטנטלית, מקורם באמת בשני יסודות שונים. הטנטלום שייך לקבוצת המתכות הכוללת גם ונדיום וניאוביום. משום שטנטלום יותר עמיד בפני שיתוך (קורוזיה) יותר מהפלטינה, משתמשים בו היום במקום בפלטינה למסות התקניות וליצירת מכשירי מעבדה, מכשירי רפואה המשמשים בניתוחים ולמכשירים ברפואת השיניים מנועי מטוסים, ציפוי רכיבים אלקטרונים, ציפוי מתכות להפחתת קורוזיה וכלי עבודה.. השימוש הכי נפוץ הוא בקבלים שבמעגלים חשמליים. משום שהמתכת חסינה בפני התקפת חומצות שבגוף האדם משתמשים בו גם לאיחוד עצמות שבורות. בעבר נורות ליבון כללו חוטים מטנטלום עד שהוחלפו בטונגסטן. מקור השם טנטלום הינו ממיתולוגיה היוונית, על שם טנטלוס, אביה של ניובה. עקב הקושי שהיה בעת זיקוק טנטלום, הוענק לו שם זה מהשם “טנטלוס”.
מאפיינים פיסיקליים
הטנטלום הינה כהה (כחול-אפור), צפופה, רקיעה, קשה מאוד ומוליכה מאוד עבור חום וחשמל. מתכת ידועה בעמידות בפני קורוזיה על ידי חומצות; למעשה, בטמפרטורה מתחת ל- 150ºC הטנטלום כמעט חסינה לחלוטין להתקפה של חומצת כלור. ניתן להמס אותה בעזרת חומצה הידרופלואורית ותמיסת חומציות המכילות אתיון פלואורי וטריאוקסיד גופרית, בנוסף גם על ידי תמיסת אשלגן. נקודת ההתכה של טנטלום הינה ב-3020ºC (נקודת הרתיחה ב-7545ºC), וניתן להשיג אותה רק על ידי טונגסטן, רניום ואוסמיום למתכות, ופחמן.
תחמוצת הטנטלום היא תרכובת כימית אי-אורגנית בעלת הנוסחה הכימית Ta2O5. התחמוצת היא מוצק לבן שאינו מסיס כלל. ניתן לפרק את התחמוצת באמצעות בסיסים חזקים ובאמצעות חומצה הידרופלואורית. תחמוצת טנטלום היא תחמוצת אינרטית בעלת מקדם שבירה גבוה ומקדם בליעה אופטי נמוך, שהופכים אותה לשימושית עבור ציפויים שונים בזכות המקדם הדיאלקטרי הגבוה (כ-25) ופער האנרגיה הגדול יחסית (3.8-5.3 אלקטרון וולט) תחמוצת הטנטלום שימושית כחומר הדיאלקטריברכיבים אלקטרונים ובפנלים של מטוסים רכב כבד טנקים וכו’.
טנטלום בתעשיית האוויוניקה
אותן תכונות הופכות את תחמוצת הטנטלום לאטרקטיבית גם בקבלים במיקרואלקטרוניקה. בשנות התשעים תחמוצת הטנטלום נחקרה באינטנסיביות בתור תחליף אפשרי לתחמוצת סיליקון המשמשת כתחמוצת השער בהתקני MOSFET. למרות שהמקדם הדיאלקטרי ופער האנרגיה מתאימים ליישומים כאלה, מבנה הפסים של התחמוצת פוסל אותה. בפרט, פס ההולכה של התחמוצת קרוב מידי לפס ההולכה של סיליקון (פחות מחצי אלקטרון וולט) מה שמונע מהתחמוצת לחסום מעבר של אלקטרונים מהסיליקון לתוכה. למרות שאינה מתאימה להתקני MOSFET על סיליקון, תכונותיה מאפשרות שימושים בקבלי “מתכת-מבודד-מתכת“, ומחקרים הצביעו גם על אפליקציות בתוך השכבה לכליאת המטען בזיכרונות פלאש. לאחרונה, תחמוצת טנטלום מושכת עניין באקדמיה ובתעשייה עבור התקני זיכרון מסוג resistive switching.
שימושים נפוצים בטנטלום בתעשייה, באוניות ובתעופה
ניתן למצוא טנטלום במיני יישומים ושימושים כגון מכשירים המודדים טמפ’ גבוהה, רכיבים אלקטרוניים, מחשבים ניידים, מסכי LCD, מנועי מטוסים, מכשירי חשמל, צינורות ובחומרים שמטפלים בקורוזיה. בנוסף טנטלום נמצא בשימוש של התעשייה האווירית והכימית, כגון מחליפי חום בדודים ועוד. טנטלום נמצא בשימוש נרחב כחלק מסגסוגות שעמידות לטמפ’ גבוהות במיוחד, כמו כן הודות לעמידותו בפני חומרים שונים, נמצא בשימוש גם ברפואה לצורך שתלים בגוף. עמידותו בקורוזיה גבוהה ולכן יש לו שימוש גם בתעשיה הימית ובמתקנים ימיים כגון אסדות וכו’
סיכום
טנטלום הינו חומר אציל בעל עמידות גבוהה ונחשבת לאחת המתכות המעולות להולכת חשמל וחום ועמידה בפני קורוזיה שימושי בכל התעשיות הצבאיות והאזרחיות.
שמואל שריקי הינו מנכ”ל אירוסטאר בע”מ, חברה לשיווק מתכות קשיחים ואביזרים
