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| 분류 | 전이 금속 |
|---|---|
| 원자번호 | 73 |
| 원소기호 | Ta |
| 상태 | 고체 |
| 원자량 | 181 |
| 녹는점 | 3,017℃ |
| 끓는점 | 5,458℃ |
| 원자가 | 2, 3, 4, 5 |
| 전자배열 | 2-8-18-32-11-2 또는 (Xe)4f145d36s2 |
| 비중 | 16.6(20℃) |
ⓒ Alexander A. Nedviga/Shutterstock.com
밀도가 크며 녹는점이 대단히 높고, 상온에서 플루오린화수소산을 제외한 모든 산에 대한 내성이 뛰어나다. 산출광석과 성질이 나이오븀과 비슷하며, 1802년 스웨덴의 화학자 안데르스 구스타프 에케베리가 탄탈럼을 발견해 이 산화물이 산에서도 녹지 않는 데서 그리스 신화에 나오는 탄탈로스의 이름을 따 명명했다.
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이 금속은 당시 나이오븀(당시 콜롬븀)과 동일하다고 여겼으나, 1844년 독일의 화학자 하인리히 로제가 이들의 구분을 명확히 했다. 전에는 불순한 상태로 얻어졌으나, 1903년 러시아의 화학자 베르너 볼톤이 최초로 연성 탄탈럼을 만들어 주로 백열등의 필라멘트에 사용했다.
비교적 희박하며 우라늄 정도의 매장량을 가지고 있다. 콜품바이트-탄탈라이트와 파이로클로르마이크로라이트 계열의 광물에서 약간의 나이오븀과 함께 산출된다. 약간의 나이오븀 및 미량의 금과 망가니즈가 함유된 천연 탄탈럼 금속은 러시아 우랄 지방의 사금채취장과 중앙 아시아의 알타이 산맥에서 산출된다. 나이오븀 화합물을 용매로 추출한 후 환원시키면 분말 상태의 탄탈럼 금속이 얻어지는데, 이것으로부터 분말야금술을 통해 괴상금속을 얻는다.
탄탈럼의 가장 중요한 용도는 전해질 축전지와 내식성 화학기기이다. 탄탈럼 축전지는 다른 어떤 축전지보다 단위부피당 전기용량이 크며, 소형 전기회로에 널리 쓰인다. 또한 전자관의 게터(getter：잔류 가스를 제거하기 위해 진공관 내에서 연소시키는 물질)·부품·정류기·보철장비로도 쓰인다. 탄탈럼은 나이오븀과 화학적 성질이 매우 유사하다. 전자배열이 비슷하고, 탄탈럼의 이온 반지름은 란타넘족 수축의 결과로 나이오븀의 이온반지름과 비슷하다.
보통 원자가가 5이며, 더 낮은 산화수 ＋2~＋4도 존재한다. 탄탈럼 화합물은 상업적으로는 비교적 중요하지 않으나, 탄화탄탈럼(Tac)은 경금속기계용 초경합금 공구로 쓰인다. 천연에서 산출되는 유일한 동위원소인 탄탈럼-181(181Ta)은 안정하다.
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| 원소이름 원소기호 | 색 | 광택 | 모스경도 | 비중 | 정벽 또는 결정형 | 단구 또는 벽개 | 굴절률 또는 연마 면에 관한 자료 | 결정계 공간군 | 비고 |
| 구리 Cu | 연한 장미색： 구릿빛이 도는 적색과 갈색으로 변색 | 금속광택 | 21/2~3 | 8.95 | 판상과 인편상결정： 선상·수지상 결정군： 꼬인 띠：기형 결정 | 벽개 없음, 들쑥날쑥한 단구 | 장밋빛 백색, 등방성, 반사가 잘 된다 | 등축정계 Fm3m | 전성과 연성이 크다 |
| 금 Au | 금빛이 도는 황색(순수)：은백색 내지 주홍색 | 금속광택 | 21/2~ 3 | 19.3 | 신장된 결정 또는 평탄한 결정：선상·수지상 또는 스펀지 결정형 | 벽개 없음, 들쑥날쑥한 벽개 | 빛나는 황금색： 등방성： 반사된다 | 등축정계 Fm3m | 연성과 전성이 크다 |
| 납 Pb | 납빛이 도는 회색： 깨끗한 표면은 회백색 | 무염：깨끗한 표면은 금속광택 | 11/2 | 11.4 | 둥근 괴상：얇은 판상결정 | 벽개 없음 | 깨끗한 회백색 표면, 등방성 반사된다：빨리 무염된다 | 등축정계 Fm3m | 전성이 매우 크며 연성이 다소 있다 |
| 니켈 - 철 (Fe , Ni) | 은백색 내지 회백색 | 금속광택 | 5 | 7.8 ~ 8.2 | 자갈,입자,미세 인편상결정(지구)： 운석상의 철의 경계에 있거나 연정된 경우 | 벽개 없음 | 등축정계 Fm3m | 자성이 크고 전성과 유연성이 있다 | |
| 백금 pt | 백색빛이 도는 철회색 내지 암회색 | 금속광택 | 4 ~ 41/2 | 14 ~ 19 | 입자 또는 인편상결정 때때로 덩어리나 너깃으로 존재 | 벽개 없음, 들쑥날쑥한 단구 | 백색, 등방성 | 등축정계 Fm3m | 전성과 연성이 있으며 때때로 자성이 있다 |
| 백금이리듐 (Ir, pt) | 황색빛이 도는 회백색：깨끗한 표면은 회색 | 금속광택 | 6 ~ 7 | 22.6 ~22.8 | 둥근 또는 모난 입자 | 들쑥날쑥한 단구 | 등축정계 Fm3m | 다소 전성이 있다 | |
| 비소 As | 주석빛이 도는 백색： 암회색으로 변색 | 깨끗한 표면은 금속광택 | 31/2 | 5.6 ~ 5.8 | 과립형 괴상 동심체형 단괴 | 하나의 완전한 벽개 | 백색, 반사가 잘 된다. 비등방성 | 육방정계 R  m | |
| 비스무트 Bi | 적색빛이 도는 은백색： 무지개빛으로 변색 | 금속광택 | 2 ~ 21/2 | 9.7 ~ 9.8 | 망상 또는 수지상 결정군 | 하나의 완전한 벽개와 하나의 양호한 벽개 | 빛나는 크림색이 도는 백색, 황색으로 변색： 비등방성 | 육방정계 R m | 절단할 수 있으며 가열하면 전성이 다소 있다 |
| 셀레늄 Se | 회색 | 금속광택 | 2 | 4.8 | 때때로 움푹 패거나 관상결정： 유리질 방울 | 하나의 양호한 벽개 | 반사가 잘 된다. 크림색이 도는 백색, 다색성, 비등방성이 매우 크다 | 육방정계 C312 또는 C322 | 전기전도체 얇은 토막 투명하고 적색이다 |
| 수은 Hg | 주석빛이 도는 백색 | 매우 빛나는 금속광택 | 13.596 | 분리된 방울 형태 종종 커다란 액체 괴상으로 존재 | 육방정계 (-39℃에서) | 정상온도에서 액체 | |||
| 슈라이버자이트 (Fe,Ni)3 P | 은색 내지 주석빛 백색：황동빛이 도는 황색 또는 갈색 | 빛나는 금속광택 | 61/2 ~ 7 | 7.0 ~ 7.3 | 판상결정：막대 또는 침상결정 | 하나의 완전한 벽개 | 정방정계 I  | 전성이 크다 | |
| 아말감 | |||||||||
| 금 - 아말감 Au2Hg3(?) | 황색빛 | 금속광택 | 15.5 | 덩어리 또는 입자 | 패각상 단구 | 부분적으로(?) 등축정계 | |||
| 모셀란즈버가이트 Ag2Hg3 | 은백색 | 밝게 빛나는 금속광택 | 31/2 | 13.5 ~13.7 | 정12면체：괴상 | 2개의 분명한 벽개 | 등축정계 Im3m(?) | ||
| 포타라이트 Pd3Hg2(?) | 은백색 | 밝게 빛나는 금속광택 | 31/2 | 13.5 ~16.1 | 입자 또는 너깃 | 포타라이트 석기의 연정(백색, 등방성, 고굴절)과 포타라이트 포유물(밝은 회색： 비등방성) | 등축정계 | ||
| 아세놀람프라이트 As | 납빛이 도는 회색 | 밝게 빛나는 금속광택 | 2 | 5.3 ~ 5.5 | 괴상 | 하나의 완전한 벽개 | 순수하지 못한 천연 비소나 확실하게 변형된 형태로 존재 | ||
| 아연 Zn | 회색빛이 약간 도는 백색 | 금속광택 | 2 | 6.9 ~ 7.2 | 하나의 완전한 벽개 | 육방정계 C6/mmc | 천연상태로는 존재하지 않는다는 기록이 있음 | ||
| 안티모니 Sb | 주석빛이 도는 백색 | 금속광택 | 3 ~ 31/2 | 6.6 ~ 6.7 | 괴상 | 하나의 불완전한 벽개 | 밝게 빛나는 백색： 반사가 매우 잘 된다 | 육방정계 R m | |
| 알레몬타이트 AsSb | 주석빛이 도는 백색： 회적색 | 금속광택 | 3 ~ 4 | 5.8 ~ 6.2 | 신장상 괴상 | 하나의 완전한 벽개 | 비소와 안티모니가 있는 알레몬타이트의 미세한 탄소성 연정 | 육방정계 R m | |
| 은 Ag | 은백색： 회색 내지 흑색으로 변색 | 금속광택 | 21/2 ~ 3 | 10.1 ~11.1(10.5 순수) | 종종 신장된 선상 또는 수지상 결정군： 인편상이나 피복체에서의 괴상 | 벽개 없음 들쑥날쓱한 단구 | 밝게 빛나는 은백색： 굴절률이 알려진 것 중 가장 크다, 등방성 | 등축정계 Fm3m | 연성과 전성이 있다 |
| 이리도스민 (Ir, Os) | 주석빛이 도는 백색 내지 연한 철회색 | 금속광택 | 6~7 | 19.0 ~21.0 | 엽편상 또는 평탄한 입자 | 하나의 완전한 벽개 | 황색빛이 약간 도는 백색 | 육방정계 C6/mmc (순수한Os) Fm3m (순수한 Ir) | 전성이 약간 있으며77% Ir에서 80% Os을 포함한 사이서스카이트가 있는 고용체 형성 |
| 주석 Sn | 주석빛이 도는 백색 | 금속광택 | 2 | 7.3 | 불규칙하고 둥근 입자： 천연 결정은 알려지지 않았음 | 들쑥날쑥한 단구 | 정방정계 l4/amd | 전성과 연성이 있음 | |
| 철 Fe | 철회색 내지 철흑색 | 금속광택 | 4 | 7.3 ~ 7.9 | 작은 기포 또는 큰 괴상(지구)：판상과 니켈 -철과 연정된 엽상 괴상(운석) | 하나의 벽개, 들쑥날쑥한 단구 | 백색： 등방성 | 등축정계 Im3m | 자성과 전성이 있다 |
| 코헤나이트 (Fe, Ni) 3C | 주석빛이 도는 백색 청동 또는 황금색으로 변색 | 51/2 ~ 6 | 7.2 ~ 7.7 | 신장된 탁상 결정 | 3개의 벽개 | 사방정계 Pbnm | 자성이 강하다 | ||
| 탄소 | |||||||||
| 다이아몬드 C | 연노랑 내지 진노랑 또는 갈색： 백색 내지 청백색： 때때로 다르다 | 금강광택 내지 유리질 광택 | 10 | 3.5 | 평평한 정8면체： 정12면체 | 하나의 완전한 벽개, 패각상 단구 | n=2.4175 | 등축정계 Fd3m | 마찰전기가 생기며 강하게 산란된다 |
| 흑연 C | 흑색 내지 진한 철회색 | 금속광택 | 1 ~ 2 | 2.1 ~ 2.2 | 판상 또는 엽편상 괴상 | 하나의 완전한 벽개 | 다색성과 복굴절이 극대 | 육방정계 C6/mmc(?) | 전기전도체, 미끈거리는 느낌이 있고 열전기적으로 음극이다. 얇은 토막은 투명하고 진한 청색을 띤다 |
| 탄탈럼 Ta | 회색빛이 도는 황색 | 빛남 | 6~7 | 11.2 | 미소결정： 미세한 입자 | 등축정계 Im3m | |||
| 텔루륨 Te | 주석빛이 도는 백색 | 금속광택 | 2 ~ 21/2 | 6.1 ~ 6.3 | 주상 내지 미세한 조립질 괴상： 미소결정 | 하나의 완전한 벽개 | 비등방성이 크다： 백색： 반사가 매우 잘 된다 | 육방정계 C312 또는 C322 | |
| 팔라듐 Pd | 백색빛이 도는 철회색 | 금속광택 | 41/2 ~ 5 | 11.9 | 입자 | 벽개 없음 | 백색：반사된다： 등방성 | 등축정계 Fm3m | 연성과 전성이 있다 |
| 황 S | |||||||||
| α황 (사방정계) | 황색빛 내지 딸기빛：백색 투명한 황색 또는 회색, 녹색, 적색 | 수지광택 내지 지방광택 | 11/2 ~ 21/2 | 2.07 | 투명 내지 반투명한 탁상 결정：구형 또는 신장형 괴상： 피복상：분말 | 3개의 불완전한 벽개, 패각상 내지 불평탄 단구 | n=1,957 | 사방정계 Fddd | 전기부도체 마찰에 의해 음으로 하전된다 |
| β황 (단사정계) | 연한 황：거의 무색： 유기물질을 포함하고 있어 갈색빛이 돈다 | α황보다 약간 크다 | 1.958, 1.982 | 얇은 탁상 또는 신장된 결정 | 2개의 벽개 | n=2,038 | 단사정계 | ||
| γ황 (단사정계일종) | 연한 황：거의 무색 | 금강광택 | 낮다 | α황보다 작다 | 투명한 미소결정 | 벽개가 관찰되지 않음 | 단사정계 | 실온에서 서서히 황으로 된다 | |
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