COLTAN
El coltan o coltán es una mezcla de los minerales columbita (una mena de columbio o niobio) y tantalita (una mena de Tantalio). El coltán es de color gris metálico oscuro.
Se trata de un recurso estratégico imprescindible en la fabricación de componentes electrónicos avanzados. El tántalo se usa principalmente en la elaboración de condensadores. El condensador electrolítico de tántalo es, en la actualidad, un tipo bastante común de condensador presente en gran cantidad de dispositivos electrónicos, como en teléfonos móviles, computadoras, pantallas de plasma, cámaras digitales o equipos de alta tecnología como, por ejemplo, los satélites artificiales.
Estos dispositivos son cada vez más
pequeños, delgados y
fiables gracias, en gran parte, al uso de los condensadores
electrolíticos SMD de tántalo, que han ido sustituyendo a los
condensadores electrolíticos tradicionales. Aunque la mayoría de los
dispositivos electrónicos pueden funcionar con condensadores
electrolíticos normales, los condensadores electrolíticos de tántalo
tienen valores de capacidad eléctrica más exactos y, en especial, son
mucho más pequeños. Esto los hace ideales para las exigencias actuales
de miniaturización de los dispositivos electrónicos. La gran demanda de
estos condensadores ha elevado el precio del tántalo. Un condensador de
tántalo cuesta más que un condensador electrolítico normal de las mismas
características.
Otro campo de aplicación interesante de este metal es el de las comunicaciones ópticas. El niobato de litio (LiNbO3) se usa en guías de onda, moduladores y conmutadores optoelectrónicos o láseres. Este compuesto es clave para poder elaborar redes de fibra óptica más rápidas y eficientes, y así, entre otras cosas, poder disfrutar de conexiones más rápidas a Internet.
COMPOSICIÓN QUÍMICA
La columbita está compuesta por óxidos de niobio, hierro y manganeso [(Fe, Mn) Nb2O6], y la tantalita está compuesta por óxido de tántalo, hierro y manganeso [(Fe, Mn) Ta2O6] en cualquier proporción. Estos óxidos constituyen una solución sólida en ambos minerales. Son escasos en la naturaleza y dan un claro ejemplo de materiales que han pasado de ser considerados simples curiosidades mineralógicas a cruciales para el avance tecnológico debido a sus nuevas aplicaciones.
La columbita y la tantalita son muy similares, con un aspecto oscuro y veteado. En realidad, podríamos decir que se trata del mismo mineral, con la fórmula [(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6]. Si predomina el niobio frente al tantalio tenemos columbita (más ligera), y si predomina el tantalio (en cuyo caso, siendo estrictos, la fórmula sería [(Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6]) tenemos la tantalita, que es más densa. El coltán es el nombre genérico que recibe la mezcla de ambas.
Tantalio
El interés de la explotación del coltán es fundamentalmente poder extraer el tantalio (símbolo químico Ta). Es un metal de transición muy resistente a la corrosión e inerte, por lo cual es
muy valorado como sustituto del platino en la instrumentación. Sin embargo su ‘boom’ llegó con la telefonía móvil. Los condensadores electrolíticos de tantalio son totalmente análogos a los más habituales de aluminio, por ejemplo. Sin embargo, con el tantalio podemos conseguir una mayor capacidad con un menor tamaño. Como los condensadores son vitales en cualquier dispositivo electrónico, a la hora de fabricar dispositivos portátiles interesa que dichos condensadores sean tan pequeños como sea posible.
Sin salir de la electrónica, el tantalio se emplea para fabricar resistencias de alta potencia. Se utiliza también en superaleaciones empleadas en las turbinas de los aviones o los reactores nucleares, así como para recubrir prótesis humanas. Se trata, por todo ello, de un metal imprescindible para la tecnología moderna, aunque hasta el despegue de la ‘electrónica personal’, no se habían necesitado cantidades masivas.
Niobio
Si el tantalio fue bautizado en honor al Tántalo de la mitología griega, su hija Niobe fue la que dio nombre al niobio (símbolo Nb). Esta denominación tiene una razón: el niobio se descubrió precisamente analizando los restos obtenidos de la producción de tantalio. Por lo demás, el niobio es un metal de transición bastante similar al tantalio (se encuentra encima de él en la tabla periódica), aunque más ligero. Sólo una pequeña parte del niobio se usa en electrónica (por tanto, el tantalio es más ‘culpable’ de la moda del coltán). Aun así, sus propiedades lo convierten en un material cotizado.
El niobio se usa en superaleaciones con aplicaciones en la aeronáutica, pero quizá su propiedad más interesante es la superconductividad. Cuando se enfría por debajo de su temperatura crítica (9.2 K, es decir, -264 ºC) su resistencia eléctrica es nula y se puede mantener una corriente eléctrica indefinidamente a través de él. Con esto, se pueden elaborar potentísimos electroimanes, usados por ejemplo en los aparatos de resonancia magnética y en los aceleradores de partículas
TANTALIO
Tantalio - Ta
El tantalio es uno de los compuestos químicos elementales más raros
Propiedades químicas del Tantalio - Efectos del Tantalio sobre la salud - Efectos ambientales del Tantalio
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Tantalio
Elemento
químico cuyo símbolo es Ta, su número atómico es 73 y su peso atómico
180.948. Es un elemento del quinto grupo de la tabla periódica y
pertenece a la serie de los de transición 5d. Se le conocen también estados de oxidación de IV, III y II.
El
metal tantalio se emplea en la fabricación de capacitores para equipo
electrónico, los cuales incluyen radios de banda civil, detectores de
humo, marcapasos cardiacos y automóviles. Se utiliza también en las
superficies para transferencia de calor del equipo de producción en la
industria química, en especial cuando se tienen condiciones
extraordinarias corrosivas. Su inercia química ha hecho que se le hayan
encontrado aplicaciones dentales y quirúrgicas. El tantalio forma
aleaciones con un gran número de metales. Tiene una importancia especial
el ferrotantalio, el cual se agrega a los aceros austeníticos con el
fin de reducir la corrosión intergranular.
El metal es bastante
inerte al ataque con ácidos, excepto al ácido fluorhídrico. Se oxida con
mucha lentitud en soluciones alcalinas. Los halógenos (halogenuros) y
el oxígeno reaccionan con él en caliente, para formar haluros y óxido
correspondientes, con estado de oxidación V. A temperatura elevada
absorbe hidrógeno y se combina con el nitrógeno, el fósforo, el
arsénico, el antimonio, el silicio, el carbono y el boro. El tantalio
forma también compuestos por reacción directa con el azufre, el selenio y
el telurio, a temperaturas elevadas.
Efectos del Tantalio sobre la salud
Puede
ser dañino por inhalación, ingestión o absorción cutánea. Provoca
irritación de los ojos y la piel. El material es irritante de las
membranas mucosas y el tracto respiratorio superior.
No se han
documentado efectos adversos sobre la salud de trabajadores expuestos
industrialmente al tantalio. Dosis masivas de tantalio administradas a
ratas por vía intratraqueal han producido lesiones en el tracto
respiratorio. En contacto con el tejido, el tantalio metálico es inerte.
Efectos ambientales del Tantalio
No
verter el material al medio ambiente sin los adecuados permisos
gubernamentales. Aislar los óxidos de tantalio para prevenir la polución
del medio.
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Otros datos
- Número atómico: 73
- Masa atómica: 180,9479 u
- Símbolo atómico: Ta
- Punto de fusión: 3017° C
- Punto de ebullición: 5458° C
¿Para qué se usa el tantalio?
Las Ventajas de los condensadores de tantalio
Las aplicaciones del tantalio son más conocidas que el nombre del elemento
Nuevas aplicaciones del tantalio que reducirán el consumo eléctrico
.El tantalio es un metal raro de gran densidad y ciertas propiedades resistentes que lo hacen un material de construcción muy buscado. Puedes hallarlo en casi cualquier pieza de electrónico de uso diario, desde hasta , e incluso en finos. Es muy versátil y también se presta a usos militares, como armaduras de vehículos, explosivos y construcción de misiles.
Aleaciones metálicas
Tanques y explosivos
Niobio - Nb
Propiedades químicas del Niobio - Efectos del Niobio sobre la salud - Efectos ambientales del Niobio
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Niobio
Símbolo
Nb, número atómico 41 y peso atómico 92.906. En Estados Unidos este
elemento se llamó originalmente columbio. La industria metalúrgica y los
metalurgistas aún utilizan este nombre antiguo.
La mayor parte
del niobio se usa en aceros inoxidables especiales, en aleaciones de
alta temperatura y en aleaciones superconductoras como Nb3Sn. El niobio también se utiliza en pilas nucleares.
Es
muy inerte a todos los ácidos, menos el fluorhídrico, supuestamente por
tener una película de óxido sobre la superficie. El niobio metálico se
oxida lentamente en solución alcalina. Reacciona con el oxígeno y los
halógenos en caliente para formar los halogenuros y el óxido en estado
de oxidación V, con nitrógeno para formar NbN y con carbono para formar
NbC, así como con otros elementos como arsénico, antimonio, teluro y
selenio.
El óxido Nb2O5, que se funde a 1520º (2768ºF), se disuelve en álcali fundido para formar un niobato complejo soluble, Nb6O198-. Los niobatos normales, entre ellos el NbO43-, son insolubles. El óxido se disuelve en ácido fluorhídrico para producir especies iónicas como NbOF52- y NbOF63-, según la concentración de los iones fluoruro e hidrógeno. El complejo fluorado mayor que puede existir en solución es NbF6-.
Efectos del Niobio sobre la salud
El
niobio, cuando es inhalado, es retenido principalmente en los pulmones,
y secundariamente en los huesos. Interfiere con el calcio como
activador del sistema enzimático. En los animales de laboratorio, la
inhalación de nitruro o pentóxido de niobio resulta en cicatrizaciones
de los pulmones a niveles de exposición superiores a los 40 mg/m3.
ambién llamado columbio, el niobio es el elemento número 41 de la tabla periódica. Es un metal muy peculiar y poco abundante. Bien acostumbrado ya estarás a esta clásica sección de química, así que sin mucho que explicarte, hoy te propongo conocer todas las propiedades, los usos y las características del niobio.
Características generales y propiedades del niobio
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En el año 1734, John Winthrop encontró un extraño mineral en Massachusetts, EE.UU., y lo envió a Inglaterra. Una vez allí, el mineral se expuso en el Museo Británico durante muchos años hasta que en 1801, fue analizado por el químico inglés Charles Hatchett. Tras analizar el mineral, Hatchett encontró en él un nuevo elemento y lo llamó columbio en honor a Columbia, la personificación poética femenina que designa a Estados Unidos en poesía. En el año 1809, el físico químico inglés William Hyde Wollaston lo comparó con varios otros elementos y declaró que en realidad se trataba del tantalio. En 1844, el minerólogo y químico alemán Heinrich Rose, trabajando con muestras de ambos minerales (columbita y tantalita), logró separar estos elementos en formas ácidas, a las cuales llamó ácido nióbico y ácido pelópico, cambiando el nombre del elemento a niobio. Pero la historia no termina allí, sino cuando veinte años más tarde, el químico suizo Jean Charles de Marignac Galissard logró aislar niobio metálico calentando cloruro en una atmósfera de hidrógeno.
El elemento terminó conociéndose como columbio durante más de 100
años en Estados Unidos y niobio en Europa. En 1949, el elemento fue
oficialmente llamado niobio
por dictamen de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. No
obstante, en el sector metalúrgico y las sociedades del metal, muchas
personas siguen refiriéndose a este elemento como columbio.
El niobio es un metal brillante y grisáceo, dúctil,
blando y escaso. Toma un color azulado cuando se lo expone al aire o a
temperatura ambiente durante un determinado período de tiempo. Es un
metal de transición y se sitúa en el grupo 5 de los elementos de la tabla periódica.
Se conocen 18 isótopos de este extraño metal y en las actividades
humanas, es empleado en aleaciones que le dan resistencia, especialmente
con el acero.
Si bien encontrar este elemento es un tanto dificultoso, se lo puede
hallar en minerales, aislar del tantalio y también producir de forma
artificial. En la naturaleza, el niobio se encuentra en minerales de
columbita, sobre todo en regiones de países como Brasil, Canadá, Nigeria
y Rusia.
Otros datos:
¿Para qué se usa el niobio?
El niobio se usa especialmente en el sector de la construcción y la
industria metalúrgica, especialmente en varillas de soldadura por arco y
para estabilizar acero inoxidable. También es ampliamente aplicado en
la construcción de estructuras aéreas avanzadas. Por sus propiedades
superconductoras se lo ha empleado con funciones magnéticas y su uso más popular refiere a la joyería.
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Aplicaciones del Niobio
¿Por qué es un Material Estratégico?
En los aceros para construcción semicalmados, bajos en carbono, el Nb sirve para elevar el límite elástico y la resistencia a la tracción; por ello, su empleo se extiende cada día más como reemplazo de aceros de baja aleación.
El niobio disminuye la templabilidad, por lo que se añade a aceros previamente templados para evitar grietas en procesos como soldadura. En aceros al carbono incrementa la dureza y la fuerza coersiva, por ello se utiliza en las aleaciones para imanes permanentes. El vanadio, manganeso y molibdeno pueden sustituir al Nb como agente aleante en aceros de alta resistencia. Igualmente, el tantalio puede reemplazarlo en aceros inoxidables y de alta resistencia mecánica, pero se requieren dos veces más de Ta para obtener el mismo efecto, por esta razón la industria del acero prefiere el Nb, más económico obtenido a partir del mineral pirocloro.
Dado lo anterior, por su aplicación y servicio final, la industria de la construcción constituye el mayor consumidor de Ferro-Niobio mundialmente; incluso, por años, ha sido usado para aumentar la resistencia mecánica de las barras para hormigón.
La industria siderúrgica proyecta que el consumo de Nb tendrá un continúo crecimiento en el siguiente lustro en las industrias del petróleo, gas y transporte. También se espera un fuerte incremento en la demanda de óxido de Nb y Ferro-Niobio, para aplicaciones nucleares y aeroespaciales.
¿Cómo se Extraen y Procesan?
Ocasionalmente, se encuentran grandes cantidades de elementos y compuestos metálicos concentrados por procesos geológicos en un área pequeña; si después de identificado el sitio, y cuantificado el material, se concluye que la extracción es económicamente rentable, entonces, a estos depósitos de minerales, de interés económico, se les llama ‘mena’ y el lugar donde se encuentran acumulados es denominado un yacimiento.