Transcript แร่แทนทาลัม(Ta) และ แร่ไนโอเบียม(Nb)

สมาชิกกล่ มุ ที่ 8
แร่ แทนทาลัม (Ta) และไนโอเบียม (Nb)
1. น.ส. กฤติกา คงชู
2. น.ส. ปนัดดา หนูหนัน
3. น.ส. ปภาดา บุญสิ น
ชั้นมัธยมศึกษาปี ที่
เลขที่ 25
เลขที่ 35
เลขที่ 36
5/4
แร่ แทนทาลัม(Ta) และ แร่ ไนโอเบียม(Nb)
• แทนทาลัม (Ta) และ ไนโอเบียม (Nb) เป็ นธาตุคนละชนิดกัน แต่
มักจะเกิดอยูร่ ่ วมกัน ในสิ นแร่ แทนทาไลต์โคลัมไบต์ (Fe,Mn) (Ta
,Nb)2O6) ซึ่งพบในตะกรันจากการถลุงแร่ ดีบุก
• โคลัมไบต์ เป็ นชื่อแร่ ถ้าเป็ นชื่อธาตุเรี ยก “โคลัมเบียม”
(Columbium) ประเทศอังกฤษและประเทศอื่นๆ ในยุโรปมักจะ
นิยมเรี ยกธาตุน้ ีวา่ “ไนโอเบียม” (Niobium)
• แทนทาไลต์ เป็ นชื่อแร่ หากเป็ นชื่อธาตุเรี ยก
“แทนทาลัม”(Tantalum)
การสกัด แทนทาลัม(Ta) และ ไนโอเบียม(Nb)
ออกจากแร่
1. นาตะกรันดีบุกมาบด และละลายด้วยสารละลายกรดผสม
ระหว่างกรดไฮโดรคลอริ ก (HF) กับกรดซัลฟิ วริ ก (H2SO4 )
2. แล้วเติมเมธิลไอโซบิวทิลคีโทน (MIBK : CH3COC(CH3)3)
Ta และ Nb จะละลายอยูใ่ นชั้นของเมธิ ลไอโซบิวทิลคีโตน
MIBK
การสกัด แทนทาลัม(Ta) และ ไนโอเบียม(Nb)
ออกจากแร่
3. นาไปแยก Ta และ Nb ออกจากกัน โดยเติมกรด H2SO4 เจือ
จางลงไป พบว่า Nb จะละลายอยูใ่ นชั้นของกรด แล้วแยก
สารละลายกรดออกมา ปรับให้เป็ นกลางด้วยสารละลาย NH3
จะได้ตะกอน เมื่อนาไปเผาจะได้ Nb2O5 (ไนโอเมียม (V)
ออกไซด์ ) เกิดขึ้น
การสกัด แทนทาลัม(Ta) และ ไนโอเบียม(Nb)
ออกจากแร่
4. สาหรับ Ta ที่ยงั ละลายอยูใ่ นสารละลายเมธิลไอโซบิวทิลคีโตน
MIBK จะแยกออกโดยผ่านไอน้ าเข้าไปละลาย Ta จะละลายอยู่
ในชั้นของน้ าในรู ปของ H2TaF7 และเติมสารละลาย NH3 จะได้
ตะกอน เมื่อนาไปเผาจะได้ Ta2O5 ( แทนทาลัม (V) ออกไซด์ )
เกิดขึ้น
5. หรื อถ้านา Ta ที่ละลายอยูใ่ นชั้นของน้ ามาเติมสารละลาย KCl
ทาให้ตกผลึกจะได้ K2TaF7
การสกัด แทนทาลัม(Ta) และ ไนโอเบียม(Nb)
ออกจากแร่
6. Ta2O5 และ Nb2O5 สามารถนาไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรม
ต่าง ๆ ได้โดยตรง แต่ถา้ ต้องการสกัดจนได้โลหะ Ta และ Nb
ต้องใช้โลหะ : Ca ทาปฏิกิริยากับ Ta2O5 หรื อ Nb2O5 โดยมี
CaCl2 เป็ นตัวเร่ งปฏิกิริยา ดังปฏิกิริยาต่อไปนี้
การสกัด แทนทาลัม(Ta) และ ไนโอเบียม(Nb)
ออกจากแร่
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น เป็ นดังนี้
CaCl
Ta O (s) + 5Ca(s) → 2Ta(s) + 5CaO(s)
ตะกรัน
CaCl
Nb O (s) + 5Ca(s) → 2Nb(s) + 5CaO(s)
ตะกรัน
โลหะแทนทาลัม (Tantalum) (Ta)
การค้ นพบ
ในปี ค.ศ. 1802 Anders Ekeberg นักเคมีชาวสวีเดนได้
ประกาศว่ า เขาได้ ค้นพบธาตุใหม่ ธาตุหนึ่ง มีสมบัตเิ ป็ นโลหะ
หลังจากการศึกษาตัวอย่ างแร่ ทไี่ ด้ จากสวีเดนและฟิ นแลนด์ เขา
ตั้งชื่อธาตุนีว้ ่ า "tantalum" จาก Tantalus ซึ่งเป็ นตัวละครใน
เทพนิยายกรีก
โลหะแทนทาลัม (Tantalum) (Ta)
-
คณ
ุ สมบัติ
เลขอะตอม คือ 73 เป็ นธาตุที่ 3 ของหมู่ VB ในตารางธาตุ
เลขออกซิเดชันสามัญ คือ + 2 , + 3 , + 5
เป็ นธาตุโลหะทรานซิชัน สี เทาเงิน มีจุดหลอมเหลว 2996 0C
เป็ นโลหะทนไฟ มีความแข็งแรง และมีความเหนียวใกล้เคียงกับ
เหล็กกล้า
ในธรรมชาติจะเกิดรวมอยูก่ บั ยูเรเนียม (U) ไทเทเนียม (Ti) และดีบุก
(Sn) หรื ออาจจะเกิดรวมอยูก่ บั ยูเรเนียม (U) และทอเรี ยม (Th)
โลหะแทนทาลัม (Tantalum) (Ta)
โลหะแทนทาลัม (Tantalum) (Ta)
ประโยชน์
- ใช้ทาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มีในเครื่ องคอมพิวเตอร์ เครื่ องมือ
สื่ อสาร เครื่ องส่ งสัญญาณกันภัย เครื่ องตั้งเวลา
- ใช้ทาโลหะผสมที่ทนความร้อนสูง เพื่อใช้สาหรับทาบางส่ วน
ของลาตัวเครื่ องบิน ทาหัวของจรวดขีปนาวุธ อุปกรณ์ในเตา
ปฏิกรณ์ปรมาณู
- ใช้แทนทาลัม (V) ออกไซด์ (Ta2O5) เคลือบเลนส์ เพื่อให้มี
สมบัติในการสะท้อนแสงได้ดี
โลหะแทนทาลัม (Tantalum) (Ta)
โลหะแทนทาลัม (Tantalum) (Ta)
แหล่ งที่พบ
- ในประเทศไทยพบมากที่ภาคใต้ ตอนกลาง ได้ แก่ จังหวัดตรัง พังงา
ภูเก็ต ระนอง สงขลา ชุ มพร
- ต่ างประเทศพบมากที่ประเทศแคนาดา บราซิล โมซัมบิค ไนจีเรีย
คองโก และอีกหลายประเทศในทวีปแอฟริกาและทวีปยุโรป
โลหะไนโอเบียม (Niobium) (Nb)
การค้ นพบ
ในปี ค.ศ. 1801 Charles Hatchett นักเคมีชาวอังกฤษได้ทา
การวิเคราะห์ ตัวอย่างสิ นแร่ สีดาก้อนหนึ่งไปให้พิพิธภัณฑ์
อังกฤษในปี ค.ศ. 1753 จากรัฐ Connecticut (เป็ นรัฐหนึ่งที่อยูท่ าง
ทิศตะวันออกเฉี ยงเหนือของสหรัฐอเมริ กา) เขาได้พบว่าสิ นแร่ น้ ี
ประกอบด้วยธาตุใหม่ธาตุหนึ่ง ซึ่งเขาตั้งชื่อว่า columbium เพื่อ
เป็ นเกียรติแก่แหล่งที่มาของสิ นแร่ กอ้ นนั้น (สมัยนั้นนิยมเรี ยก
อเมริ กาว่า Columbia)
โลหะไนโอเบียม (Niobium) (Nb)
ในปี ค.ศ. 1844 Rose นักเคมีอีกท่านหนึ่งก็ได้พบธาตุใหม่
ธาตุหนึ่งเช่นกัน ซึ่งเขาเรี ยกว่า niobium จาก Niobe เทพเจ้าแห่ง
Tears และเป็ นธิดาของ Tantalus ในเทพนิยายของกรี ก ในสมัย
นั้นเกิดความสับสนขึ้นระหว่าง columbium, niobium และ
tantalum ซึ่ งต่อมาพบว่าแท้จริ งแล้ว columbium และ niobium
เป็ นธาตุชนิดเดียวกัน แต่แตกต่างไปจาก tantalum
โลหะไนโอเบียม (Niobium) (Nb)
ในปี ค.ศ. 1949 จากที่ประชุม International Union of
Chemistry Congress ณ กรุ งAmsterdam ได้ตกลงเรี ยกชื่อธาตุน้ ี
ว่า niobium ซึ่งเป็ นชื่อยอมรับกันในระดับสากลในปัจจุบนั
อย่างไรก็ตาม ชื่อ columbium ก็ยงั มีคนใช้กนั อยูโ่ ดยเฉพาะอย่าง
ยิง่ โดยนักโลหะวิทยา และชื่อนี้ยงั ปรากฏเสมอในสิ่ งตีพิมพ์
โดยเฉพาะในสิ่ งตีพิมพ์สมัยก่อน
โลหะไนโอเบียม (Niobium) (Nb)
ในปี ค.ศ. 1866 Blomstrand เตรี ยมไนโอเบียมในรู ปธาตุ
อิสระได้เป็ นครั้งแรกโดยรี ดิวซ์ไนโอเบียมคลอไรด์ดว้ ย
ไฮโดรเจน ต่อมา Moissan เตรี ยมธาตุน้ ีได้เช่นกัน โดยรี ดิวซ์ออก
ไซด์ของไนโอเบียมด้วยคาร์บอนในเตาไฟฟ้ า หลังจากนั้น
Goldschmidt ก็สามารถรี ดิวซ์ออกไซด์ของโลหะนี้ดว้ ยผง
อะลูมินมั ได้ Nb เป็ นผลิตผล
โลหะไนโอเบียม (Niobium) (Nb)
-
คณ
ุ สมบัติ
เลขอะตอม คือ 41 เป็ นธาตุที่ 2 ของหมู่ VB ในตารางธาตุ
เลขออกซิเดชันสามัญ คือ +2, +3, +4 และ +5
เป็ นธาตุโลหะทรานซิชัน มีสีเทาเงิน จุดหลอมเหลว 2487 oC
มีความแข็ง และเหนียวใกล้เคียงกับทองแดง
เป็ นตัวนาความร้อนและไฟฟ้ าที่ดี
แปรรู ปได้ง่าย
โลหะไนโอเบียม (Niobium) (Nb)
ประโยชน์
ใช้ทาโลหะผสมที่มีสมบัติพิเศษ เช่น ทนแรงดัน มีความเหนียวไม่
เป็ นสนิม ทนต่อการกัดกร่ อน และนาไฟฟ้ าได้ดีที่อณ
ุ หภูมิต่า
- ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์นิวเคลียร์ ส่วนประกอบ
ของเครื่ องบินและขีปนาวุธได้
- ใช้เป็ นส่ วนผสมในเหล็กกล้าที่ใช้ทาเป็ นท่อส่ งก๊าซ วัสดุ ก่อสร้าง
ในโรงงานเคมี และใช้ทาเลนซ์
-
โลหะไนโอเบียม (Niobium) (Nb)
ผลกระทบจากกระบวนการสกัดแร่ แทนทาไลต์โคลัมไบต์
1. สารละลายทั้งกรดและเบสที่ใช้ในการสกัดอาจปนเปื้ อน
ออกมากับอากาศ น้ า หรื อตะกอน ดังนั้น ก่อนปล่อยน้ าทิ้งลงสู่
สิ่ งแวดล้อมจึงต้องกาจัดสารเจือปน และปรับสภาพน้ าทิ้งให้
เป็ นกลางเสี ยก่อน
ผลกระทบจากกระบวนการสกัดแร่ แทนทาไลต์โคลัมไบต์
2. ตะกรันดีบุก ที่ใช้เป็ นวัตถุดิบ อาจมีสารกัมมันตรังสี เช่น
ยูเรเนียมและทอเรี ยม ปะปนอยูด่ ว้ ย ในกระบวนการทาจึงต้อง
ตรวจสอบปริ มาณสารกัมมันตรังสี ไม่ให้รั่วไหลออกมาและมี
มากเกินค่ามาตรฐาน