Tantal [] ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ta und der Ordnungszahl 73; im Periodensystem steht es in der fünften Nebengruppe oder Vanadiumgruppe. Es ist ein selten vorkommendes, duktiles, graphitgraues, glänzendes Übergangsmetall. Tantal wird vorwiegend für Kondensatoren mit hoher Kapazität bei gleichzeitig geringer Größe verwendet. Da das Metall ungiftig und in Bezug auf Körperflüssigkeiten inert ist, wird es auch für Implantate, etwa für Knochennägel, eingesetzt.
Geschichte mini|links|Hochreines Tantal als Einkristall sowie in Bruchstücken Das Element wurde 1802 von Anders Gustaf Ekeberg sowohl in einem Tantalit-Erz aus Kimito in Finnland als auch in Yttererde aus Ytterby in Schweden gefunden. Er trennte ein sehr beständiges Oxid (Tantal(V)-oxid) ab, das sich in keiner Säure löste. Diese Unfähigkeit Säure aufzunehmen, auch wenn sie in großer Menge vorhanden ist, veranlasste Ekeberg in Anspielung auf die mythologische Figur des Tantalos, der mitten in einem Teich stehend nicht trinken konnte, das Metall Tantal zu nennen.Anders Gustav Ekeberg: Ueber ein neues Metall, Tantalum, welches zugleich mit der Yttererde in einigen schwedischen Fossilien entdeckt worden ist; nebst einigen Anmerkungen über die Eigenschaften der Yttererde, in Vergleichung mit der Beryllerde. In: Crells Annalen der Chemie. 1, 1803, S. 1–21 ().
Etwas früher, im Jahr 1801, fand Charles Hatchett in einem Erz aus Massachusetts ein ihm unbekanntes Element, das er Columbium nannte.C. Hatchett: An Analysis of a Mineral Substance from North America, Containing a Metal Hitherto Unknown. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 92, 1802, S. 49–66, doi:10.1098/rstl.1802.0005. Die aus den beiden Erzen gewonnenen Oxide wurden 1809 von William Hyde Wollaston verglichen und für Oxide eines einzigen Elementes gehalten. Die gemessenen Unterschiede im spezifischen Gewicht der Oxide erklärte er durch unterschiedliche Oxidationszustände des Elementes.W. H. Wollaston: On the Identity of Columbium and Tantalum. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 99, 1809, S. 246–252, doi:10.1098/rstl.1809.0017. Heinrich Rose untersuchte Tantalit-Erze genauer und vermutete, dass darin zwei weitere Elemente enthalten sind, die er nach den Kindern des Tantalos, Niobe und Pelops Niob und Pelopium nannte.Heinrich Rose: Ueber die Zusammensetzung der Tantalite und ein im Tantalite von Baiern enthaltenes neues Metall. In: Annalen der Physik. 139, 10, 1844, S. 317–341 ().Heinrich Rose: Ueber ein zweites im Tantalit (Columbit) von Baiern enthaltenes neues Metall. In: Annalen der Physik. 69, 1846, S. 115–141 (). Auch weitere Forscher verkündeten, weitere ähnliche Elemente gefunden zu haben, so Hans Rudolph Hermann das Ilmenium (benannt nach dem Ilmengebirge)R. Hermann: Untersuchungen russischer Mineralien. In: Journal für praktische Chemie. 1846, Band 38, Nummer 1, S. 91–123, . und NeptuniumR. Hermann: Fortgesetzte Untersuchungen über die Verbindungen der Metalle der Tantalgruppe, so wie über Neptunium, ein neues Metall. In: Journal für praktische Chemie. 1877, Band 15, S. 105–150 (online)., Franz von Kobell das Dianium (benannt nach Diana)Fr. v. Kobell: Ueber eine eigenthümliche Säure, Diansäure, in der Gruppe der Tantal‐ und Niob‐ verbindungen. In: Journal für praktische Chemie. 1860, Band 79, Nummer 1, S. 291–303 . Schließlich konnten 1864 Christian Wilhelm Blomstrand und 1866 Jean Charles Galissard de Marignac zeigen, dass es in lediglich zwei Elemente, Niob und Tantal real gibt und dass alle weiteren behaupteten Elemente Mischungen dieser beiden Elemente sind.Marignac, Blomstrand, H. St. Claire Deville, Linda Troost, R. Hermann: Tantalsäure, Niobsäure, (Ilmensäure) und Titansäure. In: Analytical and Bioanalytical Chemistry. 1866, Band 5, Nummer 1, S. 384–389, .Marco Fontani, Mariagrazia Costa, Mary Virginia Orna: The Lost Elements. Oxford University Press, 2015, ISBN 978-0-19-938334-4, S. 46–49. Marignac entwickelte 1866 ein Verfahren zur Trennung von Tantal und Niob, das auf der unterschiedlichen Löslichkeit der Salze K2NbOF5 und K2TaF7 in verdünnter Flusssäure beruht.Jean Charles Galissard de Marignac: Recherches sur les combinaisons du niobium. In: Annales de chimie et de physique. 1866, 4, S. 5–75 ().
Nach der Entdeckung des neuen Elements wurde von verschiedenen Chemikern versucht, Tantal auch elementar darzustellen. Der Erste, der elementares Tantal durch Reduktion von Kaliumheptafluorotantalat mit Kalium darstellte, war 1824 Jöns Jakob Berzelius.J.J. Berzelius: Flussspatsaure Tantalsäure und flusspatsaure Tantalsalze, Tantalum und verschiedene seiner Verbindungen. In: Annalen der Physik und Chemie. 4, 1825, S. 6–22 (). Allerdings bestand sein Metall wie das von Rose dargestellte Tantal nur zu 50 % aus Tantal.Werner von Bolton: Das Tantal, seine Darstellung und seine Eigenschaften. In: Z. f. Elektrochem. 11, 1905, S. 45–52 (Referat in: Angew. Chem., 1905, 18, S. 1451–1466, doi:10.1002/ange.19050183603). Henri Moissan versuchte 1902, Tantal im elektrischen Ofen herzustellen, sein Produkt war jedoch durch den enthaltenen Kohlenstoff sehr hart und spröde.Henri Moissan: Sur la préparation du tantale au four electrique et sur ses propriétés. In: Comptes Rendus. 134, 1902, S. 211–215 ().
Der Erste, der reines, duktiles Tantal herstellen konnte, war Werner von Bolton 1903. Er erreichte dies durch Reduktion der glühenden Oxide im Vakuum sowie durch Schmelzen von unreinem Tantalmetall im Vakuum und elektrischem Flammenbogen.Ziemann: Die Tantallampe. Vortrag im Verein deutscher Chemiker, Halle (Saale), 19. März 1905, In: Angew. Chem. 18, 1905, S. 790–800, doi:10.1002/ange.19050182005.
Die erste Anwendung des neuen Elementes war diejenige als Glühfaden in Glühlampen. Der Grund für den Wechsel vom vorher verwendeten Osmium zu Tantal lag darin, dass es leichter zu verarbeiten ist und eine höhere mögliche Nutztemperatur bis zu 2300 °C besitzt. Später wurde es durch Wolfram ersetzt, das einen noch höheren Schmelzpunkt besitzt und damit ein dem Sonnenlicht näheres Lichtspektrum und eine höhere Lichtausbeute ermöglicht.
Im Jahr 1922 wurde mit der Verwendung in Gleichrichtern und ein Jahr später in Radioröhren ein neuer Einsatzzweck für Tantal gefunden.S. I. Venetzkij: Erzählungen über Metalle. Leipzig 1988, ISBN 3-342-00324-3.
Vorkommen mini|links|Tantalit-(Mn) Tantal ist auf der Erde ein seltenes Element, seine Häufigkeit in der kontinentalen Erdkruste beträgt etwa 0,7 ppm.Matthias G. Barth, William F. McDonough, Roberta L. Rudnick: Tracking the budget of Nb and Ta in the continental crust. In: Chemical Geology. Band 165, Nr. 3–4, 2000, S. 197-213, . Tantal zählt zu den refraktären, lithophilen, sowie den inkompatiblen Elementen (HFSE). Dies bedeutet, dass Tantal überwiegend oxidische Minerale bildet, sich vorwiegend in der oberen kontinentalen Erdkruste, weniger im Erdmantel befindet und in Magmaschmelzen sich stark in der Schmelze anreichert. Zudem ist das Element schlecht löslich und immobil und wird daher bei Verwitterung kaum aus dem Gestein gelöst. Der Tantalgehalt von Meerwasser ist deshalb auch sehr gering.Carsten Münker: Tantalum. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 1419–1421.
Die geochemischen Eigenschaften von Niob und Tantal sind so ähnlich, dass die beiden Elemente häufig als „Zwillinge“ bezeichnet werden. Trotzdem ist das Verhältnis von Niob zu Tantal in Gesteinen nicht konstant. So ist dieses Verhältnis in Chondriten, die ähnliche Elementhäufigkeiten wie die gesamte Erde haben, deutlich höher (etwa 19,9) als in der äußeren Silikathülle der Erde (etwa 14). Dies wird nicht auf Tantal, sondern vor allem auf das Niob zurückgeführt, von dem in der Erdkruste deutlich geringere Mengen bekannt sind, als sie eigentlich haben sollte.Carsten Münker, Raúl, O. C. Fonseca, Toni Schulz: Silicate Earth’s missing niobium may have been sequestered into asteroidal cores. In: Nature Geoscience. Band 10, 2017, S. 822–826, . Eine Möglichkeit ist, dass sich dieses Niob im Erdkern befindet, was dadurch verursacht sein könnte, dass Niob unter den Bedingungen, wie sie bei der Entstehung der Erde herrschten, deutlich siderophiler (eisenliebend) gewesen sein könnte als das rein lithophile Tantal und ein Teil des Niobs in den Kern abgesunken ist,J. Wade, B. J. Wood: The Earth's ‘missing’ niobium may be in the core. In: Nature. Band 409, 2001, S. 75–78, .Dongyang Huang, James Badro, Julien Siebert: The niobium and tantalum concentration in the mantle constrains the composition of Earth’s primordial magma ocean. In: PNAS. Band 117, Nr. 45, 2020, S. 27893-27898, . während wahrscheinlich kein Tantal im Kern vorhanden ist.
Tantalerze enthalten in der Regel Niob, jedoch ist die Mineralisation der beiden Elemente sehr unterschiedlich, so dass wirtschaftlich nutzbare Tantalerze nicht unbedingt auch ausreichende Niobmengen enthalten und umgekehrt.Roger H. Mitchell: Primary and secondary niobium mineral deposits associated with carbonatites. In: Ore Geology Reviews. Band 64, 2015, S. 626-641, . Tantal findet sich überwiegend in speziellen, sehr spät in der Schmelze kristallisierenden magmatischen Gesteinen. Hierzu zählen Pegmatit, Seltenmetallgranit, Alkaligranit, Nephelinsyenit und Karbonatit.A. V. Tkachev, D. V. Rundqvist, N. A. Vishnevskaya: Global Metallogeny of Tantalum Through Geological Time. In: Geology of Ore Deposits. Band 61, Nr. 6, 2019, S. 512–529, . Besonders reich an Tantal und die wichtigste Quelle für die Produktion des Elementes sind bestimmte Pegmatite, die als LCT-Pegmatite (Lithium-Caesium-Tantal-Pegmatite) zusammengefasst werden. Die mineralogische Zusammensetzung der tantalreichen Pegmatite ist daber sehr variabel, wobei Tantalit dominiert. Neben diesem und anderen Tantalmineralen enthalten viele Lagerstätten große Mengen Kassiterit.Frank Melcher, Torsten Graupner, Hans-Eike Gäbler, Maria Sitnikova, Friedhelm Henjes-Kunst, Thomas Oberthür, Axel Gerdes, Stijn Dewaele: Tantalum–(niobium–tin) mineralisation in African pegmatites and rare metal granites: Constraints from Ta–Nb oxide mineralogy, geochemistry and U–Pb geochronology. In: Ore Geology Reviews. Band 64, 2015, S. 667–719, . Karbonatite enthalten dagegen meist mehr Niob als Tantal, da sich dieser nur unter sehr speziellen Temperaturbedingungen in Karbonatit anreichern kann.Yu. A. Bagdasarov: On the Geochemistry of Tantalum in the Carbonatite Process. In: Geochemistry International. Band 47, Nr. 2, 2009, S. 163–173, .
Tantal bildet vor allem oxidische Minerale, häufig sind vor allem die orthorhombischen Minerale der Tantalit-Mischkristallreihe der Form M2+Ta2O6, wobei das Metall M vorwiegend Eisen (Tantalit-(Fe)) oder Mangan (Tantalit-(Mn)) ist. Auch Tantalite mit dreiwertigen Ionen wie Stibiotantalit SbTaO4 und Bismutotantalit BiTaO4 sind bekannt. Die tetragonale Modifikation des MTa2O6 wird als Tapiolit bezeichnet, wobei überwiegend Tapiolit-(Fe) und selten Tapiolit-(Mn) vorkommt. Weitere oxidische Tantalminerale sind Wodginit Mn2+Sn4+Ta2O8 und Tantit Ta2O5. Zu den wenigen nicht-oxidischen Tantalmineralen gehören die Eisen-Niob-Tantal-Legierung Jedwabit und Tantalcarbid. Insgesamt sind 2025 56 Tantal-Minerale bekannt. Gediegen kommt Tantal nicht vor.The mineralogy of Tantalum. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 22. Dezember 2025.