Основное ТанталТекст на темуСоли, минералы
ТАНТАЛ (Tantalum; по имени мифологического фригийского царя Тантала), Та — хим. элемент V группы периодической   системы   элементов; ат. н. 73, ат. м. 180,9479. Пластичный металл серо-стального цвета с синеватым оттенком. Наиболее типична для Т. степень окисления + 5; известны также соединения со степенями окисления — 1, + 1, + 2, + 3 и + 4.  Природный Т.  состоит из стабильного изотопа  181Та и радиоактивного изотопа 180Та с периодом полураспада 1012 лет. Получены 15 радиоактивных изотопов. Т. впервые обнаружил    (1802)    швед,    химик А. Г. Экеберг в минералах Скандинавского   полуострова.   Вследствие близости физико-хим. св-в тантал и ниобий всегда сопутствуют друг другу, и их долго считали идентичными. В чистом виде Т. получил (1903) нем. химик В. фон Болтон. Пром. произ-во Т. началось в 1922 (США). 
 
Содержание Т. в земной коре 2 < 10-4 %. Т. в природе  встречается   совместно с ниобием в виде изоморфных танталитов и ниобатов, Известно более 100 минералов, содержащих тантал. Основные из них: колумбит-танталит, микролит, лопарит, некоторые титановые минералы (напр., ильменорутил). Большинство танталовых руд содержит  значительное  количествониобия. Кристаллическая решетка Т.объемноцентрированная кубическаяс периодом а — 3,3025 А. Плотность 16,65 г/см9; tпл 2996° С; tкип 53009 С;температурный коэфф.   линейного расширения (град   ): 6,55 х 10-6 (т-ра 0-100° С); 6,6 х 10-6 (т-ра 0-500° С) и 8,0 х 10—6 (т-ра 20-1500° С); коэфф. теплопроводности   (при  комнатной т-ре) 0,130 кал/см х сек х град. Удельная     теплоемкость     (кал/г-град): 0,03322  (т-ра 0° С);  0,03364  (т-ра 100° С); 0,03495 (т-ра 400° С); 0,03679 (т-ра 800° С); 0,03873 (т-ра 1200° С); 0,04078 (т-ра 1600° С) и 0,044 (т-ра 2000° С). Удельное электрическое сопротивление  (мком х см),  12,4 (т-ра 18° С); 54 (т-ра 1000° С);  71 (т-ра 1500° С) и 87 (т-ра 2000° С). Скрытая теплота  плавления  6,9  ккал/молъ; теплота испарения  составляет   180 ккал/г-атом.     Твердость    90—150 кгс/мм2 при чистоте  99,95—99,9%; твердость после электроннолучевой или зонной плавки 70—90 кгс/мм2, при т-ре  1200° С   она составляет 20 кгс/мм2. Предел прочности Т. высокой чистоты 19—23 кгс/мм2; предел текучести 18,4 кгс/мм2; относительное удлинение 36—38%; относительное сужение поперечного сечения около 90%. В зависимости от содержания примесей предел прочности достигает 126 кгс/мм2. С повышением т-ры предел прочности снижается до 5кгс/мм2 при т-ре 1550° С и до 3,6 кгс/мм2 при т-ре 1980° С. Модуль упругости   19 000 кгс/мм2;   модуль сдвига 7000 кгс/мм2; коэфф. сжимаемости  0,52-10 6   см2/кгс.   
 
Переход из пластичного состояния в хрупкое не обнаружен вплоть   до т-ры — 250 ° С . Температура рекристаллизации 1050 — 1500° С в зависимости от чис-стоты и степени деформации. Ионизационный потенциал 7,3 ± 0,3 эв. Работа выхода электронов 4,1 эв. эна Т-ра перехода в сверхпроводящее состояние 4,38 К. Сечение захвата тепловых нейтронов 21,3 барн/атом. Металлический Т. стоек в й большинстве  агрессивных сред, вт. ч. в «царской водке». Взаимодействует с плавиковой к-той, с расплавами щелочей, с серной и ортофосфорной к-тами выше т-ры 50—100° С. Стойкость металлического Т. обусловлена наличием на поверхности тонкой прочной пленки пятиокиси Та205. 
 
Способностью разрушать такую пленку обладают ионы фтора, серный ангидрид и расплавы щелочей. Т. в значительных количествах абсорбирует   водород,   кислород   и азот. Стоек на холоду в среде воздуха. При нагревании выше т-ры 300° С начинает окисляться, на поверхности образуется пористый слой пятиокиси Т. с амфотерными св-вами, преим. кислотными. С основаниями пяти-окись Т. образует соли, к-рые являются производными    гипотетической танталовой к-ты,— танталаты. Т. взаимодействует с фтором при комнатной т-ре, с хлором — выше т-ры 250° С, с бромом — выше т-ры 300° С, с йодом не взаимодействует вплоть до т-ры красного каления. Углерод и углеродсодержащие газы при т-ре 1200—1400° С взаимодействуют с Т. с образованием карбидов. При т-ре ~ 500° С  образуются  гидриды.   Т. не взаимодействует с газообразным хлористым водородом до т-ры 400° С, а с бромистым водородом — до т-ры 375° С. Образует интерметаллические соединения преим. с переходными металлами   VII—VIII    и   металлами Hie — IVe подгрупп периодической системы элементов. Т. стоек к действию некоторых расплавленных металлов,  напр.   висмута — до т-ры 980° С, свинца — до т-ры 1000° С. 
 
Переработка рудного сырья на металлический   Т.   включает   получение концентратов, содержащих до 40— 65% Та2Об (гравитационным обогащением с последующей электромагнитной или электростатической сепарацией, флотацией или с применением  комплексных  магнитно-химических методов); вскрытие концентратов (сплавлением со щелочами или разложением  к-тами,  в  частности плавиковой), в результате к-рого получают тантал и сопутствующий ему ниобий в виде окислов, хлоридов или фтористых компл. солей; разделение соединений тантала и ниобия (жидкостной экстракцией органическими реагентами, дробной кристаллизацией комплексных фтористых соединений, ректификацией хлоридов, а также разделением с помощью ионообменных смол); получение металлического Т. из его соединений (электролизом расплавленных фтористых сред; восстановлением натрием из комплексных фтористых солей, в частности из K2TaF7; восстановлением галогенидов магниевой стружкой или натрием; термической диссоциацией галогенидов). 
 
Обычно Т. получают в виде танталового порошка чистотой 98—99%. Чтобы получить металл в компактном виде, прибегают к спеканию предварительно спрессованных заготовок прямым пропусканием тока при т-ре 2500— 2700° С или косвенным нагреванием при т-ре 2200—2500° С в вакууме; при этом чистота металла повышается до 99,9—99,95%. J Для получения больших слитков и для рафинирования применяют электровакуумную плавку в дуговых печах с расходуемым электродом и в электроннолучевых печах. В процессе вакуумного переплава общее содержание кислорода, азота и углерода снижается от 0,1—0,5 до 0,01—0,05%. Для произ-ва стержней высокой чистоты и изготовления монокристаллов прибегают к зонной плавке. Т. подвергают обработке давлением на холоду (ковке, прокатке, штампованию, экструзии, волочению), получая прутки, проволоку, листы, трубы и фасонные изделия. Чтобы снять напряжения, в процессе деформирования изделий осуществляют промежуточный отжиг в высоком вакууме или в среде очищенного инертного газа при т-ре 1200—1650° С . Т. обладает хорошей свариваемостью, в связи с чем применяют различные виды дуговой сварки в аргоне или гелии, перспективна сварка электронным пучком. 
 
Возможна пайка спец. припоями с соблюдением мер предосторожности. Т. можно покрывать  нержавеющими сталями и тугоплавкими металлами и сплавами, обрабатывать резанием (при наличии смазки). Области применения Т. определяются благоприятным сочетанием высокой температуры плавления, пластичности, прочности, свариваемости,  коррозионной  стойкости, теплопроводности, способности поглощать газы и низкой упругости пара. Основное количество Т. (60— 75%) используют в электровакуумной технике: он служит материалом для геттеров, анодов, сеток и др. и деталей электронных ламп. В электротехнической пром-сти Т. применяют для изготовления нагревателейэлементов конструкций (экранов, контактов и др.) печей, эксплуатируемых при т-ре выше 1700° С в вакууме или среде инертного газа; для изготовления электролитических конденсаторов, выпрямителей. 
 
Около 20—30% металла используют в произ-ве деталей хим. аппаратуры. Т.— заменитель платины в произ-ве лабораторной посуды, аналитических разновесов. Из Т. изготовляют прядильные фильеры, служащие для получения нитей искусственного шелка. Т. используют в качестве легирующей добавки при произ-ве высокопрочных, коррозионностойких и жаропрочных сталей и спец. сплавов. Соединения Т. (напр., фтористые комплексные соли) применяют в качестве катализаторов, пятиокись тантала используют в произ-ве стекол и керамики со спец. свойствами. См. также Тантала сплавы.
 
Характеристика элементов. Тантал являются металлам , но в состоянии окисления +5 проявляют неметаллические качества. Он почти не образуют катионов, но известно довольно большое количество сложных анионов, куда входят этот элемент. 
Свойства простых веществ и соединений. По своему свободному состоянию и по химическим взаимодействиям члены подгруппы VB — тантал — резко отличаются от сурьмы и висмута.
Металл — тантал — очень тугоплавок, тверд, химически малоактивен. Кристаллизуются в кубической объемноцентрированной решетке. Химическая активность примерно одинакова с ниобием .
Ни вода, ни большинство кислот на него не действуют. На воздухе он покрыт плотным слоем  оксидов, который  препятствует при обычной температуре их дальнейшему взаимодействию даже с такими активными химическими реагентами, как кислород, галогены и сера. Только довольно значительное нагревание способно вывести его из столь пассивного состояния. На тантал даже «царская водка» — смесь, способная растворять золото, не действует. Он может раствориться только в еще более грозной смеси плавиковой и азотной кислот. Взаимодействие с водородом идет довольно легко, однако при поглощении водорода этим металлам определенных соединений не образуется. Состав максимально насыщенных водородом продуктов приближается к формуле ЭН, т. е. на каждый атом металла приходится один атом водорода. Если рассматривать свойства металлов в состоянии со степеньюьокисления +5, нужно отметить следующее: оксиды — плотные, устойчивые, инертные вещества. По размерам атома и иона тантал и ниобия близки друг к другу. Это отражается и на свойствах оксидов, температура образования которых у ниобия и тантала высокая, как и температура плавления оксидов, а высшие оксиды Nb2Os и Та205 практически нерастворимы в воде. Кислотные свойства гидроксидов выше, чем в подгруппе титана, и падают от ванадия к танталу. Гидроксид ванадия— слабая кислота, а тантала — соединения амфотерные. Так как у этого элемента не заполнены -орбитали, то значит он способty образовывать комплексные соединения. Взаимодействуя со смесью азотной и плавиковой кислот, он даёт комплексы типа H(TaF6] .
Получение и использование. Тантал получают из полиметаллических руд, содержащих железотитанцирконий и др.  Его превращают в пентоксиды Та205 или пентагалогениды, а затем восстанавливают до металла водородом, кальцием или
алюминотермическим способом получают ферротантал. Тантал обладают ценным сочетанием качеств. Химическая инертность позволяет его использовать в высоко агрессивных средах, вплоть до атомных реакторов, а так же в костной и пластической хирургии. Он нисколько не вредит деятельности живых тканей организма. Тонкие пластинки и проволока из тантала—ценнейший медицинский материал. Танталовые заплаты черепа, скрепление костей и даже сшивание нервов стали возможны благодаря такому удивительному свойству этого металла. Смесь Ta2Os с Fe203 предложено использовать для ускорения свертываемости крови.
Применение тантала позволило резко расширить ассортимент сталей и сплавов. Самые твердые сплавы делают из карбида тантала с добавкой никеля в качестве цементирующей добавки. Эти сплавы настолько тверды, что оставляют царапины даже на алмазе, который считается эталоном твердости. 
 
Лит.: Самсонов Г. В.,Константин о в В. И. Тантал и ниобий. М., 1959; Горощенко Я. Г. Химия ниобия и тантала. К.
Также читают на тему Тантал.
Главная- (Tantalum; по имени мифологического фригийского царя Тантала), Та — хим. элемент
История- В 1802 химик Экеберг выделил из нее новый элемент.
Металлургия- Чаще используют в качестве легирующего элемента в специальных сталях.
Сплавы- Сплавы на основе тантала. У Тантала сплавов высокая т-ра плавления (~ 3000° С)
Химические свойства- Исключительная химическая стойкость , уступает только благородным м.
С этим часто ищут.
Ванадий-Ниобий-Тантал-Дубний