ТАНТАЛ — твёрдый, редкий и дорогой

История мифологического Тантала похожа на историю открытия героя нашей статьи.

История

Тантал — металл не только редкий, но и трудноуловимый. Шведский химик Экеберг, исследуя образец руды, открыл новый элемент и назвал его танталом. Окисел металла был очень устойчивым, он словно не мог «напиться» кислотой — так же, как его тезка не мог напиться, стоя по горло в воде.

тантал

Однако оказалось, что это была смесь нового элемента с ниобием.

Чистый элемент удалось выделить только через 40 лет.

Свойства

тантал элементТантал (Tantalum, обозначается в формулах Ta) относится к тяжелым металлам.

Удивительно: при высоких плотности и твердости металл пластичен, как золото. Из него можно вытянуть тонкую проволоку и получить листы, сопоставимые с фольгой по толщине.

Характеристики:

  1. Цвет «свежего» металла голубовато-серебристый; на воздухе быстро покрывается окисной пленкой пентаоксида тантала.
  2. Высокая тугоплавкость (3017 °С); более высокая температура плавления только у вольфрама и рения.
  3. Парамагнитен.
  4. Высокая пластичность сохраняется до -198°С.
  5. Структура кристаллической решетки объемноцентрированная, кубическая.

Химические свойства:

  1. Устойчив к воздействию сильных кислот (серной, азотной, соляной). Упрямый металл «игнорирует» даже «царскую водку».
  2. Менее устойчив к воздействию щелочей.
  3. Защитная пленка Ta2O5 (это единственный стабильный окисел) препятствует коррозии.
  4. Тантал уступает воздействию концентрированной H2SO4, фтору и его соединениям.

Наш герой — отличный газопоглотитель.

Свойства атома
Название, символ, номер Танта́л / Tantalum (Ta), 73
Атомная масса
(молярная масса)
180,94788(2)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d3 6s2
Электроны по оболочкам 2, 8, 18, 32, 11, 2
Радиус атома 149 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 134 пм
Радиус иона (+5e) 68 пм
Электроотрицательность 1,5 (шкала Полинга)
Электродный потенциал −1,12[2]
Степени окисления 5
Энергия ионизации
(первый электрон)
 760,1 (7,88) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 16,65[3] г/см³
Температура плавления 3290 K (3017 °C)[3]
Температура кипения 5731 K (5458 °C)[3]
Уд. теплота плавления 24,7 кДж/моль
Уд. теплота испарения 758 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 25,39[4] Дж/(K·моль)
Молярный объём 10,9 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая
объёмноцентрированая
Параметры решётки 3,310 Å
Температура Дебая 225,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 57,5 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-25-7
Рекомендуем:  ХРОМ - блеск и защита

Сплавы

В основном покупают чистый тантал, но есть в продаже и сплавы.

В их состав входят гафний, ниобий, вольфрам, молибден. Такие сплавы по структуре аналогичны ниобиевым однофазным сплавам.

Больше всего в промышленности востребован сплав с вольфрамом (ТВ-5, ТВ-10, ТВ-15).

Сплавы из карбидов тантала (химическая формула Ta4HfC5) и вольфрама незаменимы для бурения самых твердых пород.

В авиакосмической промышленности весьма востребован бериллид тантала.

Плюсы и минусы

Достоинства Недостатки
Исключительно стойкий к коррозии в химически агрессивных средах Редкоземельный металл  (для получения тонны танталового концентрата нужно «перелопатить» до 3000 тонн минералов).

 

Отличный газопоглотитель
Высокая температура плавления
Отличная совместимость с тканями биологических существ Высокая стоимость
Металл пластичный, прочный и твердый

Минералы, производство

Наш элемент — металл редкий, в природе встречается в виде танталовой руды (общая формула (Fe,Mn) [(Nb,Ta)O3]2.

металл тантал

Предварительный этап для любого способа — получение концентратов из руды.

Есть несколько способов получения чистого продукта:

  1. Карботермический метод.
  2. Na-термическое восстановление из фторидов.
  3. Al-термический метод.
  4. Методом электролиза.
Познавательно: тантал и ниобий — всегда рядом, во всех минералах и рудах; их трудно отличить. Сложность производства в разъединении этих металлов.

Виды продукции:

  • порошок;
  • проволока;
  • прутки;
  • фольга;
  • листы.
Познавательно: в промышленном тантале всегда присутствует ниобий.

Применение

Востребованной продукцией из метала и его сплавов являются:

  1. Теплообменники для атомной промышленности.
  2. Лабораторная посуда (тигли) для химической промышленности.
  3. ВПК — облицовка для кумулятивных снарядов.
  4. Ювелирная промышленность использует оксидные танталовые пленки на своих изделиях.
  5. Изотоп Та182 применяют в работе ядерные физики.

Сплавы находят применение в радиоэлектронике, электровакуумной промышленности для изготовления сухих электролитических конденсаторов, в нагревателях вакуумных печей. Востребованы в химическом аппаратостроении.

тантал использование

Тантал — идеальный материал для медицины. Танталовыми нитями сшивают разрывы тканей в организме, они применяются в кардио-, остео-, нейрохирургии. Металл незаменим в протезировании зубов, изготовлении костных имплантов, хирургических инструментов.

Познавательно: первой «работой» металла было освещение помещений в качестве нити накаливания в лампочке.

Стоимость

Цена высока — 1 килограмм танталового порошка (ТаП МВ-5Б) чистотой 99, 9% стоит 25000 рублей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector