Тантал (элемент)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Тантал  — металл серого цвета со слабым свинцовым оттенком.

[править] История

Тантал открыт в 1802 г. шведским химиком А. Г. Экебергом.

Пластичный металлический тантал впервые получен немецким учёным В. Больтеном в 1903 г.

[править] Происхождение названия

Элемент назван по имени героя древнегреческой мифологии Тантала, из-за трудностей его получения в чистом виде.

[править] Физические свойства

Обладает высокой температурой плавления (3000°С), цвет в чистом виде серо-стальной, плотность 16,6, несмотря на твердость пластичен, как золото.

[править] Химические свойства

При нормальных условиях тантал малоактивен, на воздухе окисляется лишь при температуре свыше 280 °C, покрываясь защитной плёнкой Ta₂O₅; с галогенами реагирует при температуре свыше 250 °C. При нагревании реагирует с С, В, Si, P, Se, Те, Н₂О, СО, СО₂, NO, HCI, H₂S.

Химически чистый тантал исключительно устойчив к действию жидких щелочных металлов, большинства неорганических и органических кислот, а также многих другтх агрессивных сред (за исключением расплавленных щелочей).

В отношении химической устойчивости к реагентам, тантал подобен стеклу. Тантал нерастворим в кислотах и их смесях, его не растворяет даже царская водка. Растворим только в смеси плавиковой и азотной кислот. Реакция с плавиковой кислотой идет только с пылью металла и сопровождается взрывом. Очень устойчив к воздействию серной кислоты любой концентрации и температуры, устойчив в обескислороженных расплавленных щелочных металлах и перегретых парах их -(литий, натрий, калий, рубидий, цезий-133).

[править] Токсикология

ПДК 5 мг/м³.

[править] Распространённость

Среднее содержание тантала (по массе):

• в земной коре 2,5·10⁻⁴ %
• в ультраосновных породах 1·10⁻⁶ %
• в основных породах 4,8·10⁻⁵ %
• в кислых породах 3,5·10⁻⁴ %

[править] Нахождение в природе

В природе встречается в виде двух изотопов: ¹⁸¹Та (99,9877 %) и ¹⁸⁰Та (0,0123 %).

Известно около 20 собственно минералов тантала  — серия колумбит  — танталит, воджинит, лопарит и др. и более 60 минералов, содержащих тантал. Все они генетически связаны с эндогенным минералообразованием. В минералах тантал всегда находится совместно с ниобием вследствие сходства их физических и химических свойств. Тантал  — типично рассеянный элемент, т. к. изоморфен со многими химическими элементами. Месторождения тантала приурочены к гранитным пегматитам, карбонатитам и щелочным расслоенным интрузиям.

[править] Получение

Основным сырьём для производства Тантала и его сплавов служат танталитовые и лопаритовые концентраты, содержащие около 8 % Та₂О₅, 60 % и более Nb₂O₅. Концентраты разлагают кислотами или щелочами, лопаритовые  — хлорируют. Разделение Та и Nb производят с помощью экстракции. Металлический тантал обычно получают восстановлением Ta₂O₅ углеродом, либо электрохимически из расплавов. Компактный металл производят вакуумно дуговой, плазменной плавкой или методом порошковой металлургии.

[править] Применение

Первоначально использовался для изготовления проволоки для ламп накаливания. Сегодня из тантала и его сплавов изготовляют:

• коррозионно-устойчивую аппаратуру для химической промышленности, фильеры, лабораторную посуду и тигли для получения, плавки, и литья редкоземельных элементов, а так же иттрия и скандия.
• теплообменники для ядерно-энергетических систем (тантал наиболее из всех металлов устойчив в перегретых расплавах и парах цезия-133)
• В хирургии листы, фольгу и проволоку из тантала используют для скрепления тканей, нервов, наложения швов, изготовления протезов, заменяющих повреждённые части костей (ввиду биологической совместимости).
• Карбид тантала применяется в производстве твёрдых сплавов (смеси карбидов вольфрама и тантала  — марки с индексом ТТ, для тяжелейших условий металлообработки и ударно поворотного бурения крепчайших материалов (камень, композиты),

температура плавления карбида 3880 градусов Цельсия.

• Тантал и ниобий используют для производства электролитических конденсаторов высокой удельной емкости (но тантал позволяет производить более качественные конденсаторы).
• Тантал используется в последние годы в качестве ювелирного металла, в связи с его способностью образовывать на поверхности прочные пленки оксида любого цвета.
• Тантал-182 используется в ядерно-физических лабораториях МВД.

Ядерный изомер тантал-180m2 накапливающийся в конструкционных материалах атомных реакторов может наряду с гафнием-178m2 служить источником гамма-лучей и энергии при разработке оружия и специальных транспортных средств. Бериллид тантала чрезвычайно тверд и устойчив к окислению на воздухе до 1650 °C, применяется в авиакосмической технике.

Пятиокись тантала используется в атомной технике для варки стекла поглощающего гамма-излучение. Один из наиболее широко применяемых составов такого стекла (кремния двуокись — 2 %,монооксид свинца (глет) — 82 %,оксид бора — 14 %, пятиокись тантала — 2 %).

[править] Ссылки

• Тантал на Webelements
• Тантал в Популярной библиотеке химических элементов