Мы часть Московского инновационного кластера и инновационной экосистемы

Тантал

Атомный номер:73
Символ обозначения:Ta
Атомная масса:180,947
Плотность:16,6 г/см3
Температура плавления:3014°С

Элемент тантал — прочный тугоплавкий металл, который легко обрабатывать механическим способом. Он имеет светло-серую окраску с легким синеватым отливом.

Этот элемент относят к роду тяжелых металлов и используют в металлургии, ядерной энергетике, а также для производства ювелирных украшений.

Также его используют в медицинских целях, например, для связки сосудов и костей, в качестве материала для наложения шва.

Химический элемент тантал получил свое имя в честь мифического героя Тантала.

тантал

Из-за своей жестокости он был наказан богами. В качестве кары ему были выбраны вечные муки: неутолимое чувство жажды, страха и голода.

Проявлялись эти муки во всей красе: грешник живет в аду, стоя в воде. Над ним нависает скала, которая может упасть в любой момент. Рядом — растут удивительные деревья с сочными плодами, до которых нет возможности дотянуться. Если Тантал хочет утолить жажду, вода резко исчезает. С точки зрения мифологии — это действительно вечные муки.

Первооткрыватель Ta химик Экеберг подобрал элементу соответствующее имя из-за неудачных попыток извлечь чистый металл. Неоднократно он пытался выделить его. Однако все попытки оказались безуспешными, что отразилось на его названии.

В природе он практически не встречается в чистом виде, чаще всего в рудах с ниобием.

Тантал — металл, который был открыт в 1802 году ученым А. Экебергом. Исследования он проводил на финском и шведском минерале. К сожалению, извлечь чистый элемент так и не получилось. В отместку своей неудачи химик и подобрал соответствующее имя.

Долгое время после этого колумбий и тантал считали одним и тем же элементом. Только в 1844 году химик Розе открыл истину.

Тантал — тугоплавкий металл, благодаря кубической объемно-центрированной решетке. Его свойства в общих случаях зависят от количества примесей и показателя чистоты. В частности, водород, кислород и азот влияют на его хрупкость.

Физические свойства тантала:

  • обладает парамагнитными свойствами, пластичностью, упругостью;
  • разрешает проводить обработку на холоде;
  • подвержен деформации до 99 %.

Химические свойства тантала:

  • проявляет небольшую активность в обычной среде;
  • обладает устойчивостью к окислению на воздухе;
  • вступает в реакции с кислотами и газами;
  • реагирует с галогенами.

В чистом виде элемент проявляет устойчивость к жидким металлам и их сплавам. Во время реакции с азотом он превращается в твердый раствор — нитрид тантала. При дальнейшем повышении температуры в условиях вакуума из металла практически с легкостью можно выделить азот.

Валентность тантала имеет стабильное значение: 5. Пятиокись Ta может быть представлена в виде белого (температура до 1320 °C) и серого вещества (температура выше 1320 °C).

Во время реакции с углеродом Ta может образовать такие соединения как твердый раствор углерода в металле, низший и высший карбид углерода. Также на элемент можно влиять такими веществами и соединениями как фтор, соляная кислота, фтористый водород, а также другими растворами и щелочами (HCI, NO, H2S и др.).

Поскольку температура плавления тантала высока, его можно использовать в химической промышленности и металлургии. Например, из тантала можно получить соль танталовой кислоты (ортотанталат, метатанталат, танталат), а при реакции с перекисью водорода — пертанталат. Такие соли используют для целей сегнетоэлектрики.

Также тантал может взаимодействовать с водой, кремнием, бором, селеном и другими элементами под действием температуры.

Зависимость механических свойств тантала от температуры

Температура °С σв σт δ,%
кГ/мм2
25 47,1 40,4 25,3
100 41,7 29,9 24,6
205 39,4 24,9 12,6
316 52 26,6 18,0
427 45,9 23,5 24,3
538 42,1 18,4 16,2
649 31,4 13,3 17,3
760 21,3 11,9 23,1
871 15,6 8,5 32,1
982 15,2 8,7 33,!
1093 11,8 5,7 43,1
1205 10,3 5,3 47,2
1882 6,16 3,2 39,0
2180 3,025 1,51 34,0
2417 2,46 1,24 44,0
2767 1,24 0,86 11,0
2817 0,997 0,80 13,0

Твердость (по Виккерсу) тантала в зависимости от температуры

Температура, °C Слиток плавки,
испытанный в вакууме
Металл очищен электронно-лучевой плавкой, переплавлен в дуговой печи
20 - 89
25 57 -
200 44 -
400 41 82
600 37 73
800 25 37
900 10 -
1000 - 29
1200 - 21