Тантал

Много прибыли из небольших деталей

Интересный факт заключается в том, что практически треть производимого тантала уходит под изготовление конденсаторов на основе этого материала. Элемент используется как анод радиоэлектронных емкостей, имеющий форму высокопористой гранулированной таблетки. Преимущество танталовых конденсаторов – продолжительность срока эксплуатации. Однако даже более стойкие изделия со временем приходят к непригодному состоянию.

Несомненно, рынок использованных танталовых конденсаторов не переполнен продукцией, поступающей из военного комплекса, вследствие сложности их реализации. Но изъять емкости из бытовых приборов, для рядового охотника за редкими металлами не проблема.

Танталовые конденсаторы. На самом деле добыча тантала из радиодеталей очень сомнительна

Марок конденсаторов, содержащих танталовые аноды, насчитывается более трех десятков, однако серий при этом, только две: К52 и К53. Следует отметить, что содержание тантала в емкостях варьируется достаточно широко. Нижний предел составляет 80 грамм, тогда как максимальный вес достигает 40 килограмм, обе величины приведены из расчета на тысячу единиц использованной продукции.

Наиболее танталовосодержащими емкостями оказываются изделия марок К52-5 4 и К52-7А. В целом, вся серия конденсаторов К52 содержит более грамма тантала на единицу продукции, за исключением нескольких габаритных моделей. Единственная белая ворона – марка К52-10. В этом изделии отсутствие тантала компенсируется высоким содержанием палладия.

Сплавы на основе тантала

Благодаря особым физическим свойствам данный металл в чистом виде очень часто используется в промышленности. Однако для повышения прочности и устойчивость к высоким температурам могут использоваться сплавы на его основе, добавляться соответствующие легирующие компоненты.

Сплавы тантала могут сохранять твердое состояние при температуре около 1700 градусов. Это необходимо при использовании соединений тантала в энергетической сфере, химической промышленности, производстве приборов повышенной точности и металлургии. Очень часто различные сплавы используются при строении космических ракет.

Следует отметить, что очень часто тантал в сплавах используется не как основа, а как легирующий компонент. Его добавление к различным материалам позволяет добиться повышенной устойчивости к высоким температурам и коррозии.

Схема танталового конденсатора Конденсаторы с танталом

Тантал ТАВ-10 – широко используемый сплав на основе этого металла. Его производят с добавлением вольфрама, количество которого в составе около 10%. Благодаря этому получается материал с улучшенными показателями жаропрочности. Его применяют для производства нагревательных элементов и в медицинских целях, так как его компоненты не раздражают кожный покров человека.

Купить тантал

В компании ТК Урал-Металл вы всегда можете приобрести продукцию из тантала по самым низким ценам на отечественном рынке. Продукция выпускаемая на современном иностранном оборудовании известных марок, с учетом соблюдения международных сертификатов качества ISO, отечественных ГОСТА и ТУ, самая конкурентоспособная во всем Уральском регионе. На сайте компании вы всегда можете заказать: танталовый пруток, танталовый лист, танталовую проволоку, танталовый круг, танталовую ленту, прокат из тантала и многое другое. Все ваши заказы мы принимаем и обрабатываем точно в срок. В нашей компании вы всегда можете приобрести тантал и его сплавы следующих марок: ТВЧ, ТВ, ТН.

Производство тантала

Самыми большими запасами тантала обладает Австралия. Именно это государство по праву считается лидером по производству этого вещества.

Производство тантала в России

В нашей стране уже многие производство тантала лежит на плечах Соликамского магниевого завода. Здесь данный металл получают из лопаритовых концентратов. Они поступают на завод из Ловозерского месторождения. В некоторых случаях для этой цели используется импортное сырье, которое представлено такими веществами, как рутил, колумбит, танталит, стрюверит.

Лидерами в области производства тантала являются Соединенные Штаты Америки, Китай и Япония. В мире насчитывается приблизительно сорок компаний, которые занимаются изготовления такого материала, как тантал. Крупнейшей фирмой по изготовлению этого металла является компания из Соединенных Штатов Америки Cabot Corporation. Ее филиалы открыты на территориях разных стран мира.

Тантал цена за грамм является достаточно не высокой. В среднем производители продают тантал в размере одного грамма за пол доллара. Килограмм обходится сегодня более одной тысячи долларов.

Шлакопортландцемент

Шлакопортландцементом называется искусственно полученное гидравлическое вещество, обладающее вяжущим эффектом.

Огнезащита металлоконструкций

Ни для кого не секрет, что металлу не свойственна горючесть. Однако, не смотря на это, воздействие высоких температур приводит к изменению его твердости, в результате чего металл становится мягким, гибким и в результате способен деформироваться. Все это является причинами, по которым несущая способность металла утрачивается, что может стать причиной обрушения целого здания или его отдельной части во время пожара. Несомненно, это очень опасно для человеческой жизни. Для того, чтобы не допустить такого, при строительстве применяются разнообразные составы, способные сделать металлоконструкцию более устойчивой к высоким температурам.

Металлизированная краска

Настоящего золота или серебра в современных металлических печатных красках, конечно же, нет. Но они очень удачно имитируют благородные металлы, так как на треть состоят из металлических пигментов серебристого или золотистого цвета.

Свойства фенола

Фенолы и их производные содержатся в древесине, торфе, буром и кам. углях, нефтяных остатках. В живой природе фенолы, гл. обр. в виде производных, присутствуют в клетках растений.

Вещества ускоряющие высыхание красок

Сиккативы — соединения свинца, кобальта, марганца и цинка, которые, будучи добавлены в высыхающие масла, ускоряют их высыхание.

Цинкование металла

Для защиты от коррозии сегодня создано большое количество методов. Они направлены на то, чтобы с помощью специальных растворов или веществ на поверхности металлических изделий появлялась тонкая защитная пленка, которая препятствует попаданию на металл кислорода и продуктов, имеющихся в агрессивной среде.

Защита металла от коррозии

Слово коррозия произошло от латинского corrodere. Оно в переводе означает «разъедать». Чаще всего встречается коррозия металла. Однако есть случаи, когда от коррозии страдают и изделия из других материалов.

Тантал
← Гафний | Вольфрам →
73 Nb ↑Ta ↓ Db

Внешний вид простого вещества

Тяжёлый твёрдый металл серого цвета

Свойства атома

Название, символ, номер
Танта́л / Tantalum (Ta), 73

Атомная масса (молярная масса)
180,94788(2) а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация
4f 14 5d 3 6s 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

Степени окисления
5

Энергия ионизации (первый электрон)
760,1 (7,88) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества

Плотность (при н. у.)
16,65 г/см³

Температура плавления
3290 K (3017 °C)

Температура кипения
5731 K (5458 °C)

Уд. теплота плавления
24,7 кДж/моль

Уд. теплота испарения
758 кДж/моль

Молярная теплоёмкость
25,39 Дж/(K·моль)

Молярный объём
10,9 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества

Структура решётки
кубическаяобъёмноцентрированая

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

Эмиссионный спектр

4f 14 5d 3 6s 2

Танта́л — химический элемент с атомным номером 73 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, обозначается символом Ta (лат. Tantalum ). При стандартных условиях представляет собой блестящий серебристо-белый металл (со слабым свинцовым (синеватым) оттенком вследствие образования плотной оксидной плёнки).

Перспективы

Все больше начинают использовать этот умный металл в медицинской промышленности для нужд восстановительной хирургии. Его применяют для изготовления имплантатов. Танталовой пряжей возмещают мускульную ткань, проволока идет для скрепления костей, а нити используют для наложения швов. В связи с крупным перевооружением мировых авиалиний применение тантала для нужд авиастроения продолжит свой рост. Сплавы в авиапромышленности используются для двигателей самолетов. Кроме этого, тантал продолжает активно использоваться для производства вычислительной техники: процессоров, принтеров.

Не уменьшается спрос на этот металл и в химической промышленности. Его широко применяют для производства хлора, пероксида водорода, многих кислот. Химическое машиностроение широко использует его при изготовлении оборудования, контактирующего с агрессивными средами. Самым серьезным потребителем танталовых сплавов остается металлургическая промышленность. Растет спрос на него и в ядерной энергетике, где в основном используют теплопроводность в сочетании с пластичностью и твердостью тантала.

Источники

  • https://aggeil.ru/kolco/kolco-iz-tantala-polnoe-rukovodstvo/
  • https://FB.ru/article/362045/svoystva-i-primenenie-tantala
  • https://ometallah.com/svojstva/tantal-harakteristiki.html
  • https://chem.ru/tantal.html
  • https://calcsbox.com/post/tantalum.html
  • https://k-tree.ru/tools/chemistry/periodic.php?element=Ta
  • https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/tantal.html
  • https://1nerudnyi.ru/tantal-metall-01/
  • https://TheMineral.ru/metally/tantal
  • https://www.metotech.ru/tantal-opisanie.htm
  • https://xlom.ru/vidy-metalloloma/lom-tantala-vidy-loma-stoimost-na-rynke
  • https://ergarda.com/tugoplavkie-metally-i-splavy/tantal/tantalovye-izdeliya.html
  • https://FB.ru/article/361943/chto-takoe-tantal-osobennosti-izdeliya-svoystva-i-primenenie

Приложения

Электроника

Танталовый электролитический конденсатор

В основном тантал как металлический порошок используется в производстве электронных компонентов, в основном конденсаторов и некоторых мощных резисторов . Танталовые электролитические конденсаторы используют тенденцию тантала к образованию защитного оксидного поверхностного слоя с использованием танталового порошка, спрессованного в форму таблетки, в качестве одной «пластины» конденсатора, оксида в качестве диэлектрика и электролитического раствора или проводящего твердого вещества в качестве другая “тарелка”. Поскольку диэлектрический слой может быть очень тонким (тоньше, чем аналогичный слой, например, в алюминиевом электролитическом конденсаторе), высокая емкость может быть достигнута в небольшом объеме. Из-за преимуществ в размере и весе танталовые конденсаторы привлекательны для портативных телефонов , персональных компьютеров , автомобильной электроники и фотоаппаратов .

Сплавы

Тантал также используется для производства различных сплавов с высокими температурами плавления, прочностью и пластичностью. Легированный другими металлами, он также используется в производстве твердосплавных инструментов для металлообрабатывающего оборудования и в производстве суперсплавов для компонентов реактивных двигателей, химического технологического оборудования, ядерных реакторов , деталей ракет, теплообменников, резервуаров и сосудов. Из-за своей пластичности тантал можно втянуть в тонкую проволоку или нити, которые используются для испарения металлов, таких как алюминий . Поскольку тантал устойчив к воздействию жидкостей организма и не вызывает раздражения, он широко используется при изготовлении хирургических инструментов и имплантатов. Например, пористые танталовые покрытия используются при изготовлении ортопедических имплантатов из-за способности тантала образовывать прямую связь с твердой тканью.

Тантал инертен по отношению к большинству кислот, за исключением плавиковой кислоты и горячей серной кислоты , а горячие щелочные растворы также вызывают коррозию тантала. Это свойство делает его полезным металлом для химических реакционных сосудов и труб для агрессивных жидкостей. Теплообменные змеевики для парового нагрева соляной кислоты изготовлены из тантала. Тантал широко использовался в производстве сверхвысокочастотных электронных ламп для радиопередатчиков. Тантал способен улавливать кислород и азот, образуя нитриды и оксиды, и поэтому помогает поддерживать высокий вакуум, необходимый для трубок, когда они используются для внутренних деталей, таких как решетки и пластины.

Другое использование

Биметаллические монеты отчеканены Банком Казахстана с серебряным кольцом и танталовым центром. В них есть Аполлон-Союз и Международная космическая станция.

НАСА использовало тантал для защиты компонентов космических аппаратов, таких как “Вояджер-1” и “Вояджер-2”, от радиации. Высокая температура плавления и стойкость к окислению позволяют использовать этот металл в производстве деталей вакуумных печей . Тантал чрезвычайно инертен и поэтому образует множество коррозионно-стойких деталей, таких как защитные гильзы , корпуса клапанов и танталовые крепежные детали. Из-за его высокой плотности кумулятивный заряд и гильзы пенетратора, образованные взрывчаткой , были изготовлены из тантала. Тантал значительно увеличивает бронепробиваемость кумулятивного заряда из-за его высокой плотности и высокой температуры плавления. Он также иногда используется в драгоценных часах, например, от Audemars Piguet , FP Journe , Hublot , Montblanc , Omega и Panerai . Тантал также очень биоинертен и используется в качестве материала для ортопедических имплантатов. Высокая жесткость тантала заставляет использовать его в качестве высокопористой пены или каркаса с меньшей жесткостью для имплантатов для замены тазобедренного сустава, чтобы избежать защиты от напряжений . Поскольку тантал является цветным немагнитным металлом, эти имплантаты считаются приемлемыми для пациентов, проходящих процедуры МРТ. Оксид используется для изготовления специальных стекол с высоким показателем преломления для объективов фотоаппаратов .

Где применяется тантал?

Данный металл не является массовым, но сфер его использования очень много. В первую очередь это промышленность. Элемент задействуется в металлургии, в пищевом секторе, в обрабатывающих отраслях, радиотехнике, машиностроении и т. д. В строительной сфере этот металл не так востребован именно из-за ограниченности объемов добычи, но отдельные элементы конструкций все же выполняются из этого материала – как правило, метизы, предназначенные для ответственных задач усиления конструкций

Чтобы понять, где используется тантал, важно обращать внимание и на его эксплуатационные свойства. Уже отмечалось, что он может выступать неплохим проводником. Поэтому его используют в качестве сверхпроводника в электротехнике

Поэтому его используют в качестве сверхпроводника в электротехнике

С другой стороны, жаропрочность открывает возможности для его применения в термической обработке других металлов. Благодаря повышенной плотности тантал стал оптимальным решением и в оборонной промышленности. Из него делают снаряды, обладающие высокой пробивной мощностью

Поэтому его используют в качестве сверхпроводника в электротехнике. С другой стороны, жаропрочность открывает возможности для его применения в термической обработке других металлов. Благодаря повышенной плотности тантал стал оптимальным решением и в оборонной промышленности. Из него делают снаряды, обладающие высокой пробивной мощностью.

Применение [ править | править код ]

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

  • жаропрочные и коррозионностойкие сплавы;
  • коррозионно-устойчивую аппаратуру для химической промышленности, фильерные пластины, лабораторную посуду и тигли для получения, плавки, и литья редкоземельных элементов, а также иттрия и скандия;
  • теплообменники для ядерно-энергетических систем (тантал наиболее из всех металлов устойчив в перегретых расплавах и парах цезия);
  • в хирургии листы, фольгу и проволоку из тантала используют для скрепления тканей, нервов, наложения швов, изготовления протезов, заменяющих повреждённые части костей (ввиду биологической совместимости);
  • танталовая проволока используется в криотронах — сверхпроводящих элементах, устанавливаемых в вычислительной технике;
  • в производстве боеприпасов тантал применяется для изготовления металлической облицовки перспективных кумулятивных зарядов, улучшающей бронепробиваемость;
  • тантал и ниобий используют для производства электролитических конденсаторов (более качественных, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, но рассчитанных на меньшее напряжение);
  • тантал используется в последние годы в качестве ювелирного металла, в связи с его способностью образовывать на поверхности прочные плёнки оксида красивых радужных цветов;
  • ядерный изомер тантал-180m2, накапливающийся в конструкционных материалах ядерных реакторов, может наряду с гафнием-178m2 служить источником гамма-лучей и энергии при разработке оружия и специальных транспортных средств.
  • Бюро стандартов США и Международное бюро мер и весов Франции используют тантал вместо платины для изготовления стандартных аналитических разновесов большой точности;
  • Бериллид тантала чрезвычайно твёрд и устойчив к окислению на воздухе до 1650 °C , применяется в авиакосмической технике;
  • Карбид тантала (температура плавления 3880 °C , твёрдость близка к твёрдости алмаза) 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), а также наносится на сопла, форсунки ракет;
  • Оксид тантала(V) используется в ядерной технике для варки стекла, поглощающего гамма-излучение. Один из наиболее широко применяемых составов такого стекла: двуокись кремния — 2 %, монооксид свинца (глёт) — 82 %, оксид бора — 14 %, пятиокись тантала — 2 %;
  • В нумизматике. С 2006 года Национальный банк Казахстана выпускает памятныебиметаллические монеты 100 и 500 тенге из серебра и тантала.

Общие сведения о металле

В природе не существует тантала в чистом виде. Обычно его добывают вместе с другими минералами, схожими с ним по характеристикам. Эта особенность элемента и обусловила его довольно позднее открытие. Но в наши дни существуют эффективные способы выделения тантала, одним из которых является экстракционный метод. Специально для получения металлического материала применяется также электролиз. С помощью графитового тигля основу с содержанием элемента расплавляют, после чего на стенках емкости остается порошок. Дальнейшая технология обработки исходного сырья зависит от того, каким будет применение тантала: ему можно придавать вид слитка, проволоки, листа, детали определенной формы или же оставить в форме смеси для распыления. Популярны и технологии формирования сплавов из порошка тантала. Комбинация с легирующими веществами позволяет усилить отдельные свойства материала.

Нахождение в природе и производство тантала

Тантал, как элемент химии, очень редко попадается в природе, составляет всего 0,0002% от земной коры. Очень реже встречается в чистом виде, очень часто в составе самых разных минералов, в соседстве с иным металлом – ниобием.

Месторождения данного компонента встречаются в многих государствах. Большие месторождения встречаются во Франции, Египте, Китае и Таиланде. Но самые большие залежи данного компонента находятся в Австралии. Тантал добывается в размерах более чем 400 тонн каждый год. При этом необходимость в его применении регулярно возрастает, что связано с увеличением объема производимой электробытовой техники с применением данного метала. Если из этого исходить, встречается систематическая разработка новых месторождений.

У нас в государстве производство тантала сосредоточено на Соликамском магниевом заводе. Металл получают после переработки лопаритовых концентратов. В прочих государствах применяют также прочие минералы, например рутил, стрюверит, танталит и колумбит.

Крупными изготовителями этого металла в мире являются Соединённых Штатов, Япония и КНР. Кол-во изготовителей мирового маштаба не превышает 40 фирм. Стоимость — от 1000 долларов за кг.

Месторождения и добыча

Доля тантала в земной коре – 0,0002 %, что делает его редким металлом. В природе он очень рассеян и присутствует только в виде двух изотопов: тантал 181 и тантал 180. Последний – радиоактивен и совершает полураспад за 1015 лет.

У металла 20 собственных минералов (воджинит, лопарит, колумбит-танталит), и около 60, в которых он часто содержится. Его постоянным спутником является ниобий, он присутствует во всех породах с танталом. Но они довольно редко оказываются пригодны для промышленного освоения. Наиболее используемый минерал – колумбит-танталит.

Производство тантала не всегда выгодное дело. Самые большие месторождения металла находятся в Бразилии, Австралии, Нигерии, США, Франции, Египте. Они также есть в Мозамбике, Таиланде, Демократической Республике Конго, России.

В некоторых странах Африки добыча металла происходит кустарными способами. За владение землями с месторождениями дорогих ископаемых часто происходят вооруженные конфликты. Так как востребованность тантала только увеличивается, он периодически тоже оказывается в центре этих событий. В частности, «танталовыми войнами» за последние десятилетия прославилась Республика Конго. В 2017 году килограмм металла на мировом рынке оценивается примерно в 320 долларов.

Гнев богов

Однако, как известно, у всякого, даже божественного терпения, есть предел. Когда Тантал спрятал золотого пса, украденного у олимпийцев Пандареем, Зевс пришёл в ярость. Он отправил своего посланника Гермеса, что должен был потребовать от царя вернуть собаку.

Однако Тантал заявил, что понятия не имеет, о каком золотом псе идёт речь. Услышав ответ сына, Зевс крайне разозлился, но наказывать не стал, предупредив Тантала, что в следующий раз не обойдётся лишь словами. Увы, тот считал, что может позволить себе не меньше, чем сами боги.

Тантал посчитал, что боги, с которыми он не раз обедал за одним столом, далеко не всеведущие, а потому их крайне легко обмануть. На мой взгляд, так он хотел указать на собственное превосходство, унизив жителей Олимпа.

Но способ, что был выбран им, оказался поистине ужасным. Тантал пригласил в свой дворец богов-олимпийцев, заявив, что приготовит прекрасные блюда для пиршества. В качестве мяса он использовал своего сына Пелопа, которого убил и разрезал на куски.

Когда боги оказались за столом, во дворце повисло жуткое молчание. Одна лишь Деметра, богиня плодородия, что находилась в вечной печали из-за похищения своей дочери, потянулась к блюду и откусила небольшую часть. Боги были в ярости.

Ошеломлённые поступком Тантала, они воскресили его сына. Часть левого плеча, что досталась Деметре, была заменена слоновой костью. С тех пор у потомков Пелопа всегда было заметно белое пятно на плече.

Хьюгом Таравалем «Пир, данный богам Танталом», 1767 годМестонахождение: Большой Трианон в Версале, Франция

История

Тантал был обнаружен в Швеции в 1802 году Андерсом Экебергом в двух образцах минералов – одном из Швеции и другом из Финляндии. Годом ранее Чарльз Хэтчетт открыл колумбий (ныне ниобий), а в 1809 году английский химик Уильям Хайд Волластон сравнил его оксид, колумбит с плотностью 5,918 г / см 3 , с оксидом тантала, танталитом с плотностью 7,935 г. / см 3 . Он пришел к выводу, что эти два оксида, несмотря на разницу в измеренной плотности, были идентичны, и сохранил название тантал. После того, как Фридрих Велер подтвердил эти результаты, было решено, что колумбий и тантал являются одним и тем же элементом. Этот вывод был оспорен в 1846 году немецким химиком Генрихом Роузом , который утверждал, что в образце танталита есть два дополнительных элемента, и назвал их в честь детей Тантала : ниобий (от Ниобы , богини слез) и пелопий ( от Пелопса ). Предполагаемый элемент «пелопий» позже был идентифицирован как смесь тантала и ниобия, и было обнаружено, что ниобий идентичен колумбию, уже обнаруженному в 1801 году Хэтчеттом.

Различия между танталом и ниобием были недвусмысленно продемонстрированы в 1864 году Кристианом Вильгельмом Бломстрандом и Анри Этьеном Сент-Клер Девиль , а также Луи Дж. Тростом , который определил эмпирические формулы некоторых из их соединений в 1865 году. швейцарский химик Жан Шарль Галиссар де Мариньяк в 1866 году доказал, что существует только два элемента. Эти открытия не мешали ученым публиковать статьи о так называемом ильмении до 1871 года. Де Мариньяк был первым, кто произвел металлическую форму тантала в 1864 году, когда он восстановил хлорид тантала, нагревая его в атмосфере водорода . Ранние исследователи были только в состоянии произвести нечистый тантал, и первый относительно чистый пластичный металл был произведен Вернером фон Болтон в Шарлоттенбург в 1903. Провода , сделанный с металлическим танталом были использованы для электрической лампочки нитей , пока вольфрам не заменил его широкое применение.

Название тантал произошло от имени мифологического Тантала , отца Ниобы в греческой мифологии . По сюжету, он был наказан после смерти, будучи приговорен к тому, чтобы стоять по колено в воде с прекрасными фруктами, растущими над его головой, и то и другое вечно мучило его. (Если он наклонился, чтобы выпить воду, она стекала ниже того уровня, которого он мог достичь, а если он потянулся за фруктом, ветви выскользнули из его хватки.) Андерс Экеберг писал: «Этот металл я называю танталом … отчасти в аллюзии. к его неспособности при погружении в кислоту поглощать любые вещества и насыщаться ».

В течение многих десятилетий, коммерческая технология для отделения тантала от ниобия включала фракционную кристаллизацию из гептафторотанталата вдали от калия oxypentafluoroniobate моногидрата, процесс , который был обнаружен Галиссаром де Мариньяка в 1866. Этого метод был вытеснен экстракцией растворителя из фторсодержащих растворы тантала.

Химические свойства

При нормальных условиях тантал малоактивен, на воздухе окисляется лишь при температуре свыше 280 °C, покрываясь оксидной плёнкой Ta2O5; с галогенами реагирует при температуре свыше 250 °C. При нагревании реагирует с С, В, Si, P, Se, Те, H2O, СО, CO2, NO, HCl, H2S.

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

В отношении химической устойчивости к реагентам, тантал подобен стеклу. Тантал нерастворим в кислотах и их смесях, кроме смеси плавиковой и азотной кислот; его не растворяет даже царская водка. Реакция с плавиковой кислотой идёт только с пылью металла и сопровождается взрывом. Очень устойчив к воздействию серной кислоты любой концентрации и температуры (при 200 °C металл корродирует в кислоте лишь на 0,006 миллиметра в год), устойчив в обескислороженных расплавленных щелочных металлах и их перегретых пара́х (литий, натрий, калий, рубидий, цезий).

Электронная схема тантала

Одинаковую электронную конфигурацию имеют атом тантала и +1W, +2Re, +3Os, +4Ir

Порядок заполнения оболочек атома тантала (Ta) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на ‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14

Тантал имеет 73 электрона, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

10 электронов на 3d-подуровне

6 электронов на 4p-подуровне

2 электрона на 5s-подуровне

10 электронов на 4d-подуровне

6 электронов на 5p-подуровне

2 электрона на 6s-подуровне

14 электронов на 4f-подуровне

3 электрона на 5d-подуровне

Степень окисления тантала

Атомы тантала в соединениях имеют степени окисления 5, 4, 3, 2, 1, -1, -3.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

5+Ta 4+Ta 3+Ta 2+Ta 1+Ta 1-Ta 3-Ta

Ta 0

Валентность Ta

Атомы тантала в соединениях проявляют валентность V, IV, III, II, I.

Валентность тантала характеризует способность атома Ta к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Ta

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома Ta эти числа имеют значение N = 5, L = 2, Ml = 0, Ms = ½

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

Результат:

Получение

Основным сырьём для производства тантала и его сплавов служат танталитовые и лопаритовые концентраты, содержащие около 8 % Та2О5, а также 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.

Для получения 1 тонны танталового концентрата необходимо переработать до 3000 тонн руды.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий