التنتالوم، خصائصه وسبائكه. الخصائص الفيزيائية أين يوجد التنتالوم؟

التنتالوم عنصر كيميائي بشحنة نووية تبلغ 73، وفي الظروف العادية يكون معدنًا رماديًا.

وجود التنتالوم في الطبيعة

ويتواجد في الطبيعة على شكل نظيرين: المستقر 181 تا (99.9877%) والمشع بنصف عمر 10 12 سنة 180 تا (0.0123%).

يُعرف حوالي 20 معدنًا فعليًا من التنتالوم - سلسلة الكولومبيت - التانتاليت، الفودجينيت، اللوباريت، المانجانوتانتاليت وغيرها. وأكثر من 60 معدنًا يحتوي على التنتالوم. وترتبط جميعها بتكوين المعادن الداخلية. في المعادن، يوجد التنتالوم دائمًا مع النيوبيوم بسبب تشابه خصائصهما الفيزيائية والكيميائية. التنتالوم هو عادة عنصر نادر، لأنه متماثل مع العديد من العناصر الكيميائية. تقتصر رواسب التنتالوم على البغماتيت الجرانيت والكربوناتيت والتدخلات ذات الطبقات القلوية.

• في القشرة الأرضية 2.4 10 −4%
• في الصخور فوق المافية 1·10−6%
• في الصخور الأساسية 4.8·10 −5%
• في الصخور الحمضية 3.5 10 −4%
• في الصخور شبه الحمضية 7·10 −4%

الخصائص الفيزيائية للتنتالوم

له نقطة انصهار عالية (3015 درجة مئوية)، اللون في صورته النقية هو الفولاذ الرمادي، كثافته 16.6، وعلى الرغم من صلابته فهو مطاوع مثل الذهب.

في درجات الحرارة العادية، التنتالوم مستقر في الهواء. يتم ملاحظة بداية الأكسدة عند تسخينها إلى 200 - 300 درجة مئوية. فوق 500 درجة، تحدث الأكسدة السريعة مع تكوين أكسيد Ta 2 O 5.

يحتوي التنتالوم على شبكة مكعبة مركزية الجسم (أ = 3.296 Å)؛ نصف القطر الذري 1.46 Å، نصف القطر الأيوني Ta 2+ 0.88 Å، Ta 5+ 0.66 Å؛ الكثافة 16.6 جم/سم3 عند 20 درجة مئوية؛ ر 2996 درجة مئوية؛ درجة حرارة كيب 5300 درجة مئوية؛ السعة الحرارية المحددة عند 0-100 درجة مئوية 0.142 كيلوجول/(كجم ك)؛ الموصلية الحرارية عند 20-100 درجة مئوية 54.47 واط/(م ك). معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي 8.0·10 -6 (20-1500 درجة مئوية)؛ مقاومة كهربائية محددة عند 0 درجة مئوية 13.2·10 -8 أوم·م، عند 2000 درجة مئوية 87·10 -8 أوم·م. عند 4.38 K يصبح موصلًا فائقًا. التنتالوم هو بارامغناطيسي، قابلية مغناطيسية محددة 0.849·10 -6 (18 درجة مئوية). التنتالوم النقي هو معدن مطاوع يمكن معالجته بالضغط في البرد دون تصلب كبير. يمكن تشويهه بمعدل تخفيض يصل إلى 99% دون التلدين المتوسط. لم يتم اكتشاف انتقال التنتالوم من الحالة اللدنة إلى الحالة الهشة عند التبريد إلى -196 درجة مئوية. معامل مرونة التنتالوم هو 190 H/m2 (190·10 2 كجم قوة/مم2) عند 25 درجة مئوية. تبلغ قوة الشد للتنتالوم الملدن عالي النقاء 206 MN/m2 (20.6 كجم/مم2) عند 27 درجة مئوية و190 MN/m2 (19 كجم/مم2) عند 490 درجة مئوية؛ الاستطالة النسبية 36% (27 درجة مئوية) و20% (490 درجة مئوية). تبلغ صلابة برينل للتنتالوم المعاد بلورته النقي 500 مليون / م 2 (50 كجم / مم 2). خصائص التنتالوم تعتمد إلى حد كبير على نقائه؛ شوائب الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والكربون تجعل المعدن هشًا.

الخواص الكيميائية للتنتالوم

في الظروف العادية، يكون التنتالوم غير نشط في الهواء، ولا يتأكسد إلا عند درجات حرارة أعلى من 280 درجة مئوية، ويصبح مغطى بطبقة واقية من Ta 2 O 5؛ يتفاعل مع الهالوجينات عند درجات حرارة أعلى من 250 درجة مئوية. عند تسخينه، فإنه يتفاعل مع C، B، Si، P، Se، Te، H 2 O، CO، CO 2، NO، HCl، H 2 S.

التنتالوم النقي كيميائيًا مقاوم بشكل استثنائي للمعادن القلوية السائلة، ومعظم الأحماض العضوية وغير العضوية، بالإضافة إلى العديد من البيئات العدوانية الأخرى (باستثناء القلويات المنصهرة).

من حيث المقاومة الكيميائية للكواشف، التنتالوم يشبه الزجاج. التنتالوم غير قابل للذوبان في الأحماض ومخاليطها، حتى الماء الملكي لا يذوبه. قابل للذوبان فقط في خليط من أحماض الهيدروفلوريك والنيتريك. يحدث التفاعل مع حمض الهيدروفلوريك فقط مع الغبار المعدني ويصاحبه انفجار. إنه مقاوم جدًا لتأثيرات حمض الكبريتيك بأي تركيز ودرجة حرارة، ومستقر في المعادن القلوية المنصهرة غير المؤكسجة وأبخرتها شديدة الحرارة - (الليثيوم، الصوديوم، البوتاسيوم، الروبيديوم، السيزيوم -133).

من الخصائص المميزة للتنتالوم قدرته على امتصاص الغازات: الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين. تؤثر الشوائب الصغيرة لهذه العناصر بشكل كبير على الخواص الميكانيكية والكهربائية للمعدن. عند درجات الحرارة المنخفضة، يتم امتصاص الهيدروجين ببطء عند درجة حرارة حوالي 500 درجة مئوية، ويتم امتصاص الهيدروجين بأقصى سرعة، ولا يحدث الامتزاز فحسب، بل يتم أيضًا تكوين مركبات كيميائية - الهيدريدات (TaH). يجعل الهيدروجين الممتص المعدن هشًا، ولكن عند تسخينه في فراغ فوق 600 درجة مئوية، يتم تحرير كل الهيدروجين تقريبًا ويتم استعادة الخواص الميكانيكية السابقة.

يمتص التنتالوم النيتروجين بالفعل عند درجة حرارة 600 درجة مئوية؛ وعند درجة حرارة أعلى، يتكون نيتريد TaN، الذي يذوب عند 3087 درجة مئوية.

يتفاعل الكربون والغازات المحتوية على الكربون (CH 4، CO) عند درجات حرارة عالية تتراوح من 1200 إلى 1400 درجة مئوية مع المعدن لتكوين كربيد صلب ومقاوم للحرارة (ينصهر عند 3880 درجة مئوية).

مع البورون والسيليكون، يشكل التنتالوم بوريدًا وسيليكا صلبًا ومقاومًا للحرارة: TaB 2 (ينصهر عند 3000 درجة مئوية) وNaSi 2 (ينصهر عند 3500 درجة مئوية).

التنتالوم مقاوم لعمل أحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك والنيتريك والفوسفوريك والأحماض العضوية بأي تركيز في البرد وعند 100 - 150 درجة مئوية. يتفوق التنتالوم على النيوبيوم في مقاومته لأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك الساخنة. يذوب التنتالوم في حمض الهيدروفلوريك ويكون مكثفًا بشكل خاص في خليط من أحماض الهيدروفلوريك والنيتريك.

التنتالوم أقل استقرارا في القلويات. تؤدي المحاليل الساخنة للقلويات الكاوية إلى تآكل المعدن بشكل ملحوظ؛ وفي القلويات المنصهرة والصودا تتأكسد بسرعة لتكوين ملح الصوديوم لحمض التانتاليك.

الحصول على التنتالوم

المواد الخام الرئيسية لإنتاج التنتالوم وسبائكه هي مركزات التانتاليت واللوباريت التي تحتوي على حوالي 8% Ta2O5، 60% أو أكثر Nb2O5. تتحلل المركزات بواسطة الأحماض أو القلويات، بينما يتم معالجة مركزات اللوباريت بالكلور. ويتم فصل Ta وNb باستخدام الاستخراج. يتم عادة الحصول على التنتالوم المعدني عن طريق اختزال Ta 2 O 5 بالكربون، أو بطريقة كهروكيميائية من المصهورات. يتم إنتاج المعدن المضغوط عن طريق القوس الفراغي أو ذوبان البلازما أو تعدين المساحيق.

يقع أكبر مستودع لخام التنتالوم في العالم، Greenbushes، في أستراليا في ولاية أستراليا الغربية، على بعد 250 كم جنوب بيرث.

جزء كبير من الشوائب في التنتالوم في٪ لا يزيد عن
ملحوظة (النيوبيوم) 0.05	يا (الأكسجين) 0.01	نا (الصوديوم) 0.0002	من (المنجنيز) 0.0001	القصدير (القصدير) 0.0001
الحديد (الحديد) 0.0015	ن (النيتروجين) 0.01	ملغم (مغنيسيوم) 0.0002	المشارك (الكوبالت) 0.0001	الكروم (الكروم) 0.0005
تي (التيتانيوم) 0.0005	ج (الكربون) 0.005	آل (الألومنيوم) 0.0005	ني (نيكل) 0.0003	الزركونيوم (الزركونيوم) 0.0005
سي (سيليكون) 0.0015	ح (الهيدروجين) 0.0005	الكالسيوم (الكالسيوم) 0.001	النحاس (النحاس) 0.0005	ث (التنغستن) 0.01

تطبيقات التنتالوم

تم استخدامه في الأصل لصنع الأسلاك للمصابيح المتوهجة.

تم استخدام التنتالوم لأول مرة في 1900 - 1903. لتصنيع الخيوط المتوهجة في المصابيح الكهربائية، ولكن في وقت لاحق، في 1909 - 1910، تم استبدالها بالتنغستن.

ارتبط الاستخدام الواسع النطاق للتنتالوم بتطور تكنولوجيا الفراغ الكهربائي، والتي تضمنت إنتاج هندسة الراديو ومعدات الرادار والأشعة السينية.

يتمتع التنتالوم بمزيج من الخصائص القيمة (نقطة انصهار عالية، وانبعاثية عالية، والقدرة على امتصاص الغازات) التي تجعل من الممكن استخدامه لتصنيع أجزاء معدات التفريغ الكهربائية. تُستخدم القدرة على امتصاص الغازات للحفاظ على فراغ عميق في أنابيب الراديو وأجهزة التفريغ الكهربائية الأخرى.

تُستخدم صفائح وقضبان التنتالوم في تصنيع "التجهيزات الساخنة" (الأجزاء الساخنة) - الأنودات والشبكات والكاثودات الساخنة بشكل غير مباشر وأجزاء أخرى من المصابيح الإلكترونية، وخاصة مصابيح المولدات القوية.

وبالإضافة إلى المعادن النقية، تستخدم سبائك التنتالونيوم والبيوم لنفس الأغراض.

في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات، أصبح استخدام التنتالوم لتصنيع المكثفات الإلكتروليتية ومقومات التيار مهمًا. هنا، يتم استخدام قدرة التنتالوم على تكوين طبقة أكسيد مستقرة أثناء الأكسدة الأنودية. يكون فيلم الأكسيد مستقرًا في الإلكتروليتات الحمضية ويمرر التيار فقط في الاتجاه من الإلكتروليت إلى المعدن. المقاومة الكهربائية للفيلم Ta 2 O 5 في الاتجاه الذي لا يوصل فيه التيار عالية جدًا (7.5 - 10 12 أوم. سم) ، وثابت العزل الكهربائي للفيلم هو 11.6.

تتميز مكثفات التنتالوم ذات الإلكتروليت الصلب بقدرة عالية بأحجام صغيرة، ومقاومة عزل عالية (2-3 مرات أعلى من مكثفات الألومنيوم)، ومقاومة الفيلم. اللوحة الإيجابية لهذه المكثفات مصنوعة على شكل قرص مضغوط من مسحوق التنتالوم ومتكلس في بيئة محايدة عند درجة حرارة عالية. السطح الفعال لمثل هذا الجهاز اللوحي المسامي هو 50 - 100 مرة أكبر من السطح الهندسي، مما يجعل من الممكن الحصول على أبعاد إجمالية صغيرة جدًا للمكثف بسعة كبيرة نسبيًا. يتم وضع اللوحة الموجبة في مبيت مملوء بالكهرباء، والذي يعمل كلوحة سلبية متصلة بالمبيت. تم إنتاج المكثفات من نوع ETO بأربعة أنواع: ETO-1 (ETO-S)، ETO-2، ETO-3، ETO-4. المكثفات من النوع ETO-1، المخصصة للاستخدام في المعدات للأغراض الحرجة بشكل خاص، تحمل اسم ETO-S. هناك أيضًا مكثفات من النوعين ET وETN: التنتالوم الإلكتروليتي والتنتالوم الإلكتروليتي غير القطبي. يمكن استخدام المكثفات في نطاق واسع من درجات الحرارة من -80 إلى +200 درجة مئوية. تستخدم مكثفات التنتالوم على نطاق واسع في محطات الراديو والمعدات العسكرية المختلفة والأجهزة الأخرى.

إن مقاومة التنتالوم للتآكل في الأحماض والبيئات الأخرى، جنبًا إلى جنب مع الموصلية الحرارية العالية والليونة، تجعله مادة هيكلية قيمة للمعدات في الصناعات الكيميائية والمعدنية. يعمل التنتالوم كمادة مغزال (بدلاً من البلاتين) لتشكيل الألياف في إنتاج الحرير الصناعي.

التنتالوم هو أحد مكونات السبائك المقاومة للحرارة المختلفة لتوربينات الغاز الخاصة بالمحركات النفاثة. يؤدي خلط الموليبدينوم والتيتانيوم والزركونيوم والألومنيوم والنحاس مع التنتالوم إلى تحسين خصائص هذه المعادن وسبائكها بشكل كبير.

يتم تضمين كربيدات التنتالوم في بعض درجات كربيدات السيرميت المعتمدة على كربيد التنجستن والمستخدمة في قطع الفولاذ. يستخدم التنتالوم كمادة مضافة لصناعة السبائك في الفولاذ. يتم تضمين التنتالوم أيضًا في العديد من أنواع الفولاذ المقاوم للحرارة (على سبيل المثال، لتوربينات الغاز)، وكذلك في الفولاذ المغنطيسي والأدوات.

يستخدم التنتالوم على شكل أسلاك وصفائح في الطب - في جراحة العظام والجراحة التجميلية (ربط العظام، "رقع" تلف الجمجمة، والخياطة، وما إلى ذلك). المعدن لا يهيج الأنسجة الحية على الإطلاق ولا يضر بالوظائف الحيوية للجسم.

في التخليق العضوي، يتم استخدام بعض مركبات التنتالوم (أملاح الفلورايد المعقدة، والأكاسيد) كمحفزات.

اليوم، يتم استخدام التنتالوم وسبائكه لصنع:

• سبائك مقاومة للحرارة ومقاومة للتآكل.
• المعدات المقاومة للتآكل المستخدمة في الصناعة الكيميائية، والقوالب، والأواني الزجاجية المختبرية والبوتقات لإنتاج وصهر وصب العناصر الأرضية النادرة، وكذلك الإيتريوم والسكانديوم؛
• المبادلات الحرارية لأنظمة الطاقة النووية (التنتالوم هو الأكثر استقرارًا بين جميع المعادن في المنصهرات شديدة الحرارة وأبخرة السيزيوم 133) ؛
• في الجراحة، يتم استخدام الصفائح والرقائق والأسلاك المصنوعة من التنتالوم لتثبيت الأنسجة والأعصاب والخياطة وتصنيع الأطراف الاصطناعية التي تحل محل الأجزاء التالفة من العظام (بسبب التوافق البيولوجي)؛
• يستخدم كربيد التنتالوم (نقطة الانصهار 3880 درجة مئوية) في إنتاج السبائك الصلبة (خليط من كربيد التنغستن والتنتالوم - درجات مع مؤشر TT، لأصعب ظروف تشغيل المعادن والحفر الدوراني من أقوى المواد (الحجر، المواد المركبة );
• في إنتاج الذخيرة، يتم استخدام التنتالوم لتصنيع البطانة المعدنية ذات الشحنات ذات الشكل الواعد التي تعمل على تحسين اختراق الدروع؛
• يتم استخدام التنتالوم والنيوبيوم لإنتاج مكثفات إلكتروليتية ذات سعة نوعية عالية (لكن التنتالوم يسمح بإنتاج مكثفات ذات جودة أعلى)؛
• تم استخدام التنتالوم في السنوات الأخيرة كمعدن مجوهرات نظرًا لقدرته على تشكيل أفلام أكسيد متينة من أي لون على السطح؛
• يستخدم التنتالوم 182 في مختبرات الفيزياء النووية التابعة لوزارة الداخلية.
• يمكن لأيزومر التنتالوم النووي -180 م 2، الذي يتراكم في المواد الهيكلية للمفاعلات النووية، أن يعمل، إلى جانب الهافنيوم - 178 م 2، كمصدر لأشعة جاما والطاقة في تطوير الأسلحة والمركبات الخاصة.

بيريلد التنتالوم صلب للغاية ومقاوم للأكسدة في الهواء حتى 1650 درجة مئوية، ويستخدم في هندسة الطيران.

ويستخدم خامس أكسيد التنتالوم في التكنولوجيا النووية لصهر الزجاج الذي يمتص إشعاعات جاما. واحدة من التركيبات الأكثر استخدامًا لهذا الزجاج هي: ثاني أكسيد السيليكون - 2٪، أول أكسيد الرصاص (الضوء) - 82٪، أكسيد البورون - 14٪، خامس أكسيد التنتالوم - 2٪.

التنتالوم (عنصر كيميائي) التنتالوم (عنصر كيميائي)

تانتالوس (lat. التنتالوم، بعد التنتالوس الأسطوري (سم.التنتالوم (في الأساطير)))، تا (اقرأ "التنتالوم")، عنصر كيميائي رقمه الذري 73، كتلته الذرية 180.9479. يتكون التنتالوم الطبيعي من النظير المستقر 181 تا (99.988% بالكتلة) والمشع 180 تا (0.0123%، ت 1/2 10 13 سنة). تكوين طبقتين إلكترونيتين خارجيتين 5 س 2 ص 6 د 3 6 ثانية 2 . حالة الأكسدة +5، في كثير من الأحيان +4، +3، +2 (التكافؤ V، IV، III و II). يقع في المجموعة VB، في الفترة السادسة من الجدول الدوري للعناصر.
نصف القطر الذري 0.146 نانومتر، نصف قطر أيونات Ta 5+ (رقم التنسيق 6) - 0.078 نانومتر، Ta 4+ - 0.082 نانومتر، Ta 3+ أيون - 0.086 نانومتر. طاقات التأين المتتابعة 7.89، 16.2 فولت. دالة عمل الإلكترون هي 4.12 فولت. السالبية الكهربية حسب بولينج (سم.بولينج لينوس) 1,5.
تاريخ الاكتشاف
اكتشفه الكيميائي السويدي أ. إيكيبيرج عام 1802 (سم.إيكيبيرج أندرس جوستاف). حتى عام 1844، كان التنتالوم يعتبر مجموعة متنوعة من الكولومبيوم، عندما اكتشف الكيميائي الألماني جي. (سم.روز (العلماء الألمان، الإخوة))أثبت أننا نتحدث عن عنصرين مختلفين لهما خصائص مماثلة.
تم الحصول على معدن التنتالوم لأول مرة في 1903-1905 بواسطة V. von Bolton.
التواجد في الطبيعة
المحتوى الموجود في القشرة الأرضية هو 2.5·10-4% وزناً. لا يتم العثور عليه في شكل حر، وعادة ما يصاحب النيوبيوم. جزء من المعادن: التانتاليت الكولومبيت والبيروكلور. كيف يتم احتواء حجر القصدير كشوائب؟ (سم.الحجري).
إيصال
يبدأ الإنتاج الصناعي للتنتالوم بإثراء المواد الخام. يتم بعد ذلك إذابة مركزات التانتاليت (الكولومبيت) أو البيروكلور المحضر بمحتوى إجمالي من Ta 2 O 5 وNb 2 O 5 في حمض الهيدروفلوريك ومن ثم يتم الحصول على فلوروتانتالات K 2 TaF 7 وفلورونيوبات K 2 NbF 7 ثم يتم فصل الأملاح عن طريق التبلور الجزئي المتكرر. في الآونة الأخيرة، تم استخدام الاستخراج بشكل متزايد لفصل النيوبيوم والتنتالوم.
للحصول على المعدن من K 2 TaF 7، يتم استخدام ثيرميا الصوديوم:
ك 2 TaF 7 +5Na=Ta+2KF+5NaF.
يتم بعد ذلك تلبيد مسحوق التنتالوم الناتج في الفراغ في أفران القوس الكهربائي أو أفران شعاع الإلكترون.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
معدن رمادي فضي لامع، مع شبكة مكعبة مركزية للجسم من النوع a-Fe ( أ= 0.3296 نانومتر). نقطة الانصهار 3014 درجة مئوية، نقطة الغليان 5500 درجة مئوية، الكثافة 16.60 كجم/دم3. تتميز بالخمول الكيميائي العالي والمعادن الثقيلة. لا يتفاعل مع الأكسجين في درجة حرارة الغرفة (سم.الأكسجين)الهالوجينات (سم.الهالوجين)الأحماض (سم.الأحماض)والقلويات ( سم.القلوي). ويتأكسد بالأكسجين فقط عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية، مكونًا أكسيد Ta 2 O 5.
عندما يتم دمج Ta 2 O 5 مع أكاسيد مختلفة، يتم الحصول على التنتالات - أملاح meta-HTaO 3 الافتراضية، وortho-H 3 TaO 4 وأحماض polytantalic H 2 O Xتا 2 او 5 .
بالإضافة إلى أكسيد Ta2O5، يشكل التنتالوم أيضًا ثاني أكسيد TaO2.
عند تسخينه، يشكل التنتالوم خماسي الهاليدات TaHal 5 مع الهالوجينات. عن طريق تقليل TaHal 5 (Hal=Cl, Br أو I) يتم الحصول على رباعيات الهاليدات TaHal 4. يتم تحلل خماسيات التنتالوم (باستثناء خماسي الفلورايد) بسهولة بالماء. بالفعل عند درجات حرارة أعلى من 200-250 درجة مئوية، تتسامى هذه الخماسيات.
في وجود بخار الماء والأكسجين، يشكل TaCl 5 أوكسي كلوريد TaOCl 3.
من خلال التفاعل مع الجرافيت، فإنه يشكل كربيدات Ta 2 C وTaC - وهي مركبات صلبة ومقاومة كيميائيًا ومقاومة جدًا للحرارة. يحتوي نظام Tl - C على ثلاث مراحل ذات تركيبة متغيرة. يتصرف التنتالوم بشكل مشابه في الأنظمة التي تحتوي على الفوسفور والنيتروجين والزرنيخ. عندما يتفاعل التنتالوم مع الكبريت، يتم تصنيع الكبريتيدات: TaS 2 وTaS 3.
طلب
المبادلات الحرارية والسخانات والبوتقات لصهر المعادن بالفراغ مصنوعة من التنتالوم. يستخدم في صناعة المكثفات الإلكتروليتية والأجزاء المهمة من الأجهزة الإلكترونية.
نظرًا لتوافقه الحيوي الجيد مع الأنسجة البشرية الحية، يتم استخدامه في الأطراف الاصطناعية للعظام. من الممكن إنشاء طبقات مقاومة للتآكل من نيتريد التنتالوم TaN. يعمل كمادة مضافة لصناعة السبائك لبعض أنواع الفولاذ (سم.فُولاَذ). تنتاليات الليثيوم هو متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف جيد (سم.الكهربائية الحديدية).

القاموس الموسوعي. 2009 .

انظر ما هو "التنتالوم (عنصر كيميائي)" في القواميس الأخرى:

التنتالوم (باللاتينية التنتالوم)، تا، العنصر الكيميائي للمجموعة الخامسة من النظام الدوري لمندليف؛ العدد الذري 73، الكتلة الذرية 180.948؛ المعدن رمادي اللون مع لون رصاصي قليلاً. ويوجد في الطبيعة على شكل نظيرين: 181Ta المستقر... ... الموسوعة السوفيتية الكبرى

التنتالوم: التنتالوم عنصر كيميائي. تانتالوس، ملك سيبيلوس في فريجيا. تانتالوس هو حفيد تانتالوس الأكبر. مصنع JSC "Tantal" في ساراتوف. تانتالوس هو أحد مقرات إقامة رئيس الاتحاد الروسي على ضفاف نهر الفولغا في... ... ويكيبيديا

- (لاتينية تانتالوس، تانتالوس اليونانية). في الأساطير: الملك الفريجي، الذي أدخله جوبيتر إلى مائدة الآلهة، ولكن لإفشائه أسرارًا إلهية في العالم السفلي، عوقب بحقيقة أن الفاكهة تتدلى فوقه والماء يصل إلى ذقنه، بمجرد... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

التنتالوم (عنصر) عنصر كيميائي. تانتالوس (أساطير) ملك سيبيلوس في فريجيا. تانتالوس (ابن بروتيوس) (أو ثيستس) حفيد تانتالوس الأكبر. مصنع JSC "Tantal" في ساراتوف ... ويكيبيديا

- (التنتالوم)، Ta، عنصر كيميائي من المجموعة الخامسة من النظام الدوري، العدد الذري 73، الكتلة الذرية 180.9479؛ معدن، نقطة انصهار 3014shC. يستخدم في الهندسة الكيميائية، طب الأطراف الاصطناعية للعظام (مادة متوافقة حيوياً)، إلخ. التنتالوم... ... الموسوعة الحديثة

- (الرمز Ta)، معدن نادر، لامع، رمادي مزرق، عنصر كيميائي اكتشف عام 1802. مصدره الرئيسي هو تنتاليت الكولومبيت. يستخدم التنتالوم، وهو صلب ولكن قابل للسحب، في شكل أسلاك وفي المكونات الكهربائية... القاموس الموسوعي العلمي والتقني

التنتالوم (كيميائي)- التنتالوم، Ta، عنصر كيميائي من المجموعة الخامسة من الجدول الدوري، العدد الذري 73، الوزن الذري 180.9479؛ معدن، نقطة الانصهار 3014 درجة مئوية. يستخدم في الهندسة الكيميائية، طب الأطراف الاصطناعية للعظام (مادة متوافقة حيويا)، الخ.... ... القاموس الموسوعي المصور

التنتالوم- تا العنصر الكيميائي. على سبيل المثال تستخدم في تصنيع المفاعلات النووية، كمؤشر إشعاعي، إلخ. [أ.س. قاموس الطاقة الإنجليزي الروسي. 2006] موضوعات الطاقة بشكل عام مرادفات تا EN التنتالوم ... دليل المترجم الفني

73 الهافنيوم ← التنتالوم → التنغستن ... ويكيبيديا

أ؛ م [اليونانية التنتالوس] عنصر كيميائي (تا)، وهو معدن صلب مقاوم للحرارة ذو لون رمادي فولاذي (يستخدم في الطب والتكنولوجيا). ◊ عذاب التنتالوس. العذاب الناجم عن التفكير في الهدف المنشود والوعي باستحالة تحقيقه. ● البطل…… القاموس الموسوعي

التنتالوم- معدن رمادي فاتح مع لون مزرق قليلاً. من حيث الحراريات (نقطة الانصهار حوالي 3000 درجة مئوية)، فهو في المرتبة الثانية بعد التنغستن والرينيوم. يتم الجمع بين القوة والصلابة العالية مع الخصائص البلاستيكية الممتازة. يتناسب التنتالوم النقي جيدًا مع المعالجات الميكانيكية المختلفة، ويمكن ختمه بسهولة ومعالجته في أنحف الصفائح (حوالي 0.04 مم) والأسلاك.

يحتوي التنتالوم على شبكة مكعبة مركزية الجسم (أ = 3.296 Å)؛ نصف القطر الذري 1.46 Å، نصف القطر الأيوني Ta 2+ 0.88 Å، Ta 5+ 0.66 Å؛ الكثافة 16.6 جم/سم3 عند 20 درجة مئوية؛ ر 2996 درجة مئوية؛ درجة حرارة كيب 5300 درجة مئوية؛ السعة الحرارية المحددة عند 0-100 درجة مئوية 0.142 كيلوجول/(كجم ك)؛ الموصلية الحرارية عند 20-100 درجة مئوية 54.47 واط/(م ك). معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي 8.0·10 -6 (20-1500 درجة مئوية)؛ مقاومة كهربائية محددة عند 0 درجة مئوية 13.2·10 -8 أوم·م، عند 2000 درجة مئوية 87·10 -8 أوم·م.

عند 4.38 K يصبح موصلًا فائقًا. التنتالوم هو بارامغناطيسي، وحساسية مغناطيسية محددة 0.849·10 -6 (18 درجة مئوية). التنتالوم النقي هو معدن مطاوع يمكن معالجته بالضغط في البرد دون تصلب كبير. يمكن تشويهه بمعدل تخفيض يصل إلى 99% دون التلدين المتوسط. لم يتم الكشف عن انتقال التنتالوم من حالة ليونة إلى حالة هشة عند التبريد إلى -196 درجة مئوية.

يبلغ المعامل المرن للتنتالوم 190 ساعة/م2 (190·10 2 كجم قوة/مم2) عند 25 درجة مئوية. تبلغ قوة الشد للتنتالوم الملدن عالي النقاء 206 MN/m2 (20.6 كجم/مم2) عند 27 درجة مئوية و190 MN/m2 (19 كجم/مم2) عند 490 درجة مئوية؛ الاستطالة النسبية 36% (27 درجة مئوية) و20% (490 درجة مئوية). تبلغ صلابة برينل للتنتالوم المعاد بلورته النقي 500 مليون / م 2 (50 كجم / مم 2). خصائص التنتالوم تعتمد إلى حد كبير على نقائه؛ شوائب الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والكربون تجعل المعدن هشًا.

التنتالوم. العنصر الكيميائي، الرمزتا (لاتيني التنتالوم، التنتالوم الإنجليزي، التنتالوم الفرنسي، التنتالوم الألماني). لديه رقم تسلسلي 73، الوزن الذري 180.948، الكثافة 16.60 جم/سم3، نقطة الانصهار 3015 درجة ج- درجة الغليان 5300 درجة مئوية.

التنتالوم معدن رمادي اللون مع لون مزرق قليلاً. في درجات الحرارة العادية، التنتالوم مستقر في الهواء. يتم ملاحظة بداية الأكسدة عند تسخينها إلى 200-300 درجة مئوية فوق 500 درجة تحدث الأكسدة السريعة لتكوين أكسيدتا 2 او 5 .

من الخصائص المميزة للتنتالوم قدرته على امتصاص الغازات: الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين. تؤثر الشوائب الصغيرة لهذه العناصر بشكل كبير على الخواص الميكانيكية والكهربائية للمعدن. عند درجات الحرارة المنخفضة، يتم امتصاص الهيدروجين ببطء، عند درجة حرارة تقريبية 500 درجة يتم امتصاص الهيدروجين بأقصى سرعة، ولا يحدث الامتزاز فحسب، بل تتشكل أيضًا مركبات كيميائية - الهيدريدات (TaH). الهيدروجين الممتص يجعل المعدن هشًا، لكن عند تسخينه في الفراغ يكون أعلى 600 درجة يتم إطلاق كل الهيدروجين تقريبًا ونفس الشيءالخصائص الميكانيكية يتم استعادتها.

التنتالوم يمتص النيتروجين بالفعل في 600 درجة ج- عند درجات الحرارة المرتفعة يتكون النتريدتان ، الذي يذوب عند 3087° شمالاً.

الكربون والغازات المحتوية على الكربون (CH 4 , CO) عند درجات حرارة عالية 1200-1400 درجة يتفاعل C مع المعدن لتكوين كربيد TaC الصلب والمقاوم للحرارة (ينصهر عند 3880 درجة مئوية).

مع البورون والسيليكون، يشكل التنتالوم بوريدًا صلبًا ومقاومًا للحرارة: TaB 2 (يذوب عند 3000 درجة مئوية) وNaSi 2 (يذوب عند 3500 درجة مئوية).

التنتالوم مقاوم للعملالهيدروكلوريك، الكبريتيك، النيتروجين والأحماض الفوسفورية والعضوية بأي تركيز في البرد وفي 100-150 درجة ج. حسب المتانة في الحرارةالملح والكبريت التنتالوم متفوق على الأحماضالنيوبيوم . يذوب التنتالوم في حمض الهيدروفلوريك ويكون مكثفًا بشكل خاص في خليط من الهيدروفلوريك وأحماض النيتريك.

التنتالوم أقل استقرارا في القلويات. تؤدي المحاليل الساخنة للقلويات الكاوية إلى تآكل المعدن بشكل ملحوظ في القلويات المنصهرة ومشروب غازي يتأكسد بسرعة ليشكل ملح الصوديوم لحمض التانتاليك.

تم استخدام التنتالوم لأول مرة في 1900-1903 زز. لصناعة الخيوط المتوهجة في المصابيح الكهربائية، ولكن في وقت لاحق 1909-1910 زز، تم استبدالهالتنغستن

ارتبط الاستخدام الواسع النطاق للتنتالوم بتطور تكنولوجيا الفراغ الكهربائي، والتي تضمنت إنتاج هندسة الراديو ومعدات الرادار والأشعة السينية.

يتمتع التنتالوم بمزيج من الخصائص القيمة (نقطة انصهار عالية، وانبعاثية عالية، والقدرة على امتصاص الغازات) التي تجعل من الممكن استخدامه لتصنيع أجزاء معدات التفريغ الكهربائية. تُستخدم القدرة على امتصاص الغازات للحفاظ على فراغ عميق في أنابيب الراديو وأجهزة التفريغ الكهربائية الأخرى.

وهي مصنوعة من صفائح وقضبان التنتالوم« التجهيزات الساخنة» (الأجزاء الساخنة) - الأنودات والشبكات والكاثودات المسخنة بشكل غير مباشر وأجزاء أخرى من الأنابيب الإلكترونية، وخاصة أنابيب المولدات القوية.

وبالإضافة إلى المعادن النقية، تستخدم سبائك التنتالونيوم والبيوم لنفس الأغراض.

أواخر الخمسينيات - أوائل الستينيات في الثمانينات، أصبح استخدام التنتالوم لتصنيع المكثفات الإلكتروليتية ومقومات التيار مهمًا. هنا، يتم استخدام قدرة التنتالوم على تكوين طبقة أكسيد مستقرة أثناء الأكسدة الأنودية. يكون فيلم الأكسيد مستقرًا في الإلكتروليتات الحمضية ويمرر التيار فقط في الاتجاه من الإلكتروليت إلى المعدن. المقاومة الكهربائية المحددة للفيلم Ta 2 يا 5 في اتجاه لا يوصل تيارًا عاليًا جدًا ( 7، 5. 10 12 أوم. سم) ثابت العزل الكهربائي للفيلم 11, 6.

تتميز مكثفات التنتالوم ذات الإلكتروليت الصلب بقدرة عالية وأبعاد صغيرة ومقاومة عزل عالية (بوصة 2-3 مرات أعلى المكثفات الألومنيوم )، متانة الفيلم. اللوحة الإيجابية لهذه المكثفات مصنوعة على شكل قرص مضغوط من مسحوق التنتالوم ومتكلس في بيئة محايدة عند درجة حرارة عالية. السطح الفعال لمثل هذا الجهاز اللوحي المسامي هو 50-100 مرات أكبر من الشكل الهندسي، مما يجعل من الممكن الحصول على أبعاد إجمالية صغيرة جدًا للمكثف بسعة كبيرة نسبيًا. يتم وضع اللوحة الموجبة في مبيت مملوء بالكهرباء، والذي يعمل كلوحة سلبية متصلة بالمبيت. تم إنتاج المكثفات من نوع ETO بأربعة أنواع: ETO- 1 (هذا-C)، هذا- 2، هذا- 3، هذا- 4. المكثفات من النوع ETO- 1, المخصصة للاستخدام في المعدات الحرجة بشكل خاص تم تصنيفها على أنها ETO-S. هناك أيضًا مكثفات من النوعين ET وETN: التنتالوم الإلكتروليتي والتنتالوم الإلكتروليتي غير القطبي. يمكن استخدام المكثفات في نطاق واسع من درجات الحرارة من - 80 إلى +200 درجة ج. تستخدم مكثفات التنتالوم على نطاق واسع في محطات الراديو والمعدات العسكرية المختلفة والأجهزة الأخرى.

إن مقاومة التنتالوم للتآكل في الأحماض والبيئات الأخرى، جنبًا إلى جنب مع الموصلية الحرارية العالية والليونة، تجعله مادة هيكلية قيمة للمعدات في الصناعات الكيميائية والمعدنية. التنتالوم بمثابة مادة للموت (بدلاً منالبلاتين ) لتكوين الألياف في إنتاج الحرير الصناعي.

التنتالوم هو أحد مكونات السبائك المقاومة للحرارة المختلفة لتوربينات الغاز الخاصة بالمحركات النفاثة. سبائك التنتالومالموليبدينوم والتيتانيوم،

يستخدم التنتالوم على شكل أسلاك وصفائح في الطب - في جراحة العظام والتجميل (الربط،"بقع" في حالة تلف الجمجمة، والخياطة، وما إلى ذلك). المعدن لا يهيج الأنسجة الحية على الإطلاق ولا يضر بالوظائف الحيوية للجسم.

في التخليق العضوي، يتم استخدام بعض مركبات التنتالوم (أملاح الفلورايد المعقدة، والأكاسيد) كمحفزات.

المعدن الذكي. ظهر هذا المصطلح في عالم الأعمال في منتصف القرن العشرين. تم استخدام المعادن الذكية كمواد عالية التقنية تستخدم في الإلكترونيات والروبوتات. أصبح التنتالوم أحد هذه المعادن عالية التقنية. واليوم يرتبط ارتباطًا وثيقًا بمفاهيم مثل الاتصالات عبر الأقمار الصناعية والأنظمة الموجودة على متن الطائرة ومعدات الاتصالات.

ما هو التنتالوم؟ حقائق تاريخية

تم اكتشاف التنتالوم لأول مرة في عام 1802 من قبل العالم السويدي أ.ج. Ekeberg في تكوين معدنين موجودين في السويد وفنلندا. كان أكسيد هذا العنصر مستقرا للغاية، وحتى كمية كبيرة من الحمض لا يمكن أن تدمر هيكله. كان لدى العالم انطباع بأن المعدن لا يمكن أن يكون مشبعًا بالحمض. تذكر إيكبيرج أسطورة الملك تانتالوس، الذي كان ابن زيوس، ونتيجة للعقاب، لم يستطع إخماد جوعه وعطشه. كانت معاناته تسمى عذاب التنتالوم.

وكذلك العالم، مهما حاول، لم يتمكن من عزل المعدن النقي من الأكسيد، فقارن عمله بدقيق التنتالوم. وقد أطلق اسم التنتالوم على العنصر الكيميائي، وأطلق على المعدن الذي يحتوي على هذا المعدن التانتاليت. فقط في عام 1903 حصل الألماني Bolton V. على التنتالوم المعدني المرن في شكله النقي. بدأ إنتاجها الصناعي فقط في عام 1922. المثال الأول للإنتاج الصناعي للتنتالوم كان بحجم رأس عود الثقاب فقط. وكانت الولايات المتحدة أول من أنتجته، وفي عام 1942 تم إطلاق مصنع لإنتاج هذا المعدن.

الخصائص الفيزيائية للتنتالوم

ما هو التنتالوم؟ اللون الأبيض الفضي. يمنحه فيلم الأكسيد المتين مظهرًا مشابهًا للرصاص. يتمتع المعدن بقوة وصلابة عالية وفي نفس الوقت ليونة. من حيث الليونة، فإنه يقارن بالذهب.

في شكله النقي، فإنه يخضع تمامًا للمعالجة الميكانيكية. من السهل ختمها ولفها إلى طبقة رقيقة جدًا تصل إلى 0.04 مم. تنتج سلكًا عالي الجودة. التنتالوم، ما هو؟ وهو معدن مقاوم للحرارة، تبلغ درجة انصهاره حوالي 3000 درجة. فقط التنغستن والرينيوم يتفوقان عليه في هذه الخاصية. واحدة من صفاته المحددة هي الموصلية الحرارية العالية. حتى فيلم الأكسيد الذي يتشكل عليه لا يقلل من هذه الخاصية.

الخواص الكيميائية

العديد من الأحماض العضوية وغير العضوية - البيركلوريك، الكبريتيك، الهيدروكلوريك، النيتريك وغيرها من الوسائط العدوانية - لا تسبب تآكل التنتالوم. يتأكسد المعدن عند تسخينه من 200 إلى 300 درجة، وتتشكل طبقة مشبعة بالغاز تحت طبقة الأكسيد. الخصائص الكيميائية الضعيفة للتنتالوم لا تسمح له بالذوبان حتى في الماء الملكي الذي يذوب البلاتين والذهب.

في الممارسة العملية، ثبت أن الفولاذ المقاوم للصدأ أقل مقاومة أثناء التشغيل، والأجزاء المصنوعة منها تدوم لفترة أقل بكثير من المنتجات المصنوعة من التنتالوم. من بين جميع الأحماض الموجودة، فقط حمض الهيدروفلوريك يمكنه إذابة هذا المعدن.

سبائك

تسمح مقاومة التنتالوم القوية للأحماض باستخدامه كمادة مضافة للسبائك المختلفة المستخدمة في إنتاج الهياكل المعدنية. لإنتاج المنتجات المدرفلة - الأسلاك والشرائط والصفائح والأنابيب - يتم استخدام سبائك التنتالوم والهافنيوم. يتم استخدام التنغستن والتنتالوم لصنع قطع القطع لأغراض مختلفة. تتميز هذه السبائك بما يلي:

• قوة عالية؛
• زيادة الصلابة
• لا تتأكسد.
• لديها مقاومة جلخ عالية.
• مقاومة للاهتراء
• لها لزوجة كبيرة.
• توفير قوة ممتازة لأحدث الأداة.

يمكن لسبائك التنتالوم والتنغستن، التي تحتوي على 7٪ تنجستن، أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1900 درجة. إنه يثير اهتمامًا كبيرًا بين المتخصصين. وتصنع فوهات محركات الصواريخ من سبيكة التنتالوم بنسبة 10% من التنجستن. في تكنولوجيا الفضاء، يتم استخدام المواد التي تتمتع بقدرة حرارية جيدة أو مقاومة للحرارة، لذلك تستخدم سبائك التنتالوم على نطاق واسع لتصنيعها.

دور الخردة

تشكل خردة التنتالوم حصة كبيرة تصل إلى 30% من إمدادات السوق من إجمالي الحجم. معظم المعدن يأتي من المكثفات الخردة. ولذلك، فإن إمداداتها تعتمد بشكل مباشر على النشاط في صناعة الإلكترونيات.

وهذا بدوره تحدده الظروف الاقتصادية العالمية. المصادر الأخرى للخردة هي الكربيدات المستهلكة. كما تحتوي السبائك الخردة، التي عنصرها الرئيسي هو النيكل، على التنتالوم. وفي المستقبل ستكون النفايات الاستهلاكية مصدرا هاما لهذا المعدن.

استخدامات التنتالوم

يستخدم المعدن نفسه وسبائكه على نطاق واسع في الصناعة. يتم استخدامه لصنع:

• المكثفات كهربائيا الجافة.
• سخانات للأفران الفراغية؛
• كاثودات التدفئة غير المباشرة؛
• معدات مضادة للتآكل
• المفاعلات النووية.
• الموصلات الفائقة.
• ذخيرة ذات قدرة اختراق متزايدة؛
• معايير الكتلة ذات الدقة العالية؛
• أدوات القطع ذات المتانة العالية.

تساعد مقاومة المعدن العالية للتآكل على إطالة عمر خدمة مكثفات التنتالوم في الأنظمة الإلكترونية حتى 12 عامًا.

تستخدم صناعة المجوهرات هذا المعدن لصنع علب الساعات والأساور بدلاً من البلاتين. وتستخدم منتجات التنتالوم أيضا في الصناعة الطبية. لا يرفضه جسم الإنسان، لذلك يستخدم لإنتاج:

• لوحات للجمجمة وتجويف البطن.
• ومشابك الورق التي تستخدم لربط الأوعية؛
• خيوط سميكة تحل محل الأوتار.
• خيوط رفيعة لخياطة الألياف العصبية.

غوست المعادن

هناك عدة طرق لوضع معايير GOST للتنتالوم وأكسيده، على سبيل المثال، الضوئية والطيفية.

تحدد الطريقة الطيفية (GOST 18904.8) محتوى شوائب الكالسيوم والتنغستن والنحاس والكوبالت والصوديوم والموليبدينوم في التنتالوم وأكسيده. نتيجة التحليل هي المتوسط ​​الحسابي الذي تم الحصول عليه من تحديدين لعينات مختلفة.

تحدد الطريقة الضوئية (GOST 18904.1) محتوى الجزء الكتلي من التنغستن والموليبدينوم في التنتالوم والأكسيد. في هذه الحالة، يتم حساب نتيجة التحليل على أنها الوسط الحسابي لثلاثة قرارات يتم إجراؤها من عينات منفصلة.

رواسب التنتالوم والتعدين

ما هو التنتالوم؟ هذا معدن نادر جدًا. في شكله النقي لا يتم ملاحظته عمليا. يمكن العثور عليه في المعادن وفي شكل مركبات خاصة به. ويوجد في المعادن دائمًا مع النيوبيوم، الذي يشبه إلى حد كبير التنتالوم في خصائصه. توجد رواسب تحتوي على مركبات التنتالوم والمعادن في العديد من البلدان حول العالم.

الأكبر يقع في فرنسا. احتياطيات هذا المعدن مرتفعة في الصين وتايلاند. في بلدان رابطة الدول المستقلة، تكون الودائع أصغر بكثير. يتم إنتاج حوالي 420 طنًا من التنتالوم سنويًا في العالم. تقع المصانع الرئيسية التي تعالج المعادن في ألمانيا والولايات المتحدة الأمريكية. ونظراً للتطور السريع في مجال الإلكترونيات، والذي لا يعد استخدام التنتالوم أقل أهمية فيه، هناك نقص في هذا المعدن النادر، مما يؤدي إلى البحث عن رواسب جديدة.

أسعار التنتالوم

معظم التنتالوم، وهذا يصل إلى 60٪، يتم استهلاكه من خلال استخدامه بحوالي 20٪. أسعار هذا المعدن النادر يمكن أن تتغير بسرعة. الطلب عليه إما أن يتعافى أو ينخفض ​​مرة أخرى. ويتوقع المحللون أن يتقلب العرض والطلب في السنوات المقبلة، ويعتمد ذلك بشكل أساسي على العوامل الاقتصادية.

السعر التقريبي للتنتالوم لكل 1 كجم بالروبل في السوق الروسية هو:

• ورقة - 65660؛
• في قضبان - 73030؛
• سلك - 73700.

الآفاق

بدأ المزيد والمزيد من الأشخاص في استخدام هذا المعدن الذكي في الصناعة الطبية لتلبية احتياجات الجراحة الترميمية. يتم استخدامه لصنع يزرع. يتم استخدام خيوط التنتالوم لتحل محل الأنسجة العضلية، وتستخدم الأسلاك لربط العظام، وتستخدم الخيوط للخياطة. ونظرًا لإعادة تجهيز شركات الطيران العالمية بشكل كبير لاحتياجات صناعة الطائرات، فإنها ستستمر في النمو. وتستخدم السبائك في صناعة الطيران لمحركات الطائرات. بالإضافة إلى ذلك، يستمر استخدام التنتالوم بنشاط في إنتاج أجهزة الكمبيوتر: المعالجات والطابعات.

كما أن الطلب على هذا المعدن في الصناعة الكيميائية لا يتناقص أيضًا. يستخدم على نطاق واسع لإنتاج الكلور وبيروكسيد الهيدروجين والعديد من الأحماض. تستخدمه الهندسة الكيميائية على نطاق واسع في تصنيع المعدات التي تتلامس مع البيئات العدوانية. تظل صناعة المعادن المستهلك الأكثر خطورة لسبائك التنتالوم. ويتزايد الطلب عليها أيضًا في مجال الطاقة النووية، حيث يتم استخدام التوصيل الحراري مع ليونة وصلابة التنتالوم بشكل أساسي.