Tantal, jeho vlastnosti a slitiny. Fyzikální vlastnosti Kde se tantal vyskytuje?

Tantal je chemický prvek s jaderným nábojem 73, za normálních podmínek je to šedý kov.

Výskyt tantalu v přírodě

V přírodě se vyskytuje ve formě dvou izotopů: stabilního 181 Ta (99,9877 %) a radioaktivního s poločasem rozpadu 10 12 let 180 Ta (0,0123 %).

Je známo asi 20 skutečných tantalových minerálů - řada kolumbitů - tantalit, wodginit, loparit, manganotantalit a další. a více než 60 minerálů obsahujících tantal. Všechny jsou spojeny s tvorbou endogenních minerálů. V minerálech se tantal vždy nachází společně s niobem kvůli podobnosti jejich fyzikálních a chemických vlastností. Tantal je typicky stopový prvek, protože je izomorfní s mnoha chemickými prvky. Ložiska tantalu jsou omezena na granitové pegmatity, karbonátity a alkalické vrstevnaté intruze.

• v zemské kůře 2,4 10 −4 %
• v ultramafických horninách 1·10−6%
• v bazických horninách 4,8·10 −5%
• v kyselých horninách 3,5 10 −4 %
• v polokyselých horninách 7·10 −4%

Fyzikální vlastnosti tantalu

Má vysoký bod tání (3015°C), barva v čisté formě je šedoocelová, hustota 16,6, i přes tvrdost je tažná, jako zlato.

Za běžných teplot je tantal na vzduchu stabilní. Počátek oxidace je pozorován při zahřátí na 200 - 300 °C. Nad 500° dochází k rychlé oxidaci za vzniku oxidu Ta 2 O 5 .

Tantal má kubickou mřížku centrovanou na tělo (a = 3,296 Å); atomový poloměr 1,46 Á, iontové poloměry Ta 2+ 0,88 Á, Ta 5+ 0,66 Á; hustota 16,6 g/cm3 při 20 °C; tpl 2996 °C; teplota kipu 5300 °C; měrná tepelná kapacita při 0-100°C 0,142 kJ/(kg K); tepelná vodivost při 20-100 °C 54,47 W/(m K). Teplotní koeficient lineární roztažnosti 8,0·10 -6 (20-1500 °C); měrný elektrický odpor při 0 °C 13,2·10 -8 ohm·m, při 2000 °С 87·10 -8 ohm·m. Při 4,38 K se stává supravodičem. Tantal je paramagnetický, specifická magnetická susceptibilita 0,849·10 -6 (18 °C). Čistý tantal je tažný kov, který lze zpracovávat tlakem za studena bez výrazného kalení. Lze jej deformovat s mírou redukce 99 % bez mezižíhání. Přechod tantalu z tvárného do křehkého stavu po ochlazení na -196 °C nebyl zjištěn. Modul pružnosti tantalu je 190 H/m2 (190-102 kgf/mm2) při 25 °C. Pevnost v tahu žíhaného tantalu vysoké čistoty je 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) při 27 °C a 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) při 490 °C; relativní prodloužení 36 % (27 °C) a 20 % (490 °C). Tvrdost čistého rekrystalizovaného tantalu podle Brinella je 500 Mn/m2 (50 kgf/mm2). Vlastnosti tantalu závisí do značné míry na jeho čistotě; nečistoty vodíku, dusíku, kyslíku a uhlíku činí kov křehkým.

Chemické vlastnosti tantalu

Za normálních podmínek je tantal na vzduchu neaktivní, oxiduje se až při teplotách nad 280 °C a pokrývá se ochranným filmem Ta 2 O 5; Reaguje s halogeny při teplotách nad 250 °C. Při zahřívání reaguje s C, B, Si, P, Se, Te, H 2 O, CO, CO 2, NO, HCl, H 2 S.

Chemicky čistý tantal je výjimečně odolný vůči tekutým alkalickým kovům, většině anorganických a organických kyselin a mnoha dalším agresivním prostředím (s výjimkou roztavených alkálií).

Z hlediska chemické odolnosti vůči činidlům je tantal podobný sklu. Tantal je nerozpustný v kyselinách a jejich směsi ho nerozpouští ani aqua regia. Rozpustný pouze ve směsi kyseliny fluorovodíkové a dusičné. Reakce s kyselinou fluorovodíkovou probíhá pouze s kovovým prachem a je doprovázena výbuchem. Je velmi odolný vůči působení kyseliny sírové jakékoli koncentrace a teploty, stabilní v odkysličené roztavené alkalické kovy a jejich přehřátých par - (lithium, sodík, draslík, rubidium, cesium-133).

Charakteristickou vlastností tantalu je jeho schopnost absorbovat plyny: vodík, dusík a kyslík. Malé nečistoty těchto prvků velmi ovlivňují mechanické a elektrické vlastnosti kovu. Při nízkých teplotách se vodík vstřebává pomalu při teplotě přibližně 500°C, vodík se vstřebává maximální rychlostí a dochází nejen k adsorpci, ale vznikají i chemické sloučeniny - hydridy (TaH). Absorbovaný vodík činí kov křehkým, ale při zahřátí ve vakuu nad 600 °C se téměř všechen vodík uvolní a obnoví se předchozí mechanické vlastnosti.

Tantal absorbuje dusík již při 600°C při vyšší teplotě vzniká nitrid TaN, který taje při 3087°C.

Uhlík a plyny obsahující uhlík (CH 4, CO) při vysokých teplotách 1200 - 1400 °C interagují s kovem za vzniku pevného a žáruvzdorného karbidu TaC (taje při 3880 °C).

S borem a křemíkem tvoří tantal žáruvzdorný a pevný borid a silicid: TaB 2 (taje při 3000 °C) a NaSi 2 (taje při 3500 °C).

Tantal je odolný vůči působení kyselin chlorovodíkové, sírové, dusičné, fosforečné a organických kyselin jakékoli koncentrace v chladu a při 100 - 150°C. Tantal je lepší než niob v odolnosti vůči horké kyselině chlorovodíkové a sírové. Tantal se rozpouští v kyselině fluorovodíkové a zvláště intenzivní je ve směsi kyseliny fluorovodíkové a dusičné.

Tantal je méně stabilní v alkáliích. Horké roztoky žíravých alkálií kov znatelně korodují v roztavených alkáliích a soda rychle oxiduje za vzniku sodné soli kyseliny tantalové.

Získání tantalu

Hlavními surovinami pro výrobu tantalu a jeho slitin jsou tantalitové a loparitové koncentráty obsahující asi 8 % Ta 2 O 5, 60 % a více Nb 2 O 5. Koncentráty se rozkládají kyselinami nebo zásadami, zatímco koncentráty loparitu jsou chlorovány. Separace Ta a Nb se provádí pomocí extrakce. Kovový tantal se obvykle získává redukcí Ta 2 O 5 uhlíkem, nebo elektrochemicky z tavenin. Kompaktní kov se vyrábí vakuovým obloukem, plazmovým tavením nebo práškovou metalurgií.

Největší světové ložisko tantalové rudy Greenbushes se nachází v Austrálii ve státě Západní Austrálie, 250 km jižně od Perthu.

Hmotnostní podíl nečistot v tantalu v % ne více než
Nb (niob) 0,05	O (kyslík) 0,01	Na (sodík) 0,0002	Mn (mangan) 0,0001	Sn (cín) 0,0001
Fe (železo) 0,0015	N (dusík) 0,01	Mg (hořčík) 0,0002	Co (kobalt) 0,0001	Cr (chrom) 0,0005
Ti (titan) 0,0005	C (uhlík) 0,005	Al (hliník) 0,0005	Ni (nikl) 0,0003	Zr (zirkonium) 0,0005
Si (křemík) 0,0015	H (vodík) 0,0005	Ca (vápník) 0,001	Cu (měď) 0,0005	W (wolfram) 0,01

Aplikace tantalu

Původně se používal k výrobě drátu pro žárovky.

Tantal byl poprvé použit v letech 1900 - 1903. pro výrobu žhavících vláken v elektrických lampách, ale později, v letech 1909 - 1910, byla nahrazena wolframem.

Široké použití tantalu bylo spojeno s rozvojem elektrovakuové technologie, která zahrnovala výrobu radiotechniky, radarů a rentgenových zařízení.

Tantal má kombinaci cenných vlastností (vysoký bod tání, vysoká emisivita a schopnost pohlcovat plyny), které jej umožňují použít pro výrobu dílů pro elektrická vakuová zařízení. Schopnost absorbovat plyny se využívá k udržení hlubokého vakua v rádiových trubicích a dalších elektrických vakuových zařízeních.

Tantalové plechy a tyče se používají k výrobě „horkých armatur“ (vyhřívaných dílů) - anody, mřížky, nepřímo žhavené katody a další části elektronických lamp, zejména výkonných generátorových lamp.

Kromě čistých kovů se pro stejné účely používají slitiny tantalonium-bium.

Koncem 50. a začátkem 60. let se stalo důležité použití tantalu pro výrobu elektrolytických kondenzátorů a proudových usměrňovačů. Zde se využívá schopnosti tantalu tvořit při anodické oxidaci stabilní oxidový film. Oxidový film je stabilní v kyselých elektrolytech a prochází proudem pouze ve směru od elektrolytu ke kovu. Elektrický odpor fólie Ta 2 O 5 ve směru, který nevede proud, je velmi vysoký (7,5 - 10 12 ohm. cm), dielektrická konstanta fólie je 11,6.

Tantalové kondenzátory s pevným elektrolytem se vyznačují vysokou kapacitou při malých rozměrech, vysokým izolačním odporem (2-3x vyšším než u hliníkových kondenzátorů) a filmovým odporem. Kladná deska těchto kondenzátorů je vyrobena ve formě tablety, lisovaná z tantalového prášku a slinovaná v neutrálním prostředí při vysoké teplotě. Účinný povrch takové porézní tablety je 50 - 100 krát větší než geometrický, což umožňuje získat velmi malé celkové rozměry kondenzátoru s relativně velkou kapacitou. Kladná deska je umístěna ve skříni naplněné elektrolytem, ​​která slouží jako záporná deska spojená s pouzdrem. Kondenzátory typu ETO byly vyráběny ve čtyřech typech: ETO-1 (ETO-S), ETO-2, ETO-3, ETO-4. Kondenzátory typu ETO-1, určené pro použití v zařízeních pro zvláště kritické účely, jsou označeny ETO-S. Existují také kondenzátory typu ET a ETN: elektrolytický tantal a elektrolytický tantal nepolární. Kondenzátory lze použít v širokém teplotním rozsahu od -80 do +200°C. Tantalové kondenzátory jsou široce používány v rádiových stanicích, různých vojenských zařízeních a dalších zařízeních.

Odolnost tantalu proti korozi v kyselinách a jiných prostředích v kombinaci s vysokou tepelnou vodivostí a tažností z něj činí cenný konstrukční materiál pro zařízení v chemickém a hutním průmyslu. Tantal slouží jako zvlákňovací materiál (místo platiny) pro formování vláken při výrobě umělého hedvábí.

Tantal je součástí různých žáruvzdorných slitin pro plynové turbíny proudových motorů. Legování molybdenu, titanu, zirkonu, hliníku a mědi tantalem dramaticky zlepšuje vlastnosti těchto kovů, stejně jako jejich slitin.

Karbidy tantalu jsou součástí některých druhů cermetových karbidů na bázi karbidu wolframu používaných pro řezání ocelí. Tantal se používá jako legovací přísada do ocelí. Tantal je také obsažen v různých žáruvzdorných ocelích (například pro plynové turbíny), jakož i v nástrojových a magnetických ocelích.

Tantal ve formě drátu a plátů se používá v lékařství - v kostní a plastické chirurgii (spojování kostí, „záplaty“ na poškození lebky, šití atd.). Kov vůbec nedráždí živou tkáň a nepoškozuje životní funkce těla.

V organické syntéze se jako katalyzátory používají některé sloučeniny tantalu (fluoridové komplexní soli, oxidy).

Dnes se tantal a jeho slitiny používají k výrobě:

• žáruvzdorné a korozivzdorné slitiny;
• zařízení odolná proti korozi pro chemický průmysl, raznice, laboratorní sklo a kelímky pro výrobu, tavení a odlévání prvků vzácných zemin, jakož i yttria a skandia;
• výměníky tepla pro systémy jaderné energie (tantal je nejstabilnější ze všech kovů v přehřátých taveninách a parách cesia-133);
• v chirurgii se plechy, fólie a dráty z tantalu používají k upevňování tkání, nervů, šití, zhotovování protéz, které nahrazují poškozené části kostí (kvůli biologické kompatibilitě);
• karbid tantalu (bod tání 3880 °C) se používá při výrobě tvrdých slitin (směsi karbidů wolframu a tantalu - třídy s indexem TT, pro nejtěžší podmínky obrábění kovů a rotační příklepové vrtání nejpevnějších materiálů (kámen, kompozity );
• při výrobě střeliva se tantal používá k výrobě kovového obložení perspektivních tvarovaných náloží, které zlepšuje průbojnost pancířem;
• tantal a niob se používají k výrobě elektrolytických kondenzátorů s vysokou specifickou kapacitou (tantal však umožňuje výrobu kondenzátorů vyšší kvality);
• tantal se v posledních letech používá jako šperkařský kov díky své schopnosti vytvářet na povrchu odolné oxidové filmy libovolné barvy;
• tantal-182 se používá v laboratořích jaderné fyziky ministerstva vnitra.
• Jaderný izomer tantal-180m2, který se hromadí v konstrukčních materiálech jaderných reaktorů, může spolu s hafniem-178m2 sloužit jako zdroj gama záření a energie při vývoji zbraní a speciálních vozidel.

Beryllid tantalu je extrémně tvrdý a odolný vůči oxidaci na vzduchu až do 1650 °C a používá se v leteckém inženýrství.

Oxid tantaličný se používá v jaderné technologii k tavení skla, které pohlcuje gama záření. Jedním z nejpoužívanějších složení takového skla je: oxid křemičitý - 2%, oxid olovnatý (světlý) - 82%, oxid boritý - 14%, oxid tantaličný - 2%.

TANTAL (chemický prvek) TANTAL (chemický prvek)

TANTALUS (lat. Tantalum, po bájném Tantalu (cm. TANTALUM (v mytologii))), Ta (čti "tantal"), chemický prvek s atomovým číslem 73, atomová hmotnost 180,9479. Přírodní tantal se skládá ze stabilního izotopu 181 Ta (99,988 % hmotnosti) a radioaktivního 180 Ta (0,0123 %, T 1/2 10 13 let). Konfigurace dvou vnějších elektronických vrstev 5 s 2 p 6 d 3 6s 2 . Oxidační stav +5, méně často +4, +3, +2 (valence V, IV, III a II). Nachází se ve skupině VB, v 6. období periodické tabulky prvků.
Atomový poloměr 0,146 nm, poloměr iontů Ta 5+ (koordinační číslo 6) - 0,078 nm, Ta 4+ - 0,082 nm, iont Ta 3+ - 0,086 nm. Sekvenční ionizační energie 7,89, 16,2 eV. Funkce práce elektronu je 4,12 eV. Elektronegativita podle Paulinga (cm. PAULING Linus) 1,5.
Historie objevů
Objeven v roce 1802 švédským chemikem A. Ekebergem (cm. ECKEBERG Anders Gustav). Až do roku 1844 byl tantal považován za odrůdu kolumbia, kdy německý chemik G. Rose (cm. ROSE (němečtí vědci, bratři)) zjistil, že mluvíme o dvou různých prvcích s podobnými vlastnostmi.
Tantalový kov byl poprvé získán v letech 1903-1905 V. von Boltonem.
Být v přírodě
Obsah v zemské kůře je 2,5·10 -4 % hmotnosti. Nenachází se ve volné formě, obvykle doprovází niob. Část minerálů: tantalit-columbit a pyrochlor. Jaká nečistota je obsažena v kassiteritu? (cm. KASITERIT).
Účtenka
Průmyslová výroba tantalu začíná obohacováním surovin. Připravené koncentráty tantalitu (columbitu) nebo pyrochloru s celkovým obsahem Ta 2 O 5 a Nb 2 O 5 do 50 % se pak rozpustí v kyselině fluorovodíkové a následně se získá fluorotantalát K 2 TaF 7 a fluoroniobát K 2 NbF 7 soli se poté oddělí opakovanou frakční krystalizací. V poslední době se k separaci niobu a tantalu stále více používá extrakce.
K získání kovu z K2TaF7 se používá sodná termie:
K2TaF7+5Na=Ta+2KF+5NaF.
Výsledný práškový tantal se pak slinuje ve vakuu v elektrických obloukových pecích nebo pecích s elektronovým paprskem.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Lesklý stříbrošedý kov s kubickou mřížkou centrovanou na tělo typu a-Fe ( A=0,3296 nm). Bod tání 3014°C, bod varu 5500°C, hustota 16,60 kg/dm3. Vyznačuje se vysokou chemickou inertností, těžkým kovem. Při pokojové teplotě nereaguje s kyslíkem (cm. KYSLÍK), halogeny (cm. HALOGEN), kyseliny (cm. KYSELINY) a alkálie ( cm. ALKÁLIE). Oxiduje se kyslíkem až při teplotách nad 300 °C, přičemž vzniká oxid Ta 2 O 5 .
Při fúzi Ta 2 O 5 s různými oxidy se získají tantaláty - soli hypotetických meta-HTaO 3, ortho-H 3 TaO 4 a polytantalové kyseliny H 2 O X Ta205.
Kromě oxidu Ta 2 O 5 tvoří tantal také oxid TaO 2 .
Při zahřívání tantal tvoří pentahalidy TaHal 5 s halogeny. Redukcí TaHal5 (Hal=Cl, Br nebo I) se získají tetrahalogenidy TaHal4. Pentahalidy tantalu (kromě pentafluoridu) jsou snadno hydrolyzovány vodou. Již při teplotách nad 200-250°C tyto pentahalidy sublimují.
V přítomnosti vodní páry a kyslíku tvoří TaCl 5 oxychlorid TaOCl 3.
Interakcí s grafitem tvoří karbidy Ta 2 C a TaC - tvrdé, chemicky odolné a velmi žáruvzdorné sloučeniny. Systém Tl - C má tři fáze proměnlivého složení. Podobně se tantal chová v systémech s fosforem, dusíkem a arsenem. Když tantal interaguje se sírou, syntetizují se sulfidy: TaS 2 a TaS 3.
aplikace
Výměníky tepla, ohřívače a kelímky pro vakuové tavení kovů jsou vyrobeny z tantalu. Používá se při výrobě elektrolytických kondenzátorů a kritických částí elektronických zařízení.
Pro svou dobrou biokompatibilitu s živými lidskými tkáněmi se používá pro kostní protetiku. Z nitridu tantalu TaN je možné vytvářet otěruvzdorné povlaky. Slouží jako legovací přísada do některých ocelí (cm. OCEL). Lithium tantalát je dobré feroelektrikum (cm. FERROELEKTRIKA).

encyklopedický slovník. 2009 .

Podívejte se, co je "TANTALUM (chemický prvek)" v jiných slovnících:

Tantal (lat. Tantalum), Ta, chemický prvek skupiny V periodického systému Mendělejeva; atomové číslo 73, atomová hmotnost 180,948; Kov je šedé barvy s lehce olovnatým nádechem. V přírodě se vyskytuje ve formě dvou izotopů: stabilní 181Ta... ... Velká sovětská encyklopedie

Tantal: Tantal je chemický prvek. Tantalos, král Sipylu ve Frýgii. Tantalus je vnukem staršího Tantala. Závod JSC "Tantal" v Saratově. Tantalus je jednou z rezidencí prezidenta Ruské federace na břehu řeky Volhy v... ... Wikipedia

- (latinsky Tantalus, řecky Tantalos). V mytologii: frygický král, přijatý Jupiterem na stůl bohů, ale za prozrazení božských tajemství v podsvětí, potrestán tím, že nad ním visí ovoce a voda mu sahá po bradu, jakmile... Slovník cizích slov ruského jazyka

Tantal (prvek) chemický prvek. Tantalus (mytologie) král Sipylu ve Frýgii. Tantalus (syn Brotea) (nebo Thyestes) vnuk staršího Tantala. Závod JSC "Tantal" v Saratově ... Wikipedia

- (Tantalum), Ta, chemický prvek skupiny V periodické soustavy, atomové číslo 73, atomová hmotnost 180,9479; kov, teplota tání 3014shC. Používá se v chemickém inženýrství, lékařství pro kostní protetiku (biokompatibilní materiál) atd. Tantal... ... Moderní encyklopedie

- (symbol Ta), vzácný, lesklý, modrošedý kovový, chemický prvek objevený v roce 1802. Jeho hlavním zdrojem je kolumbit tantalit. Tvrdý, ale tažný tantal se používá ve formě drátu, stejně jako v elektrických součástech,... Vědeckotechnický encyklopedický slovník

tantal (chemický)- TANTAL, Ta, chemický prvek skupiny V periodické soustavy prvků, atomové číslo 73, atomová hmotnost 180,9479; kov, bod tání 3014°C. Používá se v chemickém inženýrství, lékařství pro kostní protetiku (biokompatibilní materiál) atd... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

tantalu- Ta Chemický prvek; např používané při výrobě jaderných reaktorů, jako radioaktivní indikátor atd. [A.S. Goldberg. Anglicko-ruský energetický slovník. 2006] Témata energie obecně Synonyma Ta EN tantal ... Technická příručka překladatele

73 Hafnium ← Tantal → Tungsten ... Wikipedie

A; m. [řec Tantalos] Chemický prvek (Ta), tvrdý, žáruvzdorný kov ocelově šedé barvy (používá se v lékařství a technice). ◊ Torment of Tantalus. Muka způsobená rozjímáním o vytouženém cíli a vědomím nemožnosti jej dosáhnout. ● Hrdina… … encyklopedický slovník

Tantal- světle šedý kov s lehce namodralým nádechem. Z hlediska žáruvzdornosti (bod tání asi 3000 °C) je na druhém místě za wolframem a rhenium. Vysoká pevnost a tvrdost se snoubí s vynikajícími plastovými vlastnostmi. Čistý tantal se dobře hodí k různému mechanickému zpracování, snadno se lisuje, zpracovává na nejtenčí plechy (asi 0,04 mm tlusté) a drát.

Tantal má kubickou mřížku centrovanou na tělo (a = 3,296 Å); atomový poloměr 1,46 Á, iontové poloměry Ta 2+ 0,88 Á, Ta 5+ 0,66 Á; hustota 16,6 g/cm3 při 20 °C; tpl 2996 °C; teplota kipu 5300 °C; měrná tepelná kapacita při 0-100°C 0,142 kJ/(kg K); tepelná vodivost při 20-100 °C 54,47 W/(m K). Teplotní koeficient lineární roztažnosti 8,0·10 -6 (20-1500 °C); měrný elektrický odpor při 0 °C 13,2·10 -8 ohm·m, při 2000 °С 87·10 -8 ohm·m.

Při 4,38 K se stává supravodičem. Tantal je paramagnetický, specifická magnetická susceptibilita 0,849·10 -6 (18 °C). Čistý tantal je tažný kov, který lze zpracovávat tlakem za studena bez výrazného kalení. Lze jej deformovat s mírou redukce 99 % bez mezižíhání. Přechod tantalu z tvárného do křehkého stavu po ochlazení na -196 °C nebyl zjištěn.

Modul pružnosti tantalu je 190 H/m2 (190-102 kgf/mm2) při 25 °C. Pevnost v tahu žíhaného tantalu vysoké čistoty je 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) při 27 °C a 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) při 490 °C; relativní prodloužení 36 % (27 °C) a 20 % (490 °C). Tvrdost čistého rekrystalizovaného tantalu podle Brinella je 500 Mn/m2 (50 kgf/mm2). Vlastnosti tantalu závisí do značné míry na jeho čistotě; nečistoty vodíku, dusíku, kyslíku a uhlíku činí kov křehkým.

Tantal. Chemický prvek, symbol Ta (latinsky Tantalum, anglicky Tantalum, francouzsky Tantale, německy Tantal). Má sériové číslo 73, atomová hmotnost 180,948, hustota 16,60 g/cm 3, bod tání 3015° C, bod varu 5300 °C.

Tantal je ocelově šedý kov s lehce namodralým nádechem. Za běžných teplot je tantal na vzduchu stabilní. Počátek oxidace je pozorován po zahřátí na 200-300 °C nad 500 °C dochází k rychlé oxidaci za vzniku oxidu Ta205.

Charakteristickou vlastností tantalu je jeho schopnost absorbovat plyny: vodík, dusík a kyslík. Malé nečistoty těchto prvků velmi ovlivňují mechanické a elektrické vlastnosti kovu. Při nízkých teplotách se vodík vstřebává pomalu, při teplotě přibližně 500° Vodík je absorbován maximální rychlostí a dochází nejen k adsorpci, ale také k tvorbě chemických sloučenin - hydridů (TaH). Absorbovaný vodík činí kov křehkým, ale při zahřívání ve vakuu je vyšší 600° Téměř všechen vodík se uvolní a to samémechanické vlastnosti se obnovují.

Tantal absorbuje dusík již při 600° C, při vyšších teplotách vzniká nitrid Opálení , který taje při 3087° severní šířky

Uhlík a plyny obsahující uhlík (CH 4 , CO) při vysokých teplotách v 1200-1400° C interaguje s kovem za vzniku tvrdého a žáruvzdorného karbidu TaC (taví se při 3880 °C).

S borem a křemíkem tvoří tantal žáruvzdorný a pevný borid a silicid: TaB 2 (taje při 3000 °C) a NaSi2 (taje při 3500 °C).

Tantal je odolný vůči působení chlorovodíková, sírová, dusíková , fosforečné a organické kyseliny jakékoli koncentrace za studena a při 100-150° C. Podle trvanlivosti za horka sůl a síra tantal je lepší než kyseliny niob . Tantal se rozpouští v kyselině fluorovodíkové a je zvláště intenzivní ve směsi fluorovodíku a kyseliny dusičné.

Tantal je méně stabilní v alkáliích. Horké roztoky žíravých alkálií znatelně korodují kov v roztavených alkáliích a soda rychle oxiduje za vzniku sodné soli kyseliny tantalové.

Tantal byl poprvé použit v 1900-1903 gg. pro výrobu žhavících vláken v elektrických lampách, ale později, v 1909-1910 gg., byl nahrazen wolfram

Široké použití tantalu bylo spojeno s rozvojem elektrovakuové technologie, která zahrnovala výrobu radiotechniky, radarů a rentgenových zařízení.

Tantal má kombinaci cenných vlastností (vysoký bod tání, vysoká emisivita a schopnost pohlcovat plyny), které jej umožňují použít pro výrobu dílů pro elektrická vakuová zařízení. Schopnost absorbovat plyny se využívá k udržení hlubokého vakua v rádiových trubicích a dalších elektrických vakuových zařízeních.

Jsou vyrobeny z tantalových plechů a tyčí« horké armatury» (vyhřívané části) - anody, mřížky, nepřímo žhavené katody a další části elektronek, zejména výkonných elektronek generátorů.

Kromě čistých kovů se pro stejné účely používají slitiny tantalonium-bium.

Konec 50. let - začátek 60. let V 80. letech 20. století nabylo na významu použití tantalu pro výrobu elektrolytických kondenzátorů a proudových usměrňovačů. Zde se využívá schopnosti tantalu tvořit při anodické oxidaci stabilní oxidový film. Oxidový film je stabilní v kyselých elektrolytech a prochází proudem pouze ve směru od elektrolytu ke kovu. Měrný elektrický odpor filmu Ta 2 O 5 ve směru, který nevede proud, velmi vysoký ( 7, 5. 10 12 ohmů. cm), dielektrická konstanta filmu 11, 6.

Tantalové kondenzátory s pevným elektrolytem se vyznačují vysokou kapacitou při malých rozměrech, vysokým izolačním odporem (in 2-3krát vyšší než hliníkové kondenzátory ), trvanlivost filmu. Kladná deska těchto kondenzátorů je vyrobena ve formě tablety, lisovaná z tantalového prášku a slinovaná v neutrálním prostředí při vysoké teplotě. Účinný povrch takové porézní tablety je 50-100 krát větší než geometrický, což umožňuje získat velmi malé celkové rozměry kondenzátoru s relativně velkou kapacitou. Kladná deska je umístěna ve skříni naplněné elektrolytem, ​​která slouží jako záporná deska spojená s pouzdrem. Kondenzátory typu ETO se vyráběly ve čtyřech typech: ETO- 1 (TOTO-C), TOTO-2, TOTO-3, TOTO-4. Kondenzátory typu ETO- 1, určené pro použití ve zvláště kritických zařízeních jsou označeny ETO-S. Existují také kondenzátory typu ET a ETN: elektrolytický tantal a elektrolytický tantal nepolární. Kondenzátory lze použít v širokém rozsahu teplot od - 80 až +200° C. Tantalové kondenzátory jsou široce používány v rádiových stanicích, různé vojenské technice a dalších zařízeních.

Odolnost tantalu proti korozi v kyselinách a jiných prostředích v kombinaci s vysokou tepelnou vodivostí a tažností z něj činí cenný konstrukční materiál pro zařízení v chemickém a hutním průmyslu. Tantal slouží jako materiál pro raznice (místo Platina ) pro tvorbu vláken při výrobě umělého hedvábí.

Tantal je součástí různých žáruvzdorných slitin pro plynové turbíny proudových motorů. Legování tantalu molybden, titan,

Tantal ve formě drátu a plátů se používá v lékařství - v kostní a plastické chirurgii (vazba,"náplasti" v případě poškození lebky, šití apod.). Kov vůbec nedráždí živou tkáň a nepoškozuje životní funkce těla.

V organické syntéze se jako katalyzátory používají některé sloučeniny tantalu (fluoridové komplexní soli, oxidy).

Chytrý kov. Tento termín se objevil v obchodním světě v polovině 20. století. Inteligentní kovy byly použity jako high-tech materiály používané v elektronice a robotice. Tantal se stal jedním z těchto high-tech kovů. Dnes je neoddělitelně spojen s takovými pojmy, jako jsou satelitní komunikace, palubní systémy a telekomunikační zařízení.

Co je tantal? Historická fakta

Tantal byl poprvé objeven v roce 1802 švédským vědcem A.G. Ekeberg ve složení dvou minerálů nalezených ve Švédsku a Finsku. Oxid tohoto prvku byl velmi stabilní a ani velké množství kyseliny nemohlo zničit jeho strukturu. Vědec vytvořil dojem, že kov nemůže být nasycen kyselinou. Ekeberg si vzpomněl na legendu o králi Tantalovi, který byl synem Dia a v důsledku trestu nemohl uhasit hlad a žízeň. Jeho utrpení se nazývalo tantalová muka.

Stejně tak vědec, ať se snažil sebevíc, nedokázal izolovat čistý kov od oxidu, a tak svou práci porovnal s tantalovou moukou. Chemickému prvku dal jméno tantal a minerál, který tento kov obsahoval, nazval tantalit. Teprve v roce 1903 Němec Bolton V. získal tažný kov tantal v jeho čisté formě. Jeho průmyslová výroba začala až v roce 1922. První příklad průmyslové výroby tantalu měl pouze velikost hlavičky zápalky. Jako první jej začaly vyrábět Spojené státy a v roce 1942 byl spuštěn závod na výrobu tohoto kovu.

Fyzikální vlastnosti tantalu

Co je tantal? stříbrno-bílá barva. Odolný oxidový film na něm dodává podobný vzhled jako olovo. Kov má vysokou pevnost a tvrdost a zároveň tažnost. Svou tažností je přirovnáván ke zlatu.

Ve své čisté podobě dokonale podléhá mechanickému zpracování. Snadno se razí a vyroluje do velmi tenké vrstvy do 0,04 mm. Vyrábí vysoce kvalitní drát. Tantal, co to je? Je to žáruvzdorný kov, jehož bod tání je přibližně 3000 stupňů. V této vlastnosti jej předčí pouze wolfram a rhenium. Jednou z jeho specifických vlastností je vysoká tepelná vodivost. Ani oxidový film, který se na něm tvoří, tuto vlastnost nesnižuje.

Chemické vlastnosti

Mnoho organických a anorganických kyselin - chloristá, sírová, chlorovodíková, dusičná a další agresivní média - nezpůsobuje korozi tantalu. Kov při zahřátí z 200 na 300 stupňů oxiduje a pod oxidovým filmem se vytvoří vrstva nasycená plynem. Slabé chemické vlastnosti tantalu nedovolují, aby se rozpustil ani v aqua regia, která taví platinu a zlato.

V praxi se prokázalo, že nerezové oceli jsou při provozu méně odolné a díly z nich mají výrazně kratší životnost než výrobky z tantalu. Ze všech existujících kyselin dokáže tento kov rozpustit pouze kyselina fluorovodíková.

Slitiny

Silná odolnost tantalu vůči kyselinám umožňuje jeho použití jako přísady do různých slitin používaných při výrobě kovových konstrukcí. Pro výrobu válcovaných výrobků - drátů, pásů, plechů, trubek - se používá slitina tantalu a hafnia. wolfram a tantal se používají k výrobě břitových destiček pro různé účely. Takové slitiny se vyznačují:

• vysoká síla;
• zvýšená tvrdost;
• neoxidují;
• mají vysokou odolnost proti otěru;
• jsou odolné proti opotřebení;
• mají významnou viskozitu;
• poskytují vynikající pevnost řezné hraně nástroje.

Slitina tantal-wolfram, která obsahuje 7 % wolframu, odolává teplotám až 1900 stupňů. Mezi odborníky vzbuzuje značný zájem. A trysky pro raketové motory jsou vyrobeny ze slitiny tantalu s 10% wolframu. V kosmické technice se používají materiály, které mají dobrou tepelnou kapacitu nebo žáruvzdornost, proto se pro jeho výrobu široce používají slitiny tantalu.

Role šrotu

Tantalový šrot tvoří významný podíl, až 30 % tržních dodávek, z celkového objemu. Většina kovu pochází z odpadních kondenzátorů. Proto je jeho dodávka přímo závislá na činnosti v elektronickém průmyslu.

A to je zase určeno globálními ekonomickými podmínkami. Dalšími zdroji šrotu jsou použité karbidy. Slitiny šrotu, jejichž hlavním prvkem je nikl, obsahují také tantal. V budoucnu bude důležitým zdrojem tohoto kovu spotřební odpad.

Použití tantalu

Samotný kov a jeho slitiny jsou široce používány v průmyslu. Používá se k výrobě:

• suché elektrolytické kondenzátory;
• ohřívače pro vakuové pece;
• nepřímé topné katody;
• antikorozní zařízení;
• jaderné reaktory;
• supravodiče;
• střelivo se zvýšenou průbojností;
• hmotnostní standardy, které mají vysokou přesnost;
• řezné nástroje s vysokou životností.

Vysoká odolnost kovu vůči korozi pomáhá prodloužit životnost tantalových kondenzátorů v elektronických systémech až na 12 let.

Klenotnický průmysl používá tento kov k výrobě pouzder hodinek a náramků místo platiny. Výrobky z tantalu se používají také v lékařském průmyslu. Lidské tělo ho neodmítá, proto se používá k výrobě:

• destičky na lebky a břišní dutinu;
• kancelářské sponky, které se používají ke spojování nádob;
• silné nitě, které nahrazují šlachy;
• tenké nitě pro sešívání nervových vláken.

GOST kov

Existuje několik metod pro stanovení norem GOST pro tantal a jeho oxidy, například fotometrické a spektrální.

Spektrální metoda (GOST 18904.8) určuje obsah nečistot vápníku, wolframu, mědi, kobaltu, sodíku a molybdenu v tantalu a jeho oxidu. Výsledkem analýzy je aritmetický průměr získaný ze 2 stanovení různých vzorků.

Fotometrická metoda (GOST 18904.1) stanovuje obsah hmotnostního zlomku wolframu a molybdenu v tantalu a oxidu. V tomto případě se výsledek analýzy vypočítá jako aritmetický průměr 3 stanovení, která se provádějí ze samostatných vzorků.

Ložiska a těžba tantalu

Co je tantal? Jedná se o velmi vzácný kov. Ve své čisté formě se prakticky nepozoruje. Nachází se v minerálech a ve formě vlastních sloučenin. V minerálech se vždy nachází společně s niobem, který je svými vlastnostmi velmi podobný tantalu. Ložiska se sloučeninami a minerály tantalu se nacházejí v mnoha zemích světa.

Největší se nachází ve Francii. Zásoby tohoto kovu jsou vysoké v Číně a Thajsku. V zemích SNS jsou vklady mnohem menší. Ročně se na světě vyrobí asi 420 tun tantalu. Hlavní závody zpracovávající kov se nacházejí v Německu a USA. Vzhledem k prudkému rozvoji elektroniky, ve které není použití tantalu nejméně důležité, je tohoto vzácného kovu nedostatek, což vede k hledání nových ložisek.

Ceny tantalu

Většina tantalu, a to až 60 %, se jeho použitím spotřebuje asi na 20 %. Ceny tohoto vzácného kovu se mohou rychle měnit. Poptávka po něm se buď zotaví, nebo znovu klesne. Analytici předpokládají, že nabídka a poptávka budou v příštích letech kolísat, zejména v závislosti na ekonomických faktorech.

Přibližná cena tantalu za 1 kg v rublech na ruském trhu je:

• list - 65 660;
• v prutech - 73 030;
• drát - 73 700.

Vyhlídky

Stále více lidí začíná tento chytrý kov využívat v lékařském průmyslu pro potřeby rekonstrukční chirurgie. Používá se k výrobě implantátů. Tantalová příze se používá k náhradě svalové tkáně, drát se používá k upevnění kostí a nitě se používají k šití. Díky zásadnímu převybavování světových aerolinek pro potřeby leteckého průmyslu bude dále růst. Slitiny v leteckém průmyslu se používají pro letecké motory. Kromě toho se tantal nadále aktivně používá pro výrobu počítačového vybavení: procesory, tiskárny.

Poptávka po tomto kovu neklesá ani v chemickém průmyslu. Je široce používán pro výrobu chlóru, peroxidu vodíku a mnoha kyselin. Chemické inženýrství jej široce využívá při výrobě zařízení v kontaktu s agresivním prostředím. Nejvážnějším spotřebitelem tantalových slitin zůstává metalurgický průmysl. Poptávka po něm roste i v jaderné energetice, kde se využívá především tepelná vodivost v kombinaci s tažností a tvrdostí tantalu.