| |||||
Внешний вид простого вещества | |||||
---|---|---|---|---|---|
Свойства атома | |||||
Название, символ, номер | Танта́л / Tantalum (Ta), 73 | ||||
Атомная масса (молярная масса) |
180,94788(2)[1] а. е. м. (г/моль) | ||||
Электронная конфигурация | [Xe] 4f14 5d3 6s2 | ||||
Радиус атома | 149 пм | ||||
Химические свойства | |||||
Ковалентный радиус | 134 пм | ||||
Радиус иона | (+5e) 68 пм | ||||
Электроотрицательность | 1,5 (шкала Полинга) | ||||
Электродный потенциал | -1,12 [2] | ||||
Степени окисления | 5 | ||||
Энергия ионизации (первый электрон) |
760,1 (7,88) кДж/моль (эВ) | ||||
Термодинамические свойства простого вещества | |||||
Плотность (при н. у.) | 16,65[3] г/см³ | ||||
Температура плавления | 3290 K (3017 °C, 5463 °F)[3] | ||||
Температура кипения | 5731 K (5458 °C, 9856 °F)[3] | ||||
Уд. теплота плавления | 24,7 кДж/моль | ||||
Уд. теплота испарения | 758 кДж/моль | ||||
Молярная теплоёмкость | 25,39[4] Дж/(K·моль) | ||||
Молярный объём | 10,9 см³/моль | ||||
Кристаллическая решётка простого вещества | |||||
Структура решётки |
кубическая объёмноцентрированая |
||||
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 | |||||
|
73 | Тантал |
180,9489 | |
4f145d36s2 |
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[4] (со слабым свинцовым (синеватым) оттенком вследствие образования плотной оксидной плёнки).
Тантал открыт в 1802 году шведским химиком А. Г. Экебергом в двух минералах, найденных в Финляндии и Швеции. Однако в чистом виде выделить его не удалось. Из-за трудностей получения этот элемент был назван по имени героя древнегреческой мифологии Тантала.
В последующем тантал и «колумбий» (ниобий) считали тождественными. Лишь в 1844 году немецкий химик Генрих Розе доказал, что минерал колумбит-танталит содержит два различных элемента — ниобий и тантал.
Пластичный металлический тантал впервые получен немецким учёным В. Болтоном[en] в 1903 году.
Первый промышленный штабик тантала был получен в 1922 году, при этом он не превышал по величине спичечную головку. Тогда элемент начал применяться в выпрямителях тока и радиолампах. Активное производство тантала было развёрнуто в самом конце Второй Мировой войны.
Тантал — редкий металл, в земной коре на его долю приходится 0,0002 %. В природе встречается в виде двух изотопов: стабильного 181Та (99,9877 %) и радиоактивного (вероятно) с периодом полураспада более 1015 лет 180mТа (0,0123 %). Последний является чрезвычайно стабильным изомером (возбуждённым состоянием) изотопа 180Та, период полураспада которого всего чуть более 8 часов[5].
Известно около 20 собственных минералов тантала — серия колумбит-танталит, воджинит, лопарит, манганотанталит и другие, а также более 60 минералов, содержащих тантал. Все они связаны с эндогенным минералообразованием. В минералах тантал всегда находится совместно с ниобием вследствие сходства их физических и химических свойств. Тантал — типично рассеянный элемент, так как изоморфен со многими химическими элементами. Месторождения тантала приурочены к гранитным пегматитам, карбонатитам и щелочным расслоенным интрузиям.
Самые крупные месторождения танталовых руд находятся во Франции, Египте, Таиланде[4], Китае. Месторождения танталовых руд имеются также в Мозамбике, Австралии, Нигерии, Канаде, Бразилии, СНГ, ДРК, Малайзии[4].
Крупнейшее мировое месторождение танталовых руд, Гринбушес, расположено в Австралии в штате Западная Австралия в 250 км к югу от Перта[6].
Тантал обладает высокой температурой плавления — 3290 K (3017 °C); кипит при 5731 K (5458 °C)[3]. Плотность тантала — 16,65 г/см³[3]. Несмотря на твёрдость, пластичен, как золото. Чистый тантал хорошо поддаётся механической обработке, легко штампуется, раскатывается в проволоку и тончайшие листы толщиной в сотые доли миллиметра. Тантал является отличным геттером (газопоглотителем), при 800 °C он способен поглотить 740 объёмов газа. Кристаллическая решётка — кубическая, объёмноцентрированная[4]. Обладает парамагнитными свойствами[4].
При температуре ниже 4,45 К переходит в сверхпроводящее состояние[4].
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, Н2О, СО, СО2, 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)[7], устойчив в обескислороженных расплавленных щелочных металлах и их перегретых пара́х (литий, натрий, калий, рубидий, цезий).
ПДК 5 мг/м³.
Среднее содержание тантала (по массе):
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.
Стоимость тантала — около 530 долл. за 1 кг (июль 2013)[8]. Особо чистый тантал (от 99,985 %) имеет цену порядка 4500 долл. за 1 кг[9].
Первоначально использовался для изготовления проволоки для ламп накаливания. Сегодня из тантала и его сплавов изготовляют:
Портал «Химия» | |
Тантал в Викисловаре | |
Тантал на Викискладе | |
Проект «Химия» |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .