Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Тантал

ТАНТАЛ (по имени героя др.-греч. мифологии Тантала, осужденного на вечную неутолимую жажду; назван так из-за трудности получения его в чистом виде; лат. Tantalum)Ta, хим. элемент V гр. периодич. системы, ат. н. 73, ат. м. 180,9479. В природе два изотопа: стаб. 181Та (99,9877%) и радиоактивный 180Та (0,0123%, b-излучатели, Т1/2 1·1013 лет). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 2,13·10-27 м2. Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 5s25р65d36s2; степень окисления +5, значительно реже + 4, +3 и +2; энергии ионизации Та0 : Та+ : Та2+ соотв. 7,89 и 16,2 эВ; электроотрицательность по

Полингу 1,5; атомный радиус 0,146 нм, ионные радиусы, нм (в скобках указаны координац. числа): Та3+ 0,086(6), Та4+ 0,082(6), Та5+ 0,078 (6), 0,083 (7), 0,088(8).

Содержание Т. в земной коре 2,5·10-4% по массе. Встречается в природе обычно вместе с Nb. Входит в состав неск. десятков минералов, представляющих собой тантало-нио-баты или титано-тантало-ниобаты. Важнейшие из них-колумбит-танталит и пирохлор (см. Ниобии), микролит-разновидность пирохлора с содержанием 55-74% Та2О5. Т. содержится также в касситерите (см. Олово), при переработке к-рого Т. переходит в шлаки восстановит. плавки (11-15%, иногда до 30% Та2О5). Месторождения Т. имеются в Нигерии, Канаде, Бразилии, СНГ, Австралии, Заире, Малайзии, Мозамбике и Таиланде. Общие мировые запасы Т. в 1980 оценивались в 254 тыс. т, в пром. месторождениях-ок. 65, 3 тыс. т.

Свойства. Т.-блестящий серебристо-серый металл; кри-сталлич. решетка кубическая объемноцентрированная, а = 0,3296 нм, z = 2, пространств. группа 3т. Т. пл. 3014°С, т. кип. ок. 5500°С; плотн. 16,60 г/см3 (20°С); http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/2/3/13723.jpeg 25,39 Дж/(моль · К); DHпл 34,8 кДж/моль (3287 К), http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/2/4/13724.jpeg 787 кДж/моль (298 К), http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/2/5/13725.jpeg751 кДж/моль (5773 К); http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/2/6/13726.jpeg 41,6 Дж/(моль·К); т-ра перехода в сверхпроводящее состояние 4,45 К; ур-ние температурной зависимости давления пара: lgp(Па) = 13,98-41600/T-lgT (2200-3263 К); температурный коэф. линейного расширения 6,5·10-6 К-1 (293--393 К) и 8,0·10-6 K-1 (293-1773 К); теплопроводность 54,43 Вт/(м·К) при 293 К; rl,32·10-7(0°C) и 8,7· 10-7 Ом·м (2000°С), температурный коэф. r 3,82·10-3 К-1 (0-100°С). Т. парамагнитен, уд. магн. восприимчивость +9,49·10-7 (18°С). Имеет очень малую величину работы выхода электронов (6,60·10-19 Дж).

Примеси H, N, С и О снижают пластичность и повышают твердость Т. Чистый Т. легко обрабатывается давлением на холоду; жаропрочен; sраст при 293 К отожженного образца высокой чистоты 280-330 МПа, неотожженного 600-1400 МПа; относит. удлинение отожженного и неотожженного образцов соотв. 20-35 и 2-20%; твердость по Бринеллю чистого отожженного образца 500 МПа. Т. не переходит в хрупкое состояние до — 211°С.

Химически Т. очень инертен. В компактном виде начинает окисляться на воздухе выше 300 °С, устойчив к действию сухих Вr2 и I2 при 150°С, взаимод. с Сl2 выше 200 °С (см. Тантала галогениды), с Н2-выше 250 °С (интенсивно-при 300 °С), с Р2-выше 250 °С, с С и углеводородами-при 800-1100 °С. Ниже 150°С не раств. в царской водке, при обычной т-ре-в соляной, фосфорной и серной к-тах, не реагирует с большинством др. к-т, водным NH3, водными р-рами солей, орг. в-вами. Не взаимод. с разб. р-рами щелочей, но медленно раств. в их конц. горячих р-рах. Устойчив к большинству расплавл. металлов (Li, Na, К, Си, Cd, Hg, Sn, Pb, Bi), но корродирует в расплавл. Fe, Ni и Со. Раств. во фтористоводородной к-те, ее смесях с HNO3, в горячих конц. H2SO4 и Н3РО4, в расплавл. щелочах и NH4HF2.

На воздухе Т. покрывается тончайшей пленкой тантала оксидов. Обратимо поглощает Н2 с образованием твердого р-ра внедрения (до 30 ат. %Н) и гидрида состава Та2Н (тетрагон. кристаллич. решетка, а = 0,338 нм, с = 0,341 нм). Р-римость Н2(мг в 100 г Т.) меняется от 417 при 17 °С до 6,66 при 1300°С, выше 1500 °С-близка к нулевой. Макс. содержанию растворенного Н2 соответствует ф-ла ТаН0,78. Гидриды Т. образуются также при электролизе к-т с катодом из Т., при восстановлении Та2О5 гидридом Са; при взаимод. ТаСl5 с C6H5MgBr в атмосфере Н2 получены ТаН, ТаН2 и ТаН3. Гидрирование Т. и дегидрирование при нагр. используют для Получения мелкодисперсного Т.

При взаимод. с углем Т. дает карбиды Та2С и ТаС. В системе Та-С установлено существование трех фаз: a (твердый р-р С в Т) и с недостатком С (структуры вычитания)-b(Та2С) и g(ТаС). При 150°С Т. растворяет 0,02% по массе С; при содержании С в Та до 2,46% присутствуют a- и b-фазы, при содержании 2,46-3,21%-Та2С (ТаС0,38 - 0,50), в области концентраций С 3,21-3,71% -b- и g-фазы, в области 3,71-5,7%-ТаС (ТаС0,58_0,91). Параметры кристаллич. решетки гексагон. b-фазы изменяются в пределах: а = 0,31030-0,31044 нм, с = 0,49367-0,49430 нм; кубич. гранецентрир. g-фазы-в пределах 0,44206-0,44564 нм. Для Та2С: плотн. 15,22 г/см3; http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/2/7/13727.jpeg- 208,7 кДж/моль; http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/2/8/13728.jpeg 81,7 ДжДмоль-К). Золотисто-желтый монокарбид ТаС имеет т. пл. ок. 3800 °С; плота. 14,4 г/см3;http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/2/9/13729.jpeg36,8 Дж/(моль · К); http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/3/0/13730.jpeg - 142 кДж/моль; http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/3/1/13731.jpeg42,4 Дж/(моль · К); весьма устойчив к хим. реагентам; на воздухе ниже 1000°С не окисляется; раств. только в смеси HF-HNO3; при нагр. реагирует с N2 и NH3, образуя нитриды.

В системе Ta-N существуют 4 фазы (нитриды): b(TaN0,05), g(TaN0,40_0,45), d(TaN0,8_0,9) и e (TaN). b-Фаза имеет кубич. кристаллич. решетку (а = 0,3369 нм;, остальные-гексагональную с параметрами: для g-фазы а = 0,3041-0.3048 нм, с = 0,4907-0,4918 нм; для d-фазы а = 0,2925-0,2938 нм, с = 0,2876-0,2883 нм; для e-фазы а = 0,518 нм, с = 0,2908 нм. При нагр. до 2800-3000 °С нитриды Т. теряют азот, превращаясь в a-фазу (р-р азота в Т.). Нитриды Т. очень устойчивы к действию разл. хим. в-в. TaN голубовато-серого или черного цвета; плотн. 14,36 г/см3;http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/3/2/13732.jpeg42,7 ДжДмоль · К); Dhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/3/3/13733.jpeg - 252,7 кДж/моль; http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/3/4/13734.jpeg 41,9 Дж/(моль·К). Нитриды TaN и Ta2N образуют твердые р-ры соотв. с ТаС и Та2С. Описана фаза Ta3N5 (красного цвета), образующаяся при взаимод. Та2О5 с NH3 при 860-920 °С в присут. Ti. Она кристаллизуется в тетрагон. сингонии (а = 1,02265 им, с = 0,3898 нм, z = 4); плотн. 9,85 г/см3. При высоком давлении N2 получают Ta5N6.

С фосфором Т. образует фосфиды ТаР и Та2Р, с As-ap-сениды TaAs и TaAs2, с Sb-антимониды Ta3Sb, Ta5Sb4, TaSb2, с S-сульфиды TaS3 и TaS2.

Известно 4 устойчивых кристаллич. силицида: TaSi2 (т. пл. ок. 2200°С, гексагон. кристаллич. решетка, а = 0,4781 ям, с = 0,6534 нм, плота. 9,14 г/см3), Ta5Si3 (т. пл. ок. 2500 °С, имеет две тетрагон. кристаллич. модификации, для низкотемпературной а = 0,6516 нм, с = 1,1872 нм), Ta2Si (т. пл. ок. 2450 °С, тетрагон. кристаллич. решетка, a = 0,6157нм, с = 0,5039 нм) и Ta9Si2 (т. пл. ок. 2500 °С, гексагон. кристаллич. решетка, a = 0,6105нм, с = 0,4918 нм). Компактный TaSi2 устойчив к окислению на воздухе до 1000 °С и выше. Взаимод. с фтористоводородной к-той и расплавл. щелочами, устойчив к действию др. минеральных к-т и разб. р-ров щелочей.

С бором Т. образует бориды ТаВ2 (т. пл. ок. 3200°С), ТаВ (т. пл. ок. 2000 °С), а также инконгруэнтно плавящиеся Та2В, Та3В2, Та3В4.

Бесцв. сульфат Ta2(SO4)5 гидролизуется водой, при нагр. выше 100°С разлагается с выделением SO3. Выделены также Ta2O4SO4·3H2O и соли типа (NH4)3Та(SO4)4. Фосфаты Т. имеют состав Та3(РО4)5 и ТаОРО4. Возможно существование гидрофосфатов, а также пирофосфата (ТаО2)4Р2О7. Соли гилотетич. танталовых к-т- танталаты получают спеканием Та2О5 с оксидами металлов. См. также Танталорганические соединения.

Получение. Большую часть Т. получают из пирохлоровых и танталит-колумбитовых концентратов и из шлаков оловянной плавки. Руды обогащают гравитац. методами и флотацией, а также электромагн. или радиометрич. сепарацией. Содержание Та2О5 и Nb2O5 в концентратах достигает 50%. Концентраты и шлаки перерабатывают преим. до Та2О5 иди K2[TaF7] (значительно реже до ТаС15), из к-рых затем получают металлические Т. Концентраты и шлаки подвергают выщелачиванию действием фтористоводородной к-ты с послед. очисткой; Nb и Та разделяют экстракцией трибутилфосфатом, циклогексаноном или метилизобутил-кетоном, реже-др. экстрагентами. Из водной фазы действием водным NH3 осаждают гидроксид Т. (к-рый сушат и прокаливают до Та2О5) или действием KF осаждают K2TaF7.

По хлоридному способу концентрат смешивают с углем или коксом, брикетируют и хлорируют брикеты в шахтной печи при 700-800 °С или фторируют непосредственно смесь мелкоизмелъченных концентрата и кокса в солевом хлорид-ном расплаве, содержащем NaCl и КС1. Далее конденсируют образовавшиеся летучие пентахлориды Nb и Та, разделяют и очищают ректификацией. Оксид Та2О5 получают гидролизом ТаС15 с послед. прокаливанием осадка гидрок-сида Т. Иногда хлорированию подвергают феррониобий или отходы металла.

По сульфатному способу концентраты обрабатывают конц. H2SO4 или ее смесью с (NH4)2SO4 при 150-300 °С, выщелачивают сульфаты водой, отделяют осадок, разделяют и очищают Та и Nb экстракцией из фторидных сред, а затем выделяют Та2О5 или K2TaF7. Разрабатывают способы экстракционного разделения Та и Nb непосредственно из сульфатных р-ров.

Металлические Т. получают натриетермич. восстановлением K2TaF7 или электролитич. восстановлением из расплава K2TaF7-Ta2O5-KF-KCl. После отмывки полученного порошка Т. от примесей его брикетируют, спекают в штабики, к-рые переплавляют в вакууме в электродуговых и электроннолучевых печах.

Металлические Т. можно получить восстановлением Та2О5-карботермически, алюмотермически или нагреванием в смеси с ТаС в вакууме при 2700 °С.

Описаны спосрбы переработки концентратов Т. с использованием жидких или газообразных фторирующих реагентов.

Мировое произ-во (в развитых странах) Т. в виде металла и сплавов ок. 700 т (1985); в т.ч. 2/3 из шлаков оловянной плавки.

Определение. Для определения Т. применяют те же методы, что и для ниобия. Главная трудность-сходство хим. св-в Nb и Та, проявление эффекта "потери индивидуальности" Т. в присут. Nb и Ti. Для разделения этих элементов применяют осаждение Т. из р-ров таннином, экстракцию, напр. кетонами из р-ров в смеси к-т HCl-HF, купфероном и др., хроматографич. методы. Количественно Т. определяют колориметрически (с использованием пирогаллола и др.), гравиметрически, люминесцентным, рентгеноспект-ральными, флуоресцентными, спектральными и нейтрон-но-активационным методами.

Применение. Ок. 35-45% производимого Т. используют в виде порошка для электролитич. конденсаторов и при произ-ве деталей электронных приборов, ок. 20-25%-в виде карбидов (ТаС входит в состав нек-рых твердых сплавов; см. Тантала сплавы), ок. 15-20%-в виде проката, а также присадок к сплавам (напр., добавка Т. в нержавеющие стали повышает их коррозионную устойчивость), ок. 3-6%-в виде оксидов для ферросплавов. Из Т. изготовляют аноды, сетки, катоды и др. детали электронных ламп, его применяют в качестве геттера. В хим. пром-сти Т. служит материалом теплообменников, нагревателей, зондов для измерения т-ры, кислотоупорной облицовки аппаратов. Из Т. изготовляют тигли для вакуумного напыления и плавки металлов, фторидов и оксидов. Т.-уникальный биосовместимый материал, в медицине его используют для костного протезирования. Нитрид TaN применяют в виде устойчивых к истиранию покрытий, ТаSi2-при изготовлений структур металл-оксид-полупроводник, защитных и нротивоотражательных покрытий. См. также Лития танталат.

Т. открыт в 1802 А. Экебергом. В виде пластичного металла впервые получен в 1905 В. Болтоном.

Лит.: Константинов В. И., Электролитическое получение тантала, ниобия и их сплавов, М., 1977; West wood W. D., Waterhouse N., Wi Icox P. S, Tantalum thin films, L·, 1975. См. также лит. при ст. Ниобий.

Э. Г. Раков, М. В. Мелкумянц.



1. www.pravda.ru: Эксперт: Cобытия подтверждают, что в Египте власть принадлежит только армии
04.07.2013
... неверно, он просто сделал рокировку. Во-первых, Мурси формально отстранил Тантауи и генерала Аннана и перевел их на должности своих военных советников. Во-вторых, в новой египетской Конституции отмечены исключительные полномочия военных, которых не было даже при Мубараке. В ...
2. www.pravda.ru: Египет получил новое правительство
02.08.2012
... Египта Хишам Кандил огласил сегодня состав нового правительства. Пост министра обороны получил фельдмаршал Хуссейн Тантауи - при Хосни Мубараке он двадцать лет проработал в той же должности. ...
3. www.pravda.ru: Египетская революция повторяется?
15.06.2012
... в Египте перешла к Высшему совету Вооруженных сил во главе с генералом Тантави. Военные приостановили действие конституции и распустили парламент. Вот так было тогда… Сейчас, фактически, происходит что-то очень похожее. ...
4. www.pravda.ru: Футбольные фанаты перекрыли центральную площадь Каира
02.02.2012
... на передовой сражений с армией не только до свержения Мубарака, но и после. Во время футбольных поединков болельщики громко скандируют оскорбления в адрес главы высшего военного совета Хусейна Тантауи, а произошедшее в среду только подстегнет их к ...
5. www.pravda.ru: 30-летнему режиму ЧП в Египте пришел конец
24.01.2012
... justify;">"Мы решили отменить чрезвычайное положение начиная с утра 25 января", - приводят Известия слова главы Военного совета маршала Хусейна Тантави. При этом военный руководитель страны отметил, что он все же будет применяться в отдельных случаях. В частности, указал Тантави, положения закона будут касаться преступлений так называемой ...
6. www.pravda.ru: Египет получил нового премьер-министра
25.11.2011
... совета вооруженных сил маршал Хусейн Тантави поручил новому главе кабинета министров сформировать новое правительство. Как передает "Новая газета", фигура Ганзури, который ...
7. www.pravda.ru: Военные власти Египта приняли отставку кабмина
23.11.2011
... во главе с Исамом Шарафом. Однако манифестанты продолжают выступления на площади Тахрир в Каире, требуя на этот раз отставки председателя Военного совета фельдмаршала Мохаммеда Хуссейна Тантави. ...
8. www.pravda.ru: Минздрав Египта заявил о 31 погибшем на площади Тахрир
23.11.2011
... и Факты" напоминают, что речь руководителя Высшего совета вооруженных сил Египта Хусейна Тантави не смогла изменить настроений тысяч демонстрантов, которые собрались в Каире и других крупны городах страны. Тантави говорил о том, что принял отставку правительства Исама Шарафа, которое потеряло ...
9. www.pravda.ru: Новые египетские министры принесли присягу
22.07.2011
... церемонии, которая проходила в присутствии временно исполняющего обязанности главы государства Мохаммеда Хусейна Тантави, египетский премьер Эссам Шараф обратился к народу. Он пообещал провести ряд реформ, направленных на борьбу с коррупцией, и сделать все возможное для окончания режима ЧП, который действует в Египте ...
10. www.pravda.ru: Бесценные статуи украдены из Каирского музея
13.02.2011
... Новости отмечает, что Мубарак передал власть не главе парламента, как это установлено конституцией, а высшему совету вооруженных сил Египта, возглавляемому министром обороны Хусейном Тантави. В результате беспорядков погибли по меньшей мере 300 человек, более пяти тысяч получили ...
11. www.pravda.ru: Президент Египта сбежал из Каира
11.02.2011
... так и не объявил об отставке, ждали с ночи. За последние сутки египетское военное командование провело, по меньшей мере, два экстренных заседания под председательством министра обороны Хусейна Тантауи в отсутствие верховного главнокомандующего и его заместителя. Долгое молчание армии было воспринято многими как предпосылка к военному перевороту в стране, однако этого не ...
Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео