Dekor 

Tantal metallining xususiyatlari va xususiyatlari. Tantalning kimyoviy xossalari Tantal atomining elektron konfiguratsiyasi

Tez rivojlanish zamonaviy texnologiyalar bugungi kunda, albatta, juda amaliy va juda foydali xususiyatlar va xususiyatlarga ega bo'lgan samarali materiallar va moddalardan foydalanish bilan bog'liq.

Shu nuqtai nazardan, tantal kabi noyob kimyoviy elementga e'tibor qaratish lozim. Va bu ajablanarli emas, chunki uning kuchli xususiyatlari tufayli bugungi kunda tantaldan foydalanish sanoatning ko'plab sohalarida juda dolzarb bo'lib bormoqda.

Ushbu mavzu bo'yicha oddiy odamning ufqlarini kengaytirish uchun biz tantalning fizik-kimyoviy xususiyatlarini batafsil tasvirlab beramiz va bugungi kunda bu metall qayerda juda muvaffaqiyatli qo'llanilishi haqida gapiramiz.

Tantalning texnik xususiyatlari

Avvalo, tantal oson ishlov berilishi mumkin bo'lgan yorqin rangga ega bo'lgan kulrang metall ekanligini tushunish kerak.

Metallning xususiyatlari orasida quyidagi bir qator muhim jihatlarni ta'kidlash kerak:

  • davriy jadvaldagi tartib raqami - 73;
  • atom og'irligi - 180;
  • moddaning zichligi 60 g / sm 3;
  • erish nuqtasi - 3015 0 S;
  • moddaning qaynash nuqtasi 5300 0 S.

metall xususiyatlari

Ushbu xususiyatlar tufayli tantal, shubhasiz, quyidagi foydali xususiyatlarga ega:

  1. Tantal o'tga chidamli metalldir va natijada element quyidagi xususiyatlarga ega:
  • chiziqli kengayishning kichik indeksi;
  • issiqlik o'tkazuvchanligining yaxshi darajasi;
  • yuqori mexanik kuch va egiluvchanlik.
  1. U mukammal korroziyaga qarshi xususiyatlarga ega. Shunisi e'tiborga loyiqki, normal sharoitda tantal dengiz suviga deyarli inertdir, ammo u kislorod bilan to'yingan bo'lsa, bu holda metall faqat xiralashadi.
  2. Tantal quyidagi turdagi tuzlarga yaxshi qarshilik ko'rsatadi:
  • temir va mis xloridlari;
  • nitratlar;
  • sulfatlar;
  • organik kislotalarning tuzlari, ammo ularning tarkibida ftor yoki ftoridlar bo'lmasa.
  1. Tantal ftor bilan reaksiyaga kirishganda o'zining mustahkamlik xususiyatlarini yo'qota boshlaydi. Tantalning brom, yod va suyuq xlor bilan kimyoviy reaksiyaga kirishmasligini ham hisobga olish kerak, agar harorat 150 0 S ga yetmasa.
  2. Tantal past erish haroratiga ega bo'lgan suyuq tuzilishli metallarga etarlicha chidamli.
  3. Tantal 400 0 S gacha bo'lgan haroratda havoda mukammal barqarorlik xususiyatlariga ega, saqlash yoki qayta ishlash jarayonida oksidning himoya plyonkasi paydo bo'ladi.
  4. Elektron nurlanish usuli bilan eritilgan tantal, metall deformatsiyalanganda, kattaroq siqishni amalga oshirishga imkon beradigan plastiklik xususiyatiga ega.
  5. U zarb qilish uchun yaxshi mos keladigan metall lavhaga yaxshi aylanadi.
  6. Sovuq shakllantirish uchun yaxshi ishlaydi. Biroq, bu metallni issiq holatda deformatsiya qilmaslik kerakligini tushunishingiz kerak, chunki qizdirilganda tantal azot, karbonat angidrid, kislorodni o'zlashtira boshlaydi va natijada material juda mo'rt bo'ladi.
  7. Tantalni qayta ishlashning asosiy operatsiyalaridan biri yuqori tezlikda ishlaydigan uskunada materialni kesishdir.

Tantal qismlarini ulashga kelsak, u quyidagi yo'llar bilan amalga oshirilishi mumkin:

  • payvandlash;
  • lehimlash;
  • perchinlar bilan bog'lanish.

Bu erda oxirgi ikkita usul juda kamdan-kam qo'llanilishini hisobga olish kerak, shuning uchun tantal payvandlangan bo'g'inlarning sifati har doim yuqori darajada qoladi.

Tantalni qo'llash sohalari

Bu xususiyatlar undan keng foydalanishga imkon beradi turli hududlar sanoat. Keling, tantal kabi noyob materialdan foydalanishning asosiy yo'nalishlarini batafsil ko'rib chiqaylik.

Metallurgiya sanoati

Metallurgiya bu metallning asosiy iste'molchisi hisoblanadi. Metallurgiya sanoati ishlab chiqarilgan tantalning 45% ni iste'mol qiladi.

Tantalning asosiy qo'llanilishi bir qator muhim jihatlardan iborat:

  • metall issiqlikka chidamli va korroziyaga qarshi po'lat navlarini ishlab chiqarishda asosiy qotishma element hisoblanadi;
  • Tantal karbid - quyish zavodlarida po'lat qoliplar uchun ishonchli himoya.

Elektrotexnika sanoati

Avvalo shuni ta'kidlash joizki, dunyoda ishlab chiqarilgan tantalning to'rtdan bir qismi elektrotexnika sanoatida qo'llaniladi. Va bu ajablanarli emas, chunki ushbu metall yordamida quyidagi turdagi elektr mahsulotlari ishlab chiqariladi:

  • elektrolitik turdagi tantal kondansatkichlari ularning ishlashi barqarorligi bilan tavsiflanadi;
  • anodlar, bilvosita isitiladigan katodlar va panjaralar kabi lampalarning bunday strukturaviy elementlarini ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi;
  • tantal sim kompyuter texnologiyasining ajralmas elementlari bo'lgan kryotron qismlarini ishlab chiqarishda ishlatiladi;
  • yuqori haroratli ishlaydigan pechlar uchun isitgichlar ushbu metalldan juda muvaffaqiyatli ishlab chiqariladi.

Qiziqarli fakt! Tantal kondansatkichlari o'z-o'zini ta'mirlashga moyil. Masalan, to'satdan yuqori kuchlanish paydo bo'lishi bilan uchqun izolyatsion qatlamni yo'q qildi. Bunday holda, nuqson joyida bir zumda izolyatsion oksidli plyonka hosil bo'ladi, kondansatör normal ish rejimida ishlashni davom ettiradi!


Kimyo sanoati

Avvalo shuni ta'kidlash kerakki, ishlatilgan tantalning 20 foizi ehtiyojlar uchun ketadi kimyo sanoati. Xususan, ushbu metall quyidagi hollarda qo'llaniladi:

  • quyidagi turdagi kislotalarni ishlab chiqarish:
  1. azot;
  2. kiyik;
  3. oltingugurt;
  4. fosforik;
  5. sirka.
  • vodorod peroksid, brom va xlor ishlab chiqarish;
  • quyidagi turdagi kimyoviy uskunalar ishlab chiqarish:
  1. aeratorlar;
  2. distillash zavodlari;
  3. har xil turdagi rulonlar;
  4. agitatorlar;
  5. valf.

DA tibbiyot sanoati dunyoda qazib olinadigan tantalning 5% dan ko'pi foydalanilmaydi. Tibbiyotda bu metall plastik va suyak jarrohligida juda muvaffaqiyatli qo'llaniladi, chunki u suyaklarni mahkamlash, tikuv va boshqalar uchun tantal elementlarini tayyorlash uchun ishlatiladi. Bunga tantalning organizmning hayotiy faoliyatiga zarar keltirmasligi, tirik to'qimalarni bezovta qilmasligi tufayli erishiladi.

Tantal (Ta) - atom raqami 73 va atom og'irligi 180,948 bo'lgan element. Bu beshinchi guruhning ikkinchi darajali kichik guruhining elementi, oltinchi davr davriy tizim Dmitriy Ivanovich Mendeleev. Oddiy sharoitlarda erkin holatda bo'lgan tantal oksid plyonkasi (Ta 2 O 5) hosil bo'lishining oqibati bo'lgan ozgina qo'rg'oshin tusli platina kulrang metalldir. Tantal og'ir, o'tga chidamli, juda qattiq, ammo mo'rt emas, shu bilan birga u juda yumshoq, yaxshi ishlov beriladi, ayniqsa uning sof shaklida.

Tabiatda tantal ikki izotop shaklida uchraydi: barqaror 181 Ta (99,99%) va radioaktiv 180 Ta (0,012%) yarim yemirilish davri 10 12 yil. Sun'iy yo'l bilan olingan radioaktivdan 182 Ta (yarimparchalanish davri 115,1 kun) izotop izlovchi sifatida ishlatiladi.

Element 1802 yilda shved kimyogari A. G. Ekeberg tomonidan Finlyandiya va Shvetsiyada topilgan ikkita mineralda topilgan. Qadimgi yunon miflari qahramoni Tantal sharafiga uni aniqlash qiyinligi sababli nomi berilgan. Uzoq vaqt davomida tarkibida kolumbiy (niobiy) bo'lgan kolumbit va tantal o'z ichiga olgan tantalit minerallari bir xil deb hisoblangan. Axir, bu ikki element bir-birining tez-tez hamrohlari va ko'p jihatdan o'xshashdir. Bu fikr uzoq vaqt davomida barcha mamlakatlar kimyogarlari orasida to'g'ri deb hisoblangan, faqat 1844 yilda nemis kimyogari Geynrix Rouz yana turli joylardan kolumbitlar va tantalitlarni o'rganib chiqdi va ularda xossalari bo'yicha tantalga o'xshash yangi metall topdi. Bu niobiy edi. Plastik sof metall tantalni birinchi marta nemis olimi V. fon Bolton 1903 yilda olgan.

Tantal minerallarining asosiy konlari Finlyandiya, Skandinaviya, Shimoliy Amerika, Braziliya, Avstraliya, Fransiya, Xitoy va boshqa bir qator mamlakatlarda joylashgan.

Tantal bir qator qimmatli xususiyatlarga ega bo'lganligi sababli - yaxshi egiluvchanlik, yuqori mustahkamlik, payvandlanuvchanlik, o'rtacha haroratlarda korroziyaga chidamlilik, refrakterlik va boshqalar. muhim fazilatlar- etmish uchinchi elementning qo'llanilishi juda keng. Tantalni qo'llashning eng muhim sohalari elektronika va mashinasozlikdir. Dunyo tantal ishlab chiqarishning qariyb to'rtdan bir qismi elektr va vakuum sanoatiga to'g'ri keladi. Elektronikada elektrolitik kondansatörler, yuqori quvvatli lampalar uchun anodlar va panjaralar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kimyo sanoatida tantal kislotalar ishlab chiqarishda ishlatiladigan mashina qismlarini tayyorlash uchun ishlatiladi, chunki bu element ajoyib kimyoviy qarshilikka ega. Tantal hatto aqua regia kabi kimyoviy agressiv muhitda ham erimaydi! Tantal tigellarda metallar, masalan, nodir tuproqlar eritiladi. Undan yuqori haroratli pechlarning isitgichlari ishlab chiqariladi. Tantal inson tanasining tirik to'qimalari bilan o'zaro ta'sir qilmasligi va ularga zarar etkazmasligi sababli, u suyaklarni singan holda ushlab turish uchun jarrohlikda qo'llaniladi. Biroq, bunday qimmatbaho metallning asosiy iste'molchisi metallurgiyadir (45% dan ortiq). DA o'tgan yillar tantal maxsus po'latlarda qotishma element sifatida tobora ko'proq foydalanilmoqda - og'ir yuk, korroziyaga chidamli, issiqlikka chidamli. Bundan tashqari, ko'plab strukturaviy materiallar tezda issiqlik o'tkazuvchanligini yo'qotadi: ularning yuzasida yomon issiqlik o'tkazuvchi oksid yoki tuz plyonkasi hosil bo'ladi. Tantal va uning qotishmalaridan tayyorlangan tuzilmalar bunday muammolarga duch kelmaydi. Ularda hosil bo'lgan oksid plyonkasi nozik va issiqlikni yaxshi o'tkazadi, bundan tashqari, u korroziyaga qarshi himoya xususiyatlariga ega.

Faqat sof tantal emas, balki uning birikmalari ham qimmatlidir. Shunday qilib, tantal karbidning yuqori qattiqligi yuqori tezlikda metallni kesish uchun karbid asboblarini ishlab chiqarishda ishlatiladi. Tantal-volfram qotishmalari ulardan tayyorlangan qismlarga issiqlikka chidamlilik beradi.

Biologik xossalari

Tantal o'zining yuqori biologik muvofiqligi - tirnash xususiyati va tanani rad etmasdan tirik to'qimalar bilan til topishish qobiliyati tufayli tibbiyotda, asosan, rekonstruktiv jarrohlikda - inson tanasini tiklashda keng qo'llanilishini topdi. Tantalning yupqa plitalari kraniyaga zarar etkazish uchun ishlatiladi - ular bosh suyagidagi yoriqlarni yopadi. Tantal plastinkasidan sun'iy quloq yasalgan, sondan ko'chirilgan teri shu qadar yaxshi va tez ildiz otganki, tez orada sun'iy organni haqiqiydan ajratib bo'lmaydigan holatni tibbiyot biladi. Tantal iplari shikastlangan mushak to'qimasini tiklashda ishlatiladi. Jarrohlar operatsiyalardan so'ng qorin bo'shlig'ining devorlarini tantal plitalari bilan mahkamlaydilar. Tantal shtapellari yordamida hatto qon tomirlari ham ulanishi mumkin. Ushbu noyob materialning tarmoqlari ko'z protezlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Tendonlar bu metallning iplari bilan almashtiriladi va hatto nerv tolalari ham tikiladi.

Tantal pentoksidi Ta 2 O 5 kamroq qo'llaniladi - uning oz miqdordagi temir trioksidi bilan aralashmasi qon ivishini tezlashtirish uchun ishlatilishi tavsiya etiladi.

So'nggi o'n yillikda inson organizmida ijobiy biologik jarayonlarni rag'batlantirish uchun qisqa masofali statik elektr maydonlaridan foydalanishga asoslangan tibbiyotning yangi tarmog'i rivojlanmoqda. Va elektr maydonlari elektr tarmog'i yoki batareya quvvati bilan ta'minlangan an'anaviy elektr energiya manbalari hisobiga emas, balki tibbiyotda keng qo'llaniladigan turli maqsadlar uchun implantlarga yotqizilgan avtonom ishlaydigan elektret qoplamalari (uzoq vaqt davomida kompensatsiyalanmagan elektr zaryadini saqlaydigan dielektrik) tufayli hosil bo'ladi.

Hozirgi vaqtda tantal pentoksidning elektret plyonkalarini tibbiyotning quyidagi yo'nalishlarida qo'llashning ijobiy natijalariga erishildi: jag'-jag' jarrohligi (Ta 2 O 5 bilan qoplangan implantlardan foydalanish yallig'lanish jarayonlarining paydo bo'lishini yo'q qiladi, emlash vaqtini qisqartiradi. implant); ortopedik stomatologiya (akril plastmassalardan tayyorlangan protezlarni tantal pentoksid plyonkasi bilan qoplash akrilatlarga nisbatan murosasizlikdan kelib chiqadigan barcha mumkin bo'lgan patologik ko'rinishlarni yo'q qiladi); jarrohlik (uzoq muddatli davolanmaydigan yara jarayonlari, yotoq yaralari, neyrotrofik yaralar, termal lezyonlar bilan teri va biriktiruvchi to'qimalarning nuqsonlarini davolashda elektret aplikatoridan foydalanish); travmatologiya va ortopediya (elektret qoplama plyonkasi tomonidan yaratilgan statik maydon ta'sirida inson tayanch-harakat tizimining yoriqlari va kasalliklarini davolashda suyak to'qimalarining rivojlanishini tezlashtirish).

Bu barcha noyob ilmiy ishlanmalar tufayli mumkin bo'ldi ilmiy ish Sankt-Peterburg davlat elektrotexnika universiteti (LETI) mutaxassislari.

Tantal pentoksidining noyob qoplamalari allaqachon qo'llanilayotgan yoki joriy etilayotgan yuqoridagi sohalarga qo'shimcha ravishda, dastlabki bosqichlarda bo'lgan ishlanmalar mavjud. Bularga tibbiyotning quyidagi yo'nalishlari bo'yicha ishlanmalar kiradi: kosmetologiya ("oltin iplar" o'rnini bosadigan tantal pentoksid qoplamalari asosida material ishlab chiqarish); yurak jarrohligi (elektret plyonkalarini qo'llash ichki yuzasi sun'iy qon tomirlari, qon pıhtılarının shakllanishiga to'sqinlik qiladi); artroplastika (suyak to'qimalari bilan doimiy aloqada bo'lgan protezlarni rad etish xavfini kamaytirish). Bundan tashqari, tantal pentoksid plyonkasi bilan qoplangan jarrohlik asbobi yaratilmoqda.

Ma'lumki, tantal tajovuzkor muhitga juda chidamli, bir qator faktlar buni tasdiqlaydi. Shunday qilib, 200 ° C haroratda bu metallga etmish foiz nitrat kislota ta'sir qilmaydi! Sulfat kislotada 150 ° C haroratda tantal korroziyasi ham kuzatilmaydi va 200 ° C da metall korroziyaga uchraydi, lekin yiliga atigi 0,006 mm!

Gazsimon vodorod xloriddan foydalanadigan bitta korxonada zanglamaydigan po'latdan yasalgan qismlar bir necha oydan keyin ishdan chiqqani ma'lum. Biroq, po'lat tantal bilan almashtirilishi bilanoq, hatto eng nozik qismlar ham (0,3 ... 0,5 mm qalinlikdagi) amalda cheksiz bo'lib chiqdi - ularning xizmat qilish muddati 20 yilgacha oshdi!

Tantal, nikel va xrom bilan birga, korroziyaga qarshi qoplama sifatida keng qo'llaniladi. Ular turli xil shakl va o'lchamdagi qismlarni qamrab oladi: tigellar, quvurlar, choyshablar, raketa nozullari va boshqalar. Bundan tashqari, tantal qoplamasi qo'llaniladigan material juda xilma-xil bo'lishi mumkin: temir, mis, grafit, kvarts, shisha va boshqalar. Eng qizig'i shundaki, tantal qoplamasining qattiqligi tavlangan shakldagi texnik tantalning qattiqligidan uch-to'rt baravar yuqori!

Tantal juda qimmatli metall bo'lganligi sababli, uning xom ashyosini izlash bugungi kunda ham davom etmoqda. Mineraloglar oddiy granitlarda boshqa qimmatli elementlardan tashqari tantal ham borligini aniqladilar. Braziliyada granit jinslaridan tantal olishga urinish amalga oshirildi, metall olindi, ammo bunday ishlab chiqarish sanoat miqyosiga etib bormadi - jarayon juda qimmat va murakkab bo'lib chiqdi.

Zamonaviy elektrolitik tantal kondansatkichlari ishlashda barqaror, ishonchli va bardoshlidir. Ushbu materialdan tayyorlangan miniatyura kondansatkichlari turli xilda qo'llaniladi elektron tizimlar, yuqoridagi afzalliklarga qo'shimcha ravishda, ular bitta noyob sifatga ega: ular o'zlari ta'mirlashni mustaqil ravishda amalga oshirishlari mumkin! Bu qanday sodir bo'ladi? Aytaylik, izolyatsiyaning yaxlitligi kuchlanishning pasayishi yoki boshqa sababga ko'ra buzilgan - bir zumda parchalanish joyida yana izolyatsion oksidli plyonka hosil bo'ladi va kondansatör hech narsa bo'lmagandek ishlashda davom etadi!

Shubhasiz, 20-asrning o'rtalarida paydo bo'lgan "aqlli metall" atamasi, ya'ni aqlli mashinalarning ishlashiga yordam beradigan metallni haqli ravishda tantalga kiritish mumkin.

Ba'zi hududlarda tantal platina o'rnini egallaydi va ba'zan hatto u bilan raqobatlashadi! Shunday qilib, zargarlik buyumlarida tantal ko'pincha bilaguzuklar, soat qutilari va boshqa zargarlik buyumlarini ishlab chiqarishda qimmatroq olijanob metallni almashtiradi. Boshqa sohada tantal platina bilan muvaffaqiyatli raqobatlashadi - bu metalldan tayyorlangan standart analitik og'irliklar sifat jihatidan platinadan kam emas.

Bundan tashqari, tantal avtomatik qalamlar uchun novdalar ishlab chiqarishda qimmatroq iridiy o'rniga ishlatiladi.

Noyob kimyoviy xossalari tufayli tantal katodlar uchun material sifatida qo'llanilishini topdi. Shunday qilib, tantal katodlari oltin va kumushni elektrolitik ajratishda ishlatiladi. Ularning qadr-qimmati shundaki, qimmatbaho metallarning cho'kmasi tantalga zarar bermaydigan akva regia bilan yuvilishi mumkin.

Shvetsiyalik kimyogari Ekeberg yangi moddani kislotalar bilan to‘yintirishga urinib, uning “chanqog‘i”dan hayratga tushib, yangi elementni sharafga nomlaganida ramziy, hatto mistik bo‘lmasa-da, nimadir borligi haqida aniq gapirish mumkin. o'z o'g'lini o'ldirgan va xudolarga xiyonat qilgan afsonaviy yovuz odam. Va ikki yuz yil o'tgach, bu element odamni tom ma'noda "tikishga" va hatto uning tendonlari va nervlarini "almashtirishga" qodir ekanligi ma'lum bo'ldi! Ma'lum bo'lishicha, er osti olamida azob chekayotgan shahid odamning yordami bilan o'z aybiga kafforat qilib, xudolardan kechirim so'rashga harakat qilmoqda ...

Hikoya

Tantal - qadimgi yunon miflarining qahramoni, Lidiya yoki Frigiya shohi, Zevsning o'g'li. U Olimpiya xudolarining sirlarini oshkor qildi, ularning ziyofatidan ambroziyani o'g'irladi va olimpiyachilarni o'z o'g'li Pelopsning tanasidan tayyorlangan taom bilan davoladi, uni ham o'ldirdi. O'zining vahshiyliklari uchun Tantal xudolar tomonidan Hades er osti dunyosida abadiy ochlik, tashnalik va qo'rquv azobiga hukm qilindi. O'shandan beri u shaffof, tiniq suvda, novdalari pishgan mevalar og'irligi ostida boshiga egilib, bo'yniga qadar tik turibdi. Faqat u na tashnalikni, na ochlikni qondira olmaydi - u mast bo'lishga harakat qilishi bilanoq suv pastga tushadi va shoxlari och qotilning qo'lida shamol tomonidan ko'tariladi. Tantalning boshiga tosh osilgan, u har qanday vaqtda qulashi mumkin, baxtsiz gunohkorni qo'rquvdan abadiy azob chekishga majbur qiladi. Ushbu afsona tufayli "tantal azobi" iborasi chidab bo'lmas azob-uqubatlarni, azobdan xalos bo'lishga bo'lgan jismoniy urinishlarni anglatuvchi ibora paydo bo'ldi. Ko'rinishidan, shved kimyogari Ekebergning 1802 yilda o'zi kashf etgan "yer" ni kislotalarda eritib, undan yangi elementni ajratib olishga bo'lgan muvaffaqiyatsiz urinishlari paytida uning xayoliga aynan shu ibora kelgan. Bir necha marta olimga u maqsadga yaqin bo'lib tuyuldi, lekin u yangi metallni sof shaklda ajratib ololmadi. Yangi elementning "shahid" nomi shunday paydo bo'ldi.

Tantalning kashf etilishi yana bir element - niobiyning kashf etilishi bilan chambarchas bog'liq bo'lib, u bir yil oldin paydo bo'lgan va dastlab Kolumbiya deb nomlangan, unga kashfiyotchi Gatchet bergan. Bu element bir qator xususiyatlarda unga yaqin tantalning egizakidir. Aynan shu yaqinlik kimyogarlarni adashtirib yubordi, ular uzoq bahs-munozaralardan so‘ng tantal va kolumbiy bir va bir xil element degan noto‘g‘ri xulosaga kelishdi. Bu aldanish qirq yildan ortiq davom etdi, to 1844 yilda mashhur nemis kimyogari Geynrix Rouz turli konlardagi kolumbit va tantalitlarni qayta oʻrganish jarayonida kolumbiyning mustaqil element ekanligini isbotladi. Gatchet tomonidan o'rganilgan Kolumbiya niobiy bo'lib, tarkibida tantal ko'p bo'lib, bu ilm-fan dunyosini yo'ldan ozdirdi. Ikki elementning bunday oilaviy yaqinligi sharafiga Roza Kolumbiyaga Frigiya qiroli Tantal Niobiyaning qizi sharafiga Niobium deb nom berdi. Garchi Rose yana bir yangi elementni kashf qilishda xatoga yo'l qo'ygan bo'lsa-da, uni Pelopius deb nomlagan (Tantalning o'g'li Pelops sharafiga), uning ishi niobiy (kolumbiy) va tantal o'rtasidagi qat'iy farq uchun asos bo'ldi. Faqat, Rosening dalillaridan keyin ham, tantal va niobiy uzoq vaqt davomida chalkashib ketgan. Shunday qilib, tantal kolumbiy, Rossiyada kolumbiy deb ataldi. Gess o'zining oltinchi nashrigacha (1845) "Sof kimyo asoslari" asarida Kolumbiya haqida gapirmasdan, faqat tantal haqida gapiradi; Dvigubskiy (1824) nomi bor - tantal. Bunday xatolar va shartlar tushunarli - tantal va niobiyni ajratish usuli faqat 1866 yilda Shveytsariya kimyogari Marignac tomonidan ishlab chiqilgan va shuning uchun sof elementar tantal hali mavjud emas edi: axir, olimlar bu metallni sof holda olishga muvaffaq bo'lishdi. ixcham shakl faqat 20-asrda. Metall tantalni birinchi bo'lib nemis kimyogari fon Bolton olishga muvaffaq bo'lgan va bu faqat 1903 yilda sodir bo'lgan. Avvallari, albatta, sof metall tantal olishga urinishlar qilingan, ammo kimyogarlarning barcha urinishlari muvaffaqiyatsizlikka uchragan. Misol uchun, frantsuz kimyogari Moissan metall kukunini oldi, unga ko'ra - sof tantal. Biroq, tantal pentoksidi Ta 2 O 5 ni elektr pechda uglerod bilan kamaytirish natijasida olingan bu kukun sof tantal emas edi, kukun tarkibida 0,5% uglerod bor edi.

Natijada, yetmish uchinchi elementning fizik-kimyoviy xususiyatlarini batafsil o'rganish faqat yigirmanchi asrning boshlarida mumkin bo'ldi. Yana bir necha yil davomida tantal amaliy foydalanishni topa olmadi. Faqat 1922 yilda uni AC rektifikatorlarida ishlatish mumkin edi.

Tabiatda bo'lish

Yer qobig'idagi yetmish uchinchi elementning (klark) o'rtacha miqdori og'irlik bo'yicha 2,5∙10 -4% ni tashkil qiladi. Tantal kislotali jinslar - granit va cho'kindi qobiqlarning xarakterli elementi bo'lib, ulardagi o'rtacha miqdori 3,5 ∙ 10 -4% ga etadi, ultrabazik va asosiy jinslar uchun - mantiyaning yuqori qismlari va er qobig'ining chuqur qismlari, konsentratsiyasi. tantaldan ancha past: 1 .8∙10 -6%. Tantal magmatik kelib chiqishi jinslarida, shuningdek biosferada tarqalgan, chunki u ko'plab kimyoviy elementlar bilan izomorfdir.

Er qobig'ida tantalning kam miqdoriga qaramay, uning minerallari juda keng tarqalgan - ularning yuzdan ortiqlari bor, ular orasida tantal minerallari ham, tantal o'z ichiga olgan rudalar ham bor, ularning barchasi magmatik faollik (tantalit, kolumbit) bilan bog'liq holda hosil bo'lgan. , loparit, piroxlor va boshqalar). Barcha minerallarda tantal niobiy bilan birga keladi, bu elementlarning o'ta kimyoviy o'xshashligi va ularning ionlarining deyarli bir xil o'lchamlari bilan izohlanadi.

Aslida tantal rudalari Ta 2 O 5 nisbatiga ega: Nb 2 O 5 ≥1. Tantal rudalarining asosiy minerallari: kolumbit-tantalit (Ta 2 O 5 miqdori 30-45%), tantalit va manganotantalit (Ta 2 O 5 45-80%), vojinit (Ta, Mn, Sn) 3 O 6 (Ta 2) O 5 60-85%), mikrolit Ca 2 (Ta, Nb) 2 O 6 (F, OH) (Ta 2 O 5 50-80%) va boshqalar. Tantalit (Fe, Mn)(Ta, Nb) 2 O 6 bir nechta navlarga ega: ferrotantalit (FeO>MnO), manganotantalit (MnO>FeO). Tantalit qoradan qizil-jigarranggacha ko'p soyalarda bo'ladi. Niobiy bilan bir qatorda ancha qimmat tantal olinadigan tantal-niobiy rudalarining asosiy minerallari kolumbit (Ta 2 O 5 5-30%), tantal o'z ichiga olgan piroxlor (Ta 2 O 5 1-4%). , loparit (Ta 2 O 5 0,4-0,8%), xetkettolit (Ca, Tr, U) 2 (Nb, Ta) 2 O 6 (F, OH)∙nH 2 O (Ta 2 O 5 8-28%), iksiolit (Nb , Ta, Sn, W, Sc) 3 O 6 va boshqalar. U, Th, TR o'z ichiga olgan tantalo-niobatlar metamik, yuqori radioaktiv va o'zgaruvchan miqdordagi suvni o'z ichiga oladi; polimorfik modifikatsiyalar keng tarqalgan. Tantalo-niobatlar kichik disseminatsiyalar hosil qiladi, katta ajralishlar kam uchraydi (kristallar asosan loparit, piroxlor va kolumbit-tantalit uchun xosdir). Rangi qora, to'q jigarrang, jigarrang sariq. Odatda shaffof yoki biroz shaffof.

Tantal ruda konlarining bir nechta asosiy sanoat va genetik turlari mavjud. Natro-litiy tipidagi nodir metall pegmatitlar albit, mikroklin, kvarts va kamroq darajada spodumen yoki petalitdan tashkil topgan zonali tomir tanalari bilan ifodalanadi. Noyob metall tantalli granitlar (apogranitlar) kolumbit-tantalit va mikrolitning nozik tarqalishini o'z ichiga olgan ko'pincha topaz va lityum slyudalar bilan boyitilgan mikroklin-kvars-albit granitlarining kichik zaxiralari va gumbazlari bilan ifodalanadi. Pegmatitlarning yo'q bo'lib ketishi bilan bog'liq holda paydo bo'ladigan ob-havo qobig'i, delyuvial-allyuvial va allyuvial plasserlar kassiterit va kolumbit-tantalit guruhining minerallarini o'z ichiga oladi. Lujavrit va foyalit tarkibidagi loparitli nefelin siyenitlari.

Bundan tashqari, karbonatitlar va ular bilan bog'liq bo'lgan forsterit-apatit-magnetit jinslari bilan ifodalangan murakkab tantal-niobiy rudalarining konlari sanoatda qo'llaniladi; mikroklin-albit riebekit ishqoriy granitlar va granosenitlar va boshqalar. Tantalning bir qismi greyzen konlarining volframitlaridan olinadi.

Titan rudalarining eng yirik konlari Kanadada (Manitoba, Bernik ko'li), Avstraliyada (Grinbushlar, Pilbara), Malayziya va Tailandda (tantalli qalay plasterlari), Braziliyada (Parayba, Rio-Grande-do Norte), bir qator Afrika shtatlarida joylashgan. (Zair, Nigeriya, Janubiy Rodeziya).

Ilova

Tantal o'zining texnik qo'llanilishini juda kech topdi - 20-asrning boshlarida u elektr lampalarining filamentlari uchun material sifatida ishlatilgan, bu esa ushbu metallning refrakterlik kabi sifati bilan bog'liq edi. Biroq, u tez orada bu sohada o'z ahamiyatini yo'qotdi va arzonroq va o'tga chidamli volfram bilan almashtirildi. Yana tantal 20-asrning 20-yillarigacha, u AC rektifikatorlarida (oksid plyonkasi bilan qoplangan tantal oqim faqat bir yo'nalishda o'tadi) va bir yil o'tgach, radio trubalarida qo'llanila boshlanganiga qadar "texnik jihatdan yaroqsiz" bo'lib qoldi. . Shundan so'ng, metall tan olindi va tez orada sanoatning tobora ko'proq yangi sohalarini zabt eta boshladi.

Hozirgi vaqtda tantal o'zining noyob xususiyatlaridan kelib chiqqan holda elektronikada (yuqori o'ziga xos sig'imli kondansatkichlar ishlab chiqarish) qo'llaniladi. Tantalning jahon ishlab chiqarishining qariyb to'rtdan biri elektr va vakuum sanoatiga to'g'ri keladi. Tantalning o'zi va uning oksidi plyonkasi yuqori kimyoviy inertligi tufayli elektrolitik tantal kondensatorlari ishlashda juda barqaror, ishonchli va bardoshlidir: ularning xizmat qilish muddati o'n ikki yildan ortiq davom etishi mumkin. Radiotexnikada tantal radar uskunalarida ishlatiladi. Mini tantal kondansatkichlari radio uzatgichlarda, radar qurilmalarida va boshqa elektron tizimlarda qo'llaniladi.

Tantalning asosiy iste'molchisi metallurgiya bo'lib, ishlab chiqarilgan metallning 45% dan ortig'ini ishlatadi. Tantal maxsus po'latlarda qotishma element sifatida faol ishlatiladi - og'ir yukga chidamli, korroziyaga chidamli, issiqlikka chidamli. Ushbu elementning oddiy xromli po'latlarga qo'shilishi ularning mustahkamligini oshiradi va qotib qolish va tavlanishdan keyin mo'rtlikni kamaytiradi. Issiqlikka chidamli qotishmalarni ishlab chiqarish raketa va kosmik texnologiyalar uchun katta zaruratdir. Raketa nozullari korroziyaga olib kelishi mumkin bo'lgan suyuq metall (litiy yoki natriy) bilan sovutilgan hollarda, tantal va volfram qotishmasisiz qilish mumkin emas. Bundan tashqari, issiqlikka bardoshli po'latlar yuqori haroratli vakuumli pechlar, isitgichlar va aralashtirgichlar uchun isitgichlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Tantal karbid (erish nuqtasi 3880 °C) qattiq qotishmalarni ishlab chiqarishda (volfram va tantal karbidlari aralashmalari - TT indeksli navlar, eng qiyin metallga ishlov berish sharoitlarida va eng kuchli materiallarni (tosh, kompozit) zarba bilan burg'ulash uchun ishlatiladi. .

Tantal bilan qotishma po'latlar, masalan, kimyo muhandisligida keng qo'llaniladi. Axir, bunday qotishmalar g'ayrioddiy kimyoviy qarshilikka ega, ular plastik, issiqlikka chidamli va issiqlikka chidamli, bu xususiyatlar tufayli tantal kimyo sanoati uchun ajralmas tarkibiy materialga aylandi. Tantal uskunalari ko'plab kislotalarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi: xlorid, oltingugurt, azot, fosfor, sirka, shuningdek, brom, xlor va vodorod periks. Undan rulonlar, distillerlar, klapanlar, mikserlar, aeratorlar va boshqa ko'plab kimyoviy apparat qismlari ishlab chiqariladi. Ba'zan - butun apparat. Tantal katodlari oltin va kumushni elektrolitik ajratishda ishlatiladi. Ushbu katodlarning afzalligi shundaki, oltin va kumush konini tantalga zarar etkazmaydigan akva regia bilan yuvish mumkin.

Bundan tashqari, tantal asbobsozlikda (rentgen apparatlari, nazorat asboblari, diafragmalar) ishlatiladi; tibbiyotda (rekonstruktiv jarrohlik uchun material); atom energetikasida - atom energetikasi tizimlari uchun issiqlik almashtirgich sifatida (tantal o'ta qizib ketgan eritmalar va seziy-133 bug'idagi barcha metallarning eng barqaroridir). Tantalning gazlarni yutish qobiliyatining yuqoriligi chuqur vakuumni saqlash uchun ishlatiladi (elektrovakuum qurilmalari).

So'nggi yillarda tantal sirtda har qanday rangdagi bardoshli oksidli plyonkalarni hosil qilish qobiliyati tufayli zargarlik buyumlari sifatida ishlatilgan.

Tantal birikmalari ham keng qo'llaniladi. Tantal pentoksidi yadroviy texnologiyada gamma-nurlanishni yutuvchi oynani eritishda qo‘llaniladi. Kaliy florotantalat sintetik kauchuk ishlab chiqarishda katalizator sifatida ishlatiladi. Tantal pentoksidi ham etil spirtidan butadien ishlab chiqarishda bir xil rol o'ynaydi.

Ishlab chiqarish

Ma'lumki, tarkibida tantal bo'lgan rudalar kamdan-kam uchraydi va bu alohida elementda kambag'aldir. Tantal va uning qotishmalarini ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo faqat 8% Ta 2 O 5 va 60% dan ortiq Nb 2 O 5 ni o'z ichiga olgan tantalit va loparit konsentratlari hisoblanadi. Bundan tashqari, hatto foizning yuzdan bir qismini (Ta, Nb) 2 O 5 o'z ichiga olgan rudalar ham qayta ishlanadi!

Tantal ishlab chiqarish texnologiyasi ancha murakkab va uch bosqichda amalga oshiriladi: ochilish yoki parchalanish; tantalni niobiydan ajratish va ularning sof kimyoviy birikmalarini olish; tantalni qayta tiklash va tozalash.

Tantal konsentratini ochish, boshqacha qilib aytganda, rudalardan tantalni ajratib olish ishqorlar (birlashma) yordamida yoki gidroflorik kislota (parchalanish) yoki gidroftorik va sulfat kislotalar aralashmasi yordamida amalga oshiriladi. Keyin ular ishlab chiqarishning ikkinchi bosqichiga o'tadilar - tantal va niobiyni ekstraktsiyalash va ajratish. Ushbu metallarning kimyoviy xossalarining o'xshashligi va ionlarining deyarli bir xil o'lchamlari tufayli oxirgi vazifa juda qiyin. Yaqin vaqtgacha metallar faqat 1866 yilda Shveytsariya kimyogari Marignac tomonidan taklif qilingan usul bilan ajratilgan, u kaliy florotantalat va kaliy ftorniobatning suyultirilgan gidroflorik kislotada turli xil eruvchanligidan foydalangan. Zamonaviy sanoatda tantal va niobiyni ajratishning bir necha usullari qo'llaniladi: organik erituvchilar bilan ekstraktsiya qilish, niobiy pentakloridni tanlab kamaytirish, murakkab ftorid tuzlarini fraksiyonel kristallash, ion almashinadigan qatronlar yordamida ajratish va xloridlarni rektifikatsiya qilish. Hozirgi vaqtda eng ko'p qo'llaniladigan ajratish usuli (u ham eng mukammal hisoblanadi) gidroflorik va sulfat kislotalarni o'z ichiga olgan tantal va niobiy ftorid birikmalarining eritmalaridan olishdir. Shu bilan birga, tantal va niobiy boshqa elementlarning aralashmalaridan ham tozalanadi: kremniy, titan, temir, marganets va boshqa tegishli elementlar. Loparit rudalariga kelsak, ularning konsentratlari xlor usulida qayta ishlanadi, tantal va niobiy xloridlarning kondensati olinadi, ular yana rektifikatsiya usuli bilan ajratiladi. Xloridlar aralashmasini ajratish quyidagi bosqichlardan iborat: dastlabki distillash (tantal va niobiy xloridlarini qo'shilgan aralashmalardan ajratish), asosiy distillash (sof NbCl 5 va TaCl 5 kontsentratini olish uchun) va tantal fraktsiyasini yakuniy distillash (pulr olish). 5). Tegishli metallar ajratilgandan so'ng, tantal fazasi cho'ktiriladi va yuqori toza kaliy florotantalat (KCl yordamida) olish uchun tozalanadi.

Tantal metalli uning yuqori tozalikdagi birikmalarini kamaytirish orqali olinadi, buning uchun bir necha usullardan foydalanish mumkin. Bu 1800–2000 °C haroratda tantalni pentoksiddan kuyikish bilan kamaytirish (karbotermik usul) yoki qizdirilganda kaliy florotantalatni natriy bilan kamaytirish (natriy termal usuli) yoki kaliy florotantalatni o'z ichiga olgan eritmadan elektrokimyoviy kamaytirishdir. va tantal oksidi (elektrolitik usul). Qanday bo'lmasin, metall 98-99% tozaligi bilan kukun shaklida olinadi. Quymalarda metall olish uchun u kukundan oldindan siqilgan blankalar shaklida sinterlanadi. Sinterlash 2500-2700 ° S haroratda oqim o'tishi yoki vakuumda 2200-2500 ° S haroratda qizdirish orqali sodir bo'ladi. Shundan so'ng, metallning tozaligi sezilarli darajada oshib, 99,9-99,95% ga teng bo'ladi.

Tantal quymalarini keyingi tozalash va olish uchun elektr vakuumli eritish elektr vakuumli eritish elektrodli yoy pechlarida qo'llaniladi va chuqurroq tozalash uchun elektron nurli eritish qo'llaniladi, bu tantal tarkibidagi aralashmalar miqdorini sezilarli darajada kamaytiradi, uning plastisiyasini oshiradi va o'tish haroratini pasaytiradi. mo'rt holatga. Bunday soflikdagi tantal mutlaq nolga yaqin haroratlarda yuqori egiluvchanlikni saqlaydi! Tantal ingotining yuzasi eritiladi (ingot yuzasida kerakli ko'rsatkichlarni berish uchun) yoki stanokda qayta ishlanadi.

Jismoniy xususiyatlar

Faqat 20-asrning boshlarida olimlar sof metall tantalga ega bo'lishdi va bu ochiq kulrang metallning xususiyatlarini biroz mavimsi qo'rg'oshin rangi bilan batafsil o'rganishga muvaffaq bo'lishdi. Ushbu element qanday fazilatlarga ega? Shubhasiz, tantal og'ir metaldir: uning zichligi 20 ° C da 16,6 g / sm 3 (taqqoslash uchun temirning zichligi 7,87 g / sm 3, qo'rg'oshin zichligi 11,34 g / sm 3) va bittasini tashish uchun. kubometr uchun bu element oltita uch tonnalik yuk mashinasini talab qiladi. Unda yuqori quvvat va qattiqlik mukammal plastik xususiyatlar bilan birlashtirilgan. Sof tantal ishlov berish uchun yaxshi yordam beradi, osonlik bilan muhrlanadi, eng nozik varaqlarga (taxminan 0,04 mm qalinligi) va simga (tantal elastiklik moduli 190 Gn / m 2 yoki 25 ° C da 190 10 2 kgf / mm 2) ishlov beriladi. Sovuqda metallni sezilarli darajada qattiqlashtirmasdan qayta ishlash mumkin, u oraliq olovsiz 99% siqish nisbati bilan deformatsiyaga uchraydi. Tantalning plastik holatdan mo'rt holatga o'tishi -196 ° C gacha sovutilganda ham kuzatilmaydi. Yuqori toza tavlangan tantalning kuchlanish kuchi 27 ° C da 206 MN / m2 (20,6 kgf / mm2) va 490 ° C da 190 MN / m2 (19 kgf / mm2); cho'zilish 36% (27 ° S da) va 20% (490 ° S da). Tantal kubik tana markazli panjaraga ega (a = 3,296 A); atom radiusi 1,46 A, ion radiusi Ta 2+ 0,88 A, Ta 5+ 0,66 A.

Yuqorida aytib o'tilganidek, tantal juda qattiq metalldir (tavlangan holatda varaq tantalining Brinell qattiqligi 450-1250 MPa, deformatsiyalangan holatda 1250-3500 MPa). Bundan tashqari, unga bir qator aralashmalarni, masalan, uglerod yoki azotni qo'shish orqali metallning qattiqligini oshirish mumkin (isitish paytida gazlarni singdirishdan keyin tantal qatlamining Brinell qattiqligi 6000 MPa ga oshadi). Natijada, oraliq aralashmalar Brinellning qattiqligi, valentlik kuchi va oqish kuchining oshishiga yordam beradi, lekin egiluvchanlik xususiyatlarini pasaytiradi va sovuq mo'rtlikni oshiradi, boshqacha qilib aytganda, metallni mo'rt qiladi. Yetmish uchinchi elementning boshqa xarakterli xususiyatlari uning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, 20-100 ° S da bu qiymat 54,47 Vt / (m∙K) yoki 0,13 kal / (sm sek ° C) va refrakterlik (ehtimol, eng muhimi tantalning jismoniy xususiyati) - u deyarli 3000 ° C da (aniqrog'i, 2,996 ° C da) eriydi va bunda faqat volfram va reniyga erishadi. Tantalning qaynash nuqtasi ham nihoyatda yuqori: 5300 °C.

Tantalning boshqa jismoniy xususiyatlariga kelsak, uning 0 dan 100 ° C gacha bo'lgan haroratlarda o'ziga xos issiqlik quvvati 0,142 kJ / (kg K) yoki 0,034 kal / (g ° S) ni tashkil qiladi; tantalning chiziqli kengayishining harorat koeffitsienti 8.0 10 -6 (20-1500 ° S haroratda). Yetmish uchinchi elementning 0 ° C da o'ziga xos elektr qarshiligi 13,2 10 -8 ohm m, 2000 ° C da 87 10 -8 ohm m. 4,38 K da metall supero'tkazgichga aylanadi. Tantal paramagnit, o'ziga xos magnit sezuvchanligi 0,849 10 -6 (18 ° C da).

Shunday qilib, tantal o'ziga xos jismoniy xususiyatlar to'plamiga ega: yuqori issiqlik uzatish koeffitsienti, yuqori gazlarni yutish qobiliyati, issiqlikka chidamlilik, refrakterlik, qattiqlik, plastiklik. Bundan tashqari, u yuqori quvvat bilan ajralib turadi - u barcha mavjud usullar bilan bosim bilan ishlov berishga yaxshi yordam beradi: zarb qilish, shtamplash, o'rash, chizish, burish. Tantal yaxshi payvandlanishi (argon, geliy yoki vakuumda payvandlash va lehimlash) bilan ajralib turadi. Bundan tashqari, tantal ajoyib kimyoviy va korroziyaga chidamliligi (anod plyonkasi shakllanishi bilan), past bug 'bosimi va past elektron ish funktsiyasiga ega va bundan tashqari, u tananing tirik to'qimalari bilan yaxshi munosabatda bo'ladi.

Kimyoviy xossalari

Shubhasiz, tantalning eng qimmatli xususiyatlaridan biri uning g'ayrioddiy kimyoviy chidamliligidir: bu jihatdan u qimmatbaho metallardan keyin ikkinchi o'rinda turadi va hatto har doim ham emas. Xlorid, oltingugurt, azot, fosfor va organik kislotalarning barcha konsentratsiyasiga (150 ° S haroratgacha) chidamli. Kimyoviy barqarorligi bo'yicha tantal shishaga o'xshaydi - u kislotalar va ularning aralashmalarida erimaydi, hatto akva regia ham uni eritmaydi, unga qarshi oltin, platina va boshqa bir qator qimmatbaho metallar kuchsizdir. Yetmish uchinchi element faqat gidroflorik va nitrat kislotalar aralashmasida eriydi. Bundan tashqari, gidroflorik kislota bilan reaktsiya faqat metall chang bilan sodir bo'ladi va portlash bilan birga keladi. Hatto issiq xlorid va sulfat kislotalarda ham tantal o'zining egizak ukasi niobiyga qaraganda barqarorroqdir. Biroq, tantal ishqorlarga nisbatan kamroq chidamli - o'yuvchi ishqorlarning issiq eritmalari metallni korroziyaga olib keladi. Tantal kislotalarning tuzlari (tantalatlar) umumiy formula bilan ifodalanadi: xMe 2 O yTa 2 O 5 H 2 O, bularga MeTaO 3 metatantalatlar, Me 3 TaO 4 ortotantalatlar, Me 5 TaO 5 tipidagi tuzlar kiradi, bu erda Me gidroksidi metall; vodorod peroksid ishtirokida pertantalatlar ham hosil bo'ladi. Eng muhimi gidroksidi metall tantalatlar - KTaO 3 va NaTaO 3; bu tuzlar ferroelektriklardir.

Tantalning yuqori korroziyaga chidamliligi uning atmosfera kislorodi bilan o'zaro ta'siri, aniqrog'i, bu ta'sirga nisbatan yuqori qarshilik bilan ham ko'rsatiladi. Metall faqat 280 ° C da oksidlanishni boshlaydi, u Ta 2 O 5 himoya plyonkasi bilan qoplangan (tantal pentoksidi yagona barqaror metall oksidi), bu metallni kimyoviy reagentlar ta'siridan himoya qiladi va elektr tokining oqishini oldini oladi. metalldan elektrolitgacha. Biroq, harorat 500 ° C gacha ko'tarilganda, oksid plyonkasi asta-sekin gözenekli bo'lib, qatlamlanadi va metalldan ajralib chiqadi, korroziyaga qarshi himoya qatlamining sirtini yo'qotadi. Shuning uchun vakuumda issiq bosim bilan ishlov berish tavsiya etiladi, chunki metall havoda sezilarli chuqurlikka oksidlanadi. Azot va kislorod mavjudligi tantalning qattiqligi va mustahkamligini oshiradi, bir vaqtning o'zida uning egiluvchanligini pasaytiradi va metallni mo'rt qiladi va yuqorida aytib o'tilganidek, tantal qattiq eritma va kislorod bilan Ta 2 O 5 oksidi hosil qiladi (O ning ko'payishi bilan). Tantalda 2 tarkib, kuch xususiyatlarining keskin o'sishi va süneklik va korroziyaga chidamliligining kuchli pasayishi sodir bo'ladi). Tantal azot bilan reaksiyaga kirishib, uch fazani hosil qiladi - tantalda azotning qattiq eritmasi, tantal nitridlari: Ta 2 N va TaN - 300 dan 1100 ° C gacha bo'lgan harorat oralig'ida. Tantalda yuqori vakuum sharoitida (2000 ° C dan yuqori haroratlarda) azot va kisloroddan qutulish mumkin.

Tantal vodorod bilan 350 ° C gacha qizdirilgunga qadar zaif reaksiyaga kirishadi, reaktsiya tezligi faqat 450 ° C dan sezilarli darajada oshadi (tantal gidrid hosil bo'ladi va tantal mo'rt bo'ladi). Vakuumda (800 ° C dan yuqori) bir xil isitish vodoroddan xalos bo'lishga yordam beradi, bunda pasayish sodir bo'ladi. mexanik xususiyatlar tantal va vodorod butunlay chiqariladi.

Ftor xona haroratida tantalga ta'sir qiladi, vodorod ftorid ham metall bilan reaksiyaga kirishadi. Quruq xlor, brom va yod 150 ° C va undan yuqori haroratda tantalga kimyoviy ta'sir ko'rsatadi. Xlor 250 ° C haroratda, brom va yod 300 ° S haroratda metall bilan faol ta'sir o'tkaza boshlaydi. Tantal juda yuqori haroratlarda uglerod bilan o'zaro ta'sir qila boshlaydi: 1200-1400 ° S, bu holda kislotalarga juda chidamli bo'lgan o'tga chidamli tantal karbidlari hosil bo'ladi. Bor bilan tantal birlashib boridlarni hosil qiladi - aqua regia ta'siriga chidamli qattiq o'tga chidamli birikmalar. Ko'pgina metallar bilan tantal uzluksiz qattiq eritmalar (molibden, niobiy, titan, volfram, vanadiy va boshqalar) hosil qiladi. Oltin, alyuminiy, nikel, berilliy va kremniy bilan tantal cheklangan qattiq eritmalar hosil qiladi. Tantalning magniy, litiy, kaliy, natriy va boshqa ba'zi elementlar bilan hech qanday birikmalarini hosil qilmaydi. Sof tantal ko'plab suyuq metallarga (Na, K, Li, Pb, U-Mg va Pu-Mg qotishmalariga) chidamli.

Aqlli metall. Bu atama 20-asrning oʻrtalarida ishbilarmonlik dunyosida paydo boʻlgan. Aqlli metallar elektronika va robototexnika sohasida yuqori texnologiyali ilovalar uchun material sifatida ishlatilgan. Ushbu yuqori texnologiyali metallardan biri tantaldir. Bugungi kunda u sun'iy yo'ldosh aloqasi, bort tizimlari va telekommunikatsiya uskunalari kabi tushunchalar bilan uzviy bog'liqdir.

Tantal nima? Tarixiy faktlar

Tantal birinchi marta 1802 yilda shved olimi A.G. Shvetsiya va Finlyandiyada topilgan ikkita mineralda Ekeberg. Ushbu elementning oksidi juda barqaror edi va hatto katta miqdordagi kislota ham uning tuzilmalarini yo'q qila olmadi. Olimda metallni kislota bilan to'yintirish mumkin emas degan taassurot paydo bo'ldi. Ekeberg Zevsning o'g'li bo'lgan va jazo natijasida ochlik va chanqog'ini qondira olmagan shoh Tantal haqidagi afsonani esladi. Uning azobi tantal uni deb ataldi.

Xullas, olim qanchalik urinmasin, oksiddan sof metallni ajratib ololmadi, shuning uchun u o‘z ishini tantal uni bilan solishtirdi. U kimyoviy elementga tantal nomini berdi va bu metallni o'z ichiga olgan mineralni tantalit deb atadi. Faqat 1903 yilda nemis Bolton V. egiluvchan metall tantalni sof shaklda oldi. Uning sanoat ishlab chiqarishi faqat 1922 yilda boshlangan. Tantalning sanoat ishlab chiqarishining birinchi namunasi faqat gugurt boshi o'lchamida edi. AQSh uni birinchi bo'lib ishlab chiqardi va 1942 yilda ushbu metallni ishlab chiqaruvchi zavod ishga tushirildi.

Tantalning fizik xususiyatlari

Tantal nima? kumushrang oq. Undagi kuchli oksid plyonkasi o'xshashlikni beradi ko'rinish qo'rg'oshin bilan. Metall yuqori quvvat va qattiqlik va ayni paytda egiluvchanlikka ega. Plastisite jihatidan u oltin bilan taqqoslanadi.

Uning sof shaklida u mukammal mexanik ishlov berishga tobedir. 0,04 mm gacha bo'lgan juda nozik qatlamga o'ralgan holda shtamplash oson. U yuqori sifatli sim ishlab chiqaradi. Tantal, bu nima? Bu o'tga chidamli metall bo'lib, erish nuqtasi taxminan 3000 daraja. Bu xususiyatda faqat volfram va reniy undan oshib ketadi. Uning o'ziga xos fazilatlaridan biri uning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligidir. Hatto uning ustida hosil bo'lgan oksid plyonkasi ham bu xususiyatni kamaytirmaydi.

Kimyoviy xossalari

Ko'pgina organik va noorganik kislotalar - xlor, sulfat, xlorid, azot va boshqa agressiv muhitlar - tantalda korroziyaga olib kelmaydi. Metall 200 dan 300 darajagacha qizdirilganda oksidlanadi va oksid plyonkasi ostida uning ustida gaz bilan to'yingan qatlam hosil bo'ladi. Tantalning zaif kimyoviy xossalari hatto platina va oltinni erituvchi akva regiyada ham erishiga imkon bermaydi.

Amalda isbotlanganki, zanglamaydigan po'latlar ish paytida kamroq chidamli bo'lib, ulardan tayyorlangan qismlar tantaldan tayyorlangan mahsulotlarga qaraganda ancha qisqa vaqt xizmat qiladi. Mavjud barcha kislotalardan faqat gidroflorik kislota bu metallni eritishi mumkin.

Qotishmalar

Tantalning kislotalarga barqaror qarshiligi uni metall konstruktsiyalarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan turli xil qotishmalarga qo'shimchalar uchun ishlatishga imkon beradi. Prokat ishlab chiqarish uchun - sim, chiziqlar, choyshablar, quvurlar - tantalning gafniy bilan qotishmasi ishlatiladi. volfram va tantal turli maqsadlar uchun kesuvchi qo'shimchalar qilish uchun ishlatiladi. Bunday qotishmalar quyidagilar bilan tavsiflanadi:

  • yuqori quvvat;
  • kuchaygan qattiqlik;
  • oksidlanmaslik;
  • yuqori abraziv qarshilikka ega;
  • aşınmaya bardoshli;
  • sezilarli yopishqoqlikka ega;
  • asbobning chiqib ketish tomoniga mukammal quvvat beradi.

7% volframni o'z ichiga olgan tantal-volfram qotishmasi 1900 darajagacha bo'lgan haroratga bardosh bera oladi. Bu mutaxassislar uchun katta qiziqish uyg'otadi. Va 10% volframli tantal qotishmasidan raketa dvigatellari uchun nozullar tayyorlanadi. Kosmik texnologiyada yaxshi issiqlik sig'imi yoki infuzionligi bo'lgan materiallar ishlatiladi, shuning uchun uni ishlab chiqarish uchun tantal qotishmalari keng qo'llaniladi.

Chiqindilarning roli

Tantal qoldiqlari bozorga etkazib beriladigan mahsulotlarning umumiy hajmining 30% gacha bo'lgan muhim ulushini tashkil qiladi. Metallning ko'p qismi hurda kondansatkichlardan keladi. Shuning uchun uning ta'minoti elektron sanoatidagi ish faoliyatiga bevosita bog'liq.

Va bu, o'z navbatida, global tomonidan belgilanadi iqtisodiy sharoitlar. Boshqa chiqindilar manbalari sarflangan karbidlardir. Asosiy elementi nikel bo'lgan qotishma qoldiqlari ham tantalni o'z ichiga oladi. Kelajakda iste'mol chiqindilari ushbu metallning muhim manbai bo'ladi.

Tantaldan foydalanish

Metallning o'zi va uning qotishmalari sanoatda keng qo'llaniladi. U qilish uchun ishlatiladi:

  • quruq elektrolitik kondansatkichlar;
  • vakuumli pechlar uchun isitgichlar;
  • bilvosita isitish katodlari;
  • korroziyaga qarshi uskunalar;
  • yadroviy reaktorlar;
  • supero'tkazgichlar;
  • ortib borayotgan penetratsion quvvatga ega o'q-dorilar;
  • yuqori aniqlikka ega bo'lgan ommaviy standartlar;
  • yuqori chidamlilikdagi kesish asboblari.

Metallning korroziyaga nisbatan yuqori qarshiligi elektron tizimlarda tantal kondansatkichlarining ishlash muddatini 12 yilgacha uzaytirishga yordam beradi.

Zargarlik sanoati ushbu metalldan platina o'rniga soat qutilari va bilaguzuklarni tayyorlash uchun foydalanadi. Tantal mahsulotlari tibbiyot sanoatida ham qo'llaniladi. U inson tanasi tomonidan rad etilmaydi, shuning uchun u undan ishlab chiqariladi:

  • kraniumlar va qorin bo'shlig'i uchun plitalar;
  • idishlarni ulash uchun ishlatiladigan qog'oz kliplar;
  • tendonlarni almashtiradigan qalin iplar;
  • nerv tolalarini tikish uchun ingichka iplar.

GOST metall

Tantal va uning oksidi GOSTlarini aniqlashning bir necha usullari mavjud, masalan, fotometrik va spektral.

Spektral usul (GOST 18904.8) tantal va uning oksidi tarkibidagi kaltsiy, volfram, mis, kobalt, natriy, molibden aralashmalarining tarkibini aniqlaydi. Tahlil natijasi turli og'irlikdagi 2 ta aniqlashdan olingan o'rtacha arifmetikdir.

Fotometrik usul (GOST 18904.1) tantal va oksiddagi volfram va molibdenning massa ulushini aniqlaydi. Bunday holda, tahlil natijasi alohida namunalardan amalga oshiriladigan 3 ta aniqlashning o'rtacha arifmetik qiymati sifatida hisoblanadi.

Tantal konlari va qazib olish

Tantal nima? Bu juda kam uchraydigan metall. Uning sof shaklida u amalda kuzatilmaydi. Siz uni minerallar tarkibida va o'z birikmalari shaklida uchratishingiz mumkin. Minerallarda u har doim tantalga xos bo'lgan niobiy bilan birga topiladi. Tantal birikmalari va minerallari bo'lgan konlar dunyoning ko'plab mamlakatlarida uchraydi.

Eng kattasi Frantsiyada joylashgan. Ushbu metalning zaxiralari Xitoy va Tailandda yuqori. MDH mamlakatlarida konlar ancha kam. Dunyoda yiliga 420 tonna tantal ishlab chiqariladi. Metallni qayta ishlaydigan asosiy zavodlar Germaniya va AQShda joylashgan. Tantaldan foydalanish oxirgi o'rinda bo'lmagan elektronikaning jadal rivojlanishi tufayli ushbu nodir metalning etishmasligi mavjud bo'lib, bu yangi konlarni qidirishga olib keladi.

Tantal narxi

Tantalning ko'p qismi va bu 60% gacha, taxminan 20% dan foydalanishni iste'mol qiladi. Ushbu nodir metalning narxi tezda o'zgarishi mumkin. Unga talab tiklanadi, keyin yana tushadi. Tahlilchilar kelgusi yillarda talab va taklif o'zgarishini bashorat qilmoqdalar, bu asosan iqtisodiy omillarga bog'liq.

Rossiya bozorida 1 kg tantalning rubldagi taxminiy narxi:

  • varaq - 65 660;
  • barlarda - 73 030;
  • sim - 73,700.

istiqbollari

Ko'proq odamlar ushbu aqlli metalldan tibbiyot sanoatida rekonstruktiv jarrohlik ehtiyojlari uchun foydalanishni boshlaydilar. U implantlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Tantal ip mushak to'qimasini qoplaydi, tel suyaklarni mahkamlash uchun ishlatiladi va iplar tikuv uchun ishlatiladi. Jahon aviakompaniyalarining aviatsiya sanoati ehtiyojlari uchun qayta jihozlanishi munosabati bilan u o'sishda davom etadi. Samolyot sanoatidagi qotishmalar samolyot dvigatellari uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, tantal kompyuter uskunalari: protsessorlar, printerlar ishlab chiqarishda faol foydalanilmoqda.

Kimyo sanoatida bu metallga talab ham kamaymayapti. U xlor, vodorod periks va ko'plab kislotalarni ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladi. Kimyoviy muhandislik uni agressiv muhit bilan aloqa qiladigan asbob-uskunalarni ishlab chiqarishda keng qo'llaydi. Tantal qotishmalarining eng jiddiy iste'molchisi qolmoqda metallurgiya sanoati. Issiqlik o'tkazuvchanligi asosan tantalning plastikligi va qattiqligi bilan birgalikda qo'llaniladigan atom energetikasida ham unga talab ortib bormoqda.

Tantal yuqori erish nuqtasiga ega -- 3290 K (3017 ° C); 5731 K (5458 °C) da qaynaydi.

Tantalning zichligi 16,65 g/sm. Qattiqligiga qaramay, u oltin kabi plastikdir. Sof tantal ishlov berish uchun yaxshi mos keladi, osongina muhrlanadi, simga o'raladi va qalinligi millimetrning yuzdan bir qismi bo'lgan eng nozik choyshablarga o'raladi. Tantal juda yaxshi qabul qiluvchi (gaz oluvchi), 800 ° C da u 740 hajm gazni o'zlashtira oladi. Tantal tanasi markazlashtirilgan kubik panjaraga ega. U paramagnit xususiyatlarga ega. 4,38 K da u o'ta o'tkazgichga aylanadi. Sof tantal egiluvchan metall bo'lib, sovuqda bosim bilan sezilarli darajada qattiqlashmasdan qayta ishlanadi. U oraliq tavlanishsiz 99% pasayish nisbatigacha deformatsiyalanishi mumkin. Tantalning -196 ° C gacha sovutilganda egiluvchanlikdan mo'rt holatga o'tishi aniqlanmadi. Tantalning xossalari ko'p jihatdan uning tozaligiga bog'liq; vodorod, azot, kislorod va uglerod aralashmalari metallni mo'rt qiladi.

Atomning elektron tuzilishi.

1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d3

seriya raqami-73

Guruhga tegishli - A

d - element

Tantal (V) oksidi oq kukun bo'lib, suvda ham, kislotalarda ham erimaydi (H2F2 dan tashqari). Juda o'tga chidamli (tmelt = 1875 ° C). Oksidning kislotali tabiati juda zaif ifodalangan va asosan gidroksidi eritmalar bilan reaktsiyada namoyon bo'ladi: niobiyning tantal atomi oksidlanishi.

Ta2O5 + 2NaOH = 2NaTaO3 + H2O

yoki karbonatlar:

Ta2O5 + 3Na2CO3 = 2Na3TaO4 + 3CO2

Oksidlanish holatida -4, -5 bo'lgan tantalni o'z ichiga olgan tuzlar bir necha xil bo'lishi mumkin: NaTaO3 metatantalatlar, Na3TaO4 ortotantalatlar, lekin suv molekulalari bilan birga kristallanadigan penta- va geksa-poliionlar mavjud, 7- va 8-. Beshta zaryadlangan tantal kislotalar bilan reaksiyaga kirishib, TaO3+ kationi va TaO(NO3)3 yoki Nb2O5(SO4)3 tuzlarini hosil qiladi va vanadiy ioni VO2+ tomonidan kiritilgan yon kichik guruhning “an’anasini” davom ettiradi.

1000 ° S da Ta2O5 xlor va vodorod xlorid bilan o'zaro ta'sir qiladi:

Ta2O5 + 10HC1 \u003d\u003d 2TaC15 + 5H2O

Shuning uchun, tantal (V) oksidi ham kislota xossalarining asos xossalaridan ustunligi bilan amfoterlik bilan tavsiflanadi, deb bahslashish mumkin.

Tantal (V) oksidiga mos keladigan gidroksid tantal tetraxloridning kislotali eritmalarini neytrallash orqali olinadi. Bu reaksiya +4 oksidlanish darajasining beqarorligini ham tasdiqlaydi.

Oksidlanishning past darajasida eng barqaror birikmalar galogenidlardir (3-rasmga qarang).Ularni piridin komplekslari orqali olishning eng oson yo'li. TaX5 pentagalidlari (bu erda X - C1, Br, I) MX4(Py)2 tarkibidagi komplekslarni hosil qilish bilan piridin (Py bilan belgilanadi) bilan osonlik bilan qaytariladi.

Tantal tuzlari. Oltinchi kichik guruh tuzlari asosan rangsiz kristallar yoki oq kukunlardan iborat. Ularning ko'pchiligi juda gigroskopik va havoda nozik. Ushbu metallarning oksidlari amfoter xususiyatlarga ega, shuning uchun ularning ko'p tuzlari osongina gidrolizlanadi, suvda kam yoki to'liq erimaydigan asosiy tuzlarga aylanadi, tuzlar ham ma'lumki, bu metallar anionlar tarkibiga kiradi (masalan, niobatlar va tantalatlar). ) Hidratsiya va suvsizlanish. Bu toifadagi barcha katalizatorlar suvga kuchli yaqinlikka ega. B sinfining asosiy vakili alyuminiy oksididir. Fosforik kislota yoki uning kislotali tuzlari, shuningdek, tantal, tsirkonyum yoki gafniy oksidi bilan alyuminosilikat jeli va silikagel kabi tashuvchilarda ham qo'llaniladi. Tantal va niobiyni fraksiyalangan ekstraktsiya yo'li bilan ajratish bo'yicha birinchi ishlarda xlorid kislota - ksilen - metildioktilamin (1952), shuningdek, xlorid kislota - gidroflorik kislota - diizopropil keton (1953) tizimlari taklif qilingan. Ikkala metal ham kislotalarning suvli eritmalarida tuzlar shaklida eritiladi, so'ngra tantal organik erituvchi bilan chiqariladi. Tizimda 6/Vt sulfat kislota--9 Ai gidroflorik

7. Tantal sun'iy tolalar ishlab chiqarishda iplarni chizish uchun spinnerlar tayyorlash uchun ishlatiladi. Ilgari bunday qoliplar platina va oltindan yasalgan. Eng qattiq qotishmalar tantal karbididan nikel bilan tsement qo'shimchasi sifatida tayyorlanadi. Ular shunchalik qattiqki, ular qattiqlik standarti hisoblangan olmosda ham tirnalishlar qoldiradilar.

Supero'tkazuvchi holatga o'tishning kritik harorati bo'yicha birinchi o'rin niobiy germanid Nb3Ge ga berildi. Uning kritik harorati 23,2K (taxminan -250 °C). Yana bir birikma, niobiy stannid, -255 ° S dan biroz pastroq haroratda o'ta o'tkazgichga aylanadi. Ushbu haqiqatni to'liqroq tushunish uchun biz ko'pchilik o'ta o'tkazgichlar faqat suyuq geliy harorati (2,172 K) uchun ma'lum ekanligini ta'kidlaymiz. Niobiy materiallardan tayyorlangan supero'tkazgichlar juda kuchli magnit maydonlarni hosil qiluvchi magnit bobinlarni ishlab chiqarish imkonini beradi. Diametri 16 sm va balandligi 11 sm bo'lgan magnit, bu erda o'rash bunday materialning lentasi bo'lib, ulkan intensivlik maydonini yaratishga qodir. Faqat magnitni supero'tkazuvchi holatga o'tkazish kerak, ya'ni uni sovutish uchun va past haroratga sovutish, albatta, ishlab chiqarish osonroq.

Payvandlashda niobiyning roli katta. Oddiy po'lat payvandlanganda, bu jarayon hech qanday qiyinchilik tug'dirmadi va hech qanday qiyinchilik tug'dirmadi. Biroq, murakkab kimyoviy tarkibga ega bo'lgan maxsus po'latlardan konstruktsiyalar payvandlana boshlaganida, payvand choklari payvandlanayotgan metallning ko'pgina qimmatli sifatlarini yo'qota boshladi. Na elektrodlar tarkibidagi o'zgarishlar, na payvandlash mashinalarining konstruktsiyalarini takomillashtirish, na inert gazlar atmosferasida payvandlash hech qanday samara bermadi. Bu erda niobiy yordamga keldi. Kichkina qo'shimcha sifatida niobiy kiritilgan po'lat, chokning sifati uchun qo'rqmasdan payvandlanishi mumkin (4-rasm) tikuv. Chokning mo'rtligi payvandlash paytida paydo bo'ladigan karbidlar tomonidan beriladi, ammo niobiyning uglerod bilan birlashishi va qotishmalarning xususiyatlarini buzadigan boshqa metallarning karbidlarining shakllanishiga yo'l qo'ymaslik vaziyatni saqlab qoldi. Niobiy karbidlarining o'zi, tantal kabi, etarli darajada yopishqoqlikka ega. Bu, ayniqsa, bosim ostida va agressiv muhitda ishlaydigan qozon va gaz turbinalarini payvandlashda qimmatlidir.

Niobiy va tantal vodorod, kislorod va azot kabi katta miqdordagi gazlarni o'zlashtira oladi. Xona haroratida 1 g niobiy 100 sm3 vodorodni o'zlashtirishga qodir. Ammo kuchli isitish bilan ham, bu xususiyat amalda zaiflashmaydi. 500°C haroratda niobiy 75 sm3 vodorodni, tantal esa 10 marta ko‘proq o‘zlashtira oladi. Bu xususiyat yuqori vakuumli ilovalarda yoki yuqori haroratlarda aniq ishlashni ta'minlash zarur bo'lgan elektron ilovalarda qo'llaniladi. Qismlar yuzasiga yotqizilgan niobiy va tantal gazlarni shimgich kabi o'zlashtiradi va qurilmalarning barqaror ishlashini ta'minlaydi. Ushbu metallar yordamida rekonstruktiv jarrohlik katta muvaffaqiyatlarga erishdi. Tibbiy amaliyotga nafaqat tantal plitalari, balki tantal va niobiy iplari ham kirdi. Jarrohlar yirtilgan tendonlar, qon tomirlari va nervlarni tiklash uchun ushbu tikuvlardan muvaffaqiyatli foydalanganlar. Tantal "ip" mushaklar kuchini qoplash uchun xizmat qiladi. Uning yordami bilan jarrohlar operatsiyadan keyin qorin bo'shlig'ining devorlarini mustahkamlaydi. Tantal atomlar o'rtasida juda kuchli bog'lanishga ega. Bu uning juda yuqori erish va qaynash nuqtalarini hisobga oladi. Mexanik sifatlar va kimyoviy qarshilik tantalni platinaga yaqinlashtiradi. Kimyo sanoati tantalning ushbu foydali kombinatsiyasidan foydalanadi. Undan kimyoviy zavodlarning kislotaga chidamli uskunalari, agressiv muhit bilan aloqa qiladigan isitish va sovutish moslamalari qismlari tayyorlanadi.

Tez rivojlanayotgan atom energetikasida niobiyning ikkita xususiyatidan foydalaniladi. Niobiy termal neytronlar uchun hayratlanarli "shaffoflik" ga ega, ya'ni ularni neytronlar bilan reaksiyaga kirishmasdan deyarli metall qatlamidan o'tkazishga qodir. Niobiyning sun'iy radioaktivligi (radiaktiv materiallar bilan aloqa qilish natijasida olinadi) kichikdir. Shuning uchun undan radioaktiv chiqindilarni saqlash uchun konteynerlar va ularni qayta ishlash qurilmalari yasash mumkin. Niobiyning yana bir qimmatli (yadro reaktori uchun) xususiyati - uran va boshqa metallar bilan hatto 1000 ° C haroratda ham sezilarli o'zaro ta'sirning yo'qligi. °C. Ba'zi turdagi yadroviy reaktorlarda sovutuvchi sifatida ishlatiladigan erigan natriy va kaliy niobiy quvurlari orqali ularga hech qanday zarar etkazmasdan erkin aylana oladi.

Hikoya

Tantal 1802 yilda shved kimyogari A. G. Ekeberg tomonidan Finlyandiya va Shvetsiyada topilgan ikkita mineralda topilgan. Biroq, uni sof shaklda ajratib olish mumkin emas edi. Ushbu elementni olish qiyinligi tufayli u qadimgi yunon mifologiyasi qahramoni Tantal sharafiga nomlangan.

Keyinchalik tantal va "kolumbiy" (niobiy) bir xil deb hisoblangan. Faqat 1844 yilda nemis kimyogari Geynrix Rouz kolumbit-tantalit mineralida ikki xil element - niobiy va tantal borligini isbotladi.

Tantal rudalarining dunyodagi eng yirik koni Greenbushs Avstraliyada Gʻarbiy Avstraliya shtatida, Pertdan 250 km janubda joylashgan.

Jismoniy xususiyatlar

4,45 K dan past haroratlarda u o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tadi.

izotoplar

Tabiiy tantal barqaror izotop va barqaror izomer aralashmasidan iborat: 181 Ta (99,9877%) va 180m Ta (0,0123%). Ikkinchisi 180 Ta izotopning o'ta barqaror izomeri (qo'zg'aluvchan holat), yarim yemirilish davri 8 soatdan sal ko'proq.

Kimyoviy xossalari

Oddiy sharoitlarda tantal faol emas, u havoda faqat 280 ° C dan yuqori haroratlarda oksidlanadi va Ta 2 O 5 oksidi plyonkasi bilan qoplanadi; 250 ° C dan yuqori haroratlarda halogenlar bilan reaksiyaga kirishadi. Qizdirilganda u C, B, Si, P, Se, Te, H 2 O, CO, CO 2, NO, HCl, H 2 S bilan reaksiyaga kirishadi.

Kimyoviy sof tantal suyuq gidroksidi metallarga, noorganik va organik kislotalarning ko'pchiligiga va boshqa ko'plab agressiv muhitlarga (erigan ishqorlar bundan mustasno) juda chidamli.

Reagentlarga kimyoviy qarshilik jihatidan tantal shishaga o'xshaydi. Tantal kislotalar va ularning aralashmalarida erimaydi, gidroftorik va nitrat kislotalar aralashmasidan tashqari; hatto akva regia ham uni eritib yubormaydi. Hidroflorik kislota bilan reaktsiya faqat metall chang bilan sodir bo'ladi va portlash bilan birga keladi. Har qanday konsentratsiya va haroratdagi sulfat kislotaga juda chidamli (200 ° C da metall kislotada yiliga atigi 0,006 millimetr korroziyaga uchraydi), kislorodsiz erigan gidroksidi metallar va ularning qizib ketgan bug'larida (litiy, natriy, kaliy, rubidiy, seziy) barqaror. .

Toksikologiya

Tarqalishi

Kvitansiya

Tantal va uning qotishmalarini ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo taxminan 8% Ta 2 O 5, shuningdek, 60% yoki undan ko'p Nb 2 O 5 ni o'z ichiga olgan tantalit va loparit konsentratlari hisoblanadi. Konsentratlar kislotalar yoki ishqorlar ta'sirida parchalanadi, loparit kontsentratlar xlorlanadi. Ta va Nb ni ajratish ekstraktsiya yo'li bilan amalga oshiriladi. Tantal metall odatda Ta 2 O 5 ni uglerod bilan qaytarilishi yoki eritmalardan elektrokimyoviy yo'l bilan olinadi. Yilni metall vakuum yoyi, plazma eritish yoki kukunli metallurgiyada ishlab chiqariladi.

1 tonna tantal konsentratini olish uchun 3000 tonnagacha rudani qayta ishlash kerak.

Narxi

Ilova

U dastlab akkor lampalar uchun sim ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Bugungi kunda tantal va uning qotishmalari quyidagilar uchun ishlatiladi:

  • issiqlikka chidamli va korroziyaga chidamli qotishmalar;
  • kimyo sanoati uchun korroziyaga chidamli asbob-uskunalar, nodir yer elementlarini, shuningdek itriy va skandiyni olish, eritish va quyish uchun spinnerlar, laboratoriya idishlari va tigellar;
  • atom energetikasi tizimlari uchun issiqlik almashtirgichlar (tantal o'ta qizib ketgan eritmalar va seziy bug'idagi barcha metallarning eng barqaroridir);
  • jarrohlikda tantal choyshablar, folga va sim to'qimalarni, nervlarni mahkamlash, tikuv tikish, suyaklarning shikastlangan qismlarini almashtiradigan protezlar tayyorlash uchun ishlatiladi (biologik moslik tufayli);
  • kriotronlarda tantal sim ishlatiladi - kompyuter texnologiyasida o'rnatilgan supero'tkazuvchi elementlar;
  • o'q-dorilarni ishlab chiqarishda tantal zirhning kirib borishini yaxshilaydigan ilg'or shaklli zaryadlarning metall qoplamasini tayyorlash uchun ishlatiladi;
  • tantal va niobiy elektrolitik kondansatkichlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi (alyuminiy elektrolitik kondansatkichlarga qaraganda yuqori sifat, lekin past kuchlanish uchun mo'ljallangan);
  • tantal so'nggi yillarda zargarlik metalli sifatida ishlatilgan, chunki uning yuzasida chiroyli kamalak ranglarining bardoshli oksidli plyonkalarini hosil qilish qobiliyati;
  • yadroviy reaktorlarning strukturaviy materiallarida to'plangan tantal-180m2 yadro izomeri gafniy-178m2 bilan birga qurol va maxsus transport vositalarini ishlab chiqishda gamma nurlari va energiya manbai bo'lib xizmat qilishi mumkin.
  • AQSh Standartlar byurosi va Frantsiyaning Xalqaro Og'irliklar va O'lchovlar Byurosi yuqori aniqlikdagi standart analitik og'irliklarni yaratish uchun platina o'rniga tantaldan foydalanadi;
  • Tantal berillidi juda qattiq va havoda 1650 ° S gacha oksidlanishga chidamli bo'lib, aerokosmik texnologiyada qo'llaniladi;
  • Tantal karbid (erish nuqtasi 3880 ° C, qattiqligi olmosnikiga yaqin) qattiq qotishmalarni ishlab chiqarishda - volfram va tantal karbidlari aralashmasi (TT indekslari), metallga ishlov berishning eng qiyin sharoitlarida va aylanma zarbali burg'ulashda ishlatiladi. eng kuchli materiallar (tosh, kompozitlar), shuningdek, raketalarning nozullari, nozullari uchun qo'llaniladi;
  • Tantal (V) oksidi yadro texnologiyasida yutuvchi oynani eritish uchun ishlatiladi