Характеристики тантала – Тантал. Описание и свойства металла тантал

alexxlab | 30.06.2020 | 0 | Разное

Содержание

Металл тантал характеристики и свойства: описание и добыча.

Тантал — «умный металл»

Тантал, свойства и характеристики которого оказались поистине уникальными, в наше время получил название «умный металл».

Немного истории

Тантал был открыт в 1802 г. Шведский химик А.Г. Экеберг изучал найденные минералы и обнаружил, что в них находится неизвестный в то время элемент, но выделить его в чистом виде он не смог. Неизвестный металл был назван в честь древнегреческого мифологического героя Тантала. На протяжении 4-х десятилетий химики ошибочно считали, что тантал и известный к тому времени ниобий — это один и тот же химический элемент. Получить его в чистом виде удалось немецким химикам в 1903 г, а в промышленных целях он начал активно использоваться в годы Второй мировой войны.

Описание и свойства тантала

В периодической таблице этот металл занимает 73-ю позицию, обозначается Ta.

При нормальных условиях имеет серебристый цвет, внешне похож на серебро и некоторые другие благородные металлы. За счет окисления в воздухе покрывается оксидной пленкой, темнеет, становится более похожим на свинец. При комнатной температуре окисление протекает очень медленно, поэтому металл долго сохраняет свой характерный цвет. Активное окисление в воздухе начинается при температуре выше 280°С.

С галогенами металл вступает в реакции при низких температурах, но сразу покрывается поверхностной пленкой, которая защищает его от дальнейших реакций по всему объему.

Температура плавления относительно высокая, составляет  3017°С. Она намного выше, чем у многих металлов. Для сравнения:

  • свинец — 327°С;
  • алюминий — 660°С;
  • латунь — до 1000°С;
  • золото — 1064°С;
  • медь — 1083°С;
  • железо — 1540°С.

Благодаря высочайшей прочности металла тантала, его используют во многих отраслях производства

Среди материалов, широко используемых в промышленности, по температуре плавления тантал уступает вольфраму, у которого эта величина равна 3420°С.

Плотность тантала равна 16700 кг/м3, этот металл намного плотнее, чем распространенные железо и медь, у которых она равна соответственно 7870 и 8940 кг/м3. По плотности его можно сравнить с золотом, плотностью которого 19320 кг/м3. Тантал обладает высокой твердостью. Несмотря на свойства, это очень пластичный металл. Материал можно раскатать до толщины 1 мкм. Такой пластичностью обладает только золото.

Прокат материала проводится без нагревания, что значительно упрощает его обработку. Механическую прочность можно повысить наклепом. При температуре ниже — 196°С свойство пластичности исчезает, металл становится хрупким.

По магнитным свойствам тантал относят к парамагнетикам. Свойства парамагнетика хорошо проявляются при температурах ниже 3420°С, затем металл становится ферромагнетиком.

Тантал обладает высочайшей устойчивостью к агрессивным действиям среды. Его не разрушает азотная кислота с концентрацией 70%. На него не действует серная кислота, нагретая до 150°С, но при повышении температуры кислоты до 200°С начинается медленное разрушение металла.

Такая антикоррозийная стойкость металла, превышающая стойкость нержавеющей стали, сделала его незаменимым в целом ряде производственных процессов.

Для выделения драгоценных металлов из растворов и расплавов их солей применяется электролиз. Но катоды, на которые осаждаются благородные металлы, при этом быстро разрушаются. Замена катодов, изготовленных из обычных металлов, на танталовые сделала процесс электролиза намного эффективнее и дешевле. Этот способ применяется и для выделения из руд редкоземельных элементов.

Тантал обладает высокой биологической совместимостью, поэтому получил широкое применение в медицине. Протезы и имплантаты из него не оказывают химического воздействия на организмы, не окисляются, поэтому организмом не отторгаются.

К хорошим проводникам электрического тока тантал отнести нельзя, его удельное сопротивление при 20°С составляет 0,13 Ом*мм²/м, оно больше, чем у железа (0,1 Ом*мм²/м). Но он обладает относительно высокой температурой перехода в состояние сверхпроводимости, она равна 4,5К. При более высокой температуре в состояние сверхпроводимости переходят ванадий (5,3К), свинец (7,2К) и его «близнец» ниобий (9,2К). Это свойство тантала сделало его востребованным в производстве сверхпроводников криотонов, используемых в электронно-вычислительной технике. В радиоэлектронике используются конденсаторы с танталовыми обкладками. Они оказались самыми эффективными, но работать могут при небольших значениях напряжения.

В военной промышленности сплавы тантала используются для увеличения пробивной способности снарядов.

В научных и военных целях радиоактивные изотопы используются для создания источников гамма-излучения. Радиоактивные изотопы входят в состав ископаемых, но в гораздо большей концентрации они содержатся в отходах, остающихся после работы ядерных реакторов.

Тантал применяется при строительстве защиты ядерных реакторов, так как это один из немногих элементов, не разрушающихся от действия паров цезия.

На поверхности режущего инструмента для придания ему особой прочности наносится карбид тантала. Такой инструмент используется для резки и сверления особо прочных материалов, при бурении глубинных скважин в твердых породах.

Тантал благодаря высочайшей прочности, устойчивости к окислению и высокой температуре плавления используется в производстве авиационных и ракетных двигателей.

Детали, изготовленные из тантала, в агрессивных средах служат на десятки лет дольше, чем изготовленные из других материалов с высокой коррозийной стойкостью.

Все физические характеристики материала можно изменять, внося в него легирующие добавки.

Добыча тантала

Благодаря изыскательским работам были найдены новые месторождения металла тантал

В земной коре тантала содержится около 0,0002%, поэтому он относится к редким элементам. Но практически во всех странах имеются месторождения его соединений. В Европе самые большие и богатые месторождения находятся во Франции, небольшие месторождения есть в большинстве стран бывшего СССР. Среди африканских стран самыми большими запасами сырья обладает Египет. Но самые крупные и богатые месторождения, известные и разработанные на сегодняшний день располагаются в Австралии.

Встречается элемент в виде собственных солей, или он входит в состав других минералов. Во втором случае ему обязательно сопутствует ниобий. Минералы могут быть стабильными и радиоактивными.

Добыча этого металла составляет 420 тонн в год. Лидирующие государства по добыче и переработке — США и ФРГ.

Из-за мирового кризиса спрос на тантал несколько снизился, но с 2010 г. опять возрос. В последнее время проводятся активные изыскательские работы. Благодаря им были открыты новые месторождения в США, Бразилии, ЮАР.

Похожие статьи

ometallah.com

Физические и химические свойства Тантала

Тантал, подобно ванадию, относят к V группе периодической системы. Однако, в отличие от ванадия, тантал значительно труднее восстанавливается до низших степеней валентности.Поэтому приходится иметь дело с их пятивалентным соединением, как наиболее устройчивым, что следует из строения электронных оболочек атомов: тантал - 2,8,18,32,11,2.

Химические свойства тантала и ниобия очень близки, чем и объясняется их совместное нахождение в природе и трудность как аналитического, так и технологического разделения обоих металлов.Металлический тантал напоминает по внешнему виду платину (тантал намного темнее). Тантал обладает высокими физико-механическими свойствами, которые, однако, сильно зависят от способа получения и чистоты металла. Поэтому данные о твердости, пластичности и других механических свойствах тантала, приводимые в различных источниках, не всегда совпадают. 

Основные характеристики тантала:

  • Порядковый номер 73
  • Атомный вес 180,95
  • Плотность 16,6
  • Радиус атома 1,46
  • Радиус пятивалентного иона 0,69
  • Электросопротивление 13,5*10-5
  • Температура плавления 2997

Наличие растворенных газов в металлическом тантале сильно уменьшает его пластичность.Чистые металлы (99,9%) в отожженом состоянии хорошо поддаются механической обработке, легко (вхолодную) прокатываются ( в листы толщиной около 0,04 мм и в тонкую проволоку) и штампуются. Микротвердость металлического тантала 108 кг/мм2.

 

Наиболее ценным свойством, определяющим применение тантала, является в первую очередь его исключительная устойчивость по отношению к кислотам; тантал не растворяется в царской водке и концентрированной азотной кислоте. Тантал отличается особенной устойчивостью. Растворы щелочей почти не действуют на тантал.Совершенно не действуют на тантал также расплавы некоторых солей и различные органические соединения. Другим важным свойством металлического тантала является способность поглощать газы - водород, азот и другие - с образованием соответствующих твердых растворов, являющихся фазами внедрения. Растворимость водорда в тантале резко падает с повышением температуры.

 

Растворимость водорода в металлическом тантале в зависимости от температуры показана на графике слева.

 

Тантал растворяет также кислородв количестве до 0,8% по весу. Растворимость кислорода в тантале и ниобии при различных температурах подробно изучал ученый Стейболт., показавший ход изменения твердости с увеличением содержания кислорода в металле.

 

По- видимому, часть кислорода находится в металле в виде твердого раствора, а часть образует окисел.

 

Изучение систем тантал-водород и тантал-кислород особенно важно в связи с исследованиями по применению металла в качестве жаростойкого трудноплавкого конструкционного материала.

 

Коррозия металлического тантала в кислотах.

Среда

 

Температура,°C Длительность испытания, сутки Скорость коррозии мг/дм3/сутки
Соляная кислота концентрированная 19-26 135 0,0
Азотная кислота концентрированная 19-26 135 0,0
Азотная кислота концентрированная 19-26 135 0,0
Серная кислота концентрированная 175 3 часа 3960,0
Насыщенный раствор щавелевой кислоты 96 90 0,1
Фосфорная кислота 145 90 0,05

 

 

Перекисные соединения тантала

При действии перекиси водорода на растворы щелочных тантала и ниобия образуются бесцветные или слегка желтоватые перекисные соединения - перниобаты и пертанталаты которые могут быть выделены в свободном состоянии, например при добавлении спирта к водному раствору. При окислении раствора перниобатов и пертанталатов серной кислотой образуются свободные надкислоты - надниобиевая и над танталовая кислота. Кислоты тантала весьма устойчивы в свободном состоянии.

Соединения тантала с углеродом

Тантал образует карбиды различного состава. Карбиды тантала  существуют в двух модификациях. Наибольшее значение имеют монокарбиды тантала, которые могут быть получены разными способами: непосредственным соединением расплавленного металла с углеродом, восстановлением пятиокиси углерода при температурах 1600-1700 °C. По внешнему виду карбид тантала представляет собой золотисто - желтые кристаллы. Карбид тантала устойчив на воздухе до температур 1100-1400°C и с трудом растворяется в кислотах. Монокарбиды тантала применяются для изготовления некоторых марок твердых сплавов, для нагревательных элементов различных высокотемпературных  установок и для некоторых других целей.

Соединения тантала с азотом, бором и кремнием.

Нитриды тантала получаются при нагревании порошковидных металлов в токе азота или аммиака при высоких температурах. Тантал также образует нитриды, напоминающие по свойствам металлический тантал. Тантал образует ряд соединений с бором; особенно интересны дибориды тантала, обладающие очень высокими температурами плавления 3100 °C и устойчивые по отношению к кислота, причем тантал превосходит в этом отношении даже ниобий. С кремнием тантал образует три силицида. Силициды обладают высокой твердостью и высокими температурами плавления.

Аналитическая характеристика тантала

Методы определения малых количеств тантала было предложено весьма много. Тантал соосаждают с перекисью марганца, осадок сплавляют с бисульфатом натрия, растворяют в винной кислоте и определяют тантал фотоколориметрическим роданидным методом в ацетоно- водной среде. Соединение тантала при этом получается не окрашено.Для определения тантала раньше применялись только реакции с пирогаллолом, который дает желтое соединение с танталом в кислой среде, тогда как например ниобий в кислой среде окрашенного соединения не образует. Для определения тантала пирогаллолом подготавливается подготавливается в щелочной среде сульфит натрия для предотвращения возможного окисления. Пирогаллоловый метод был применен также для определения тантала в металлическом ниобии: после экстракции тантала последний удаляют выпариванием в кварцевом тигле в лучах инфракрасной лампы и остаток, после соответствующей обработки колориметрируют. Более высокой чувствительностью обладают новые органические реактивы, в частности арсеназо, позволяющий определять до 0,3 мкг тантала в миллилитре раствора. В прошлом столетии для определения тантала и ниобия применялись методы хлорирования с отгонкой получающихся хлоридов ниобия и тантала. В связи с трудностью разделения обоих металлов обычными мокрыми методами метод хлорирования может иметь некоторое значение. В 1962 году этот метод был предложен для разделения ниобия и тантала, причем хлорирование рекомендуется производить октохлорпропаном при 300 °C. При использовании метода нужно иметь в виду, что сильно прокаленные окиси тантала и ниобия не поддаются хлорированию. Для отделения тантала применяется метод ионного обмена и метод хроматографии на целлюлозе. Полярографические методы для тантала вообще неприложимы, так как он не восстанавливается ни на платиновом, ни на ртутном электроде.

Металлургия тантала.

Существует множество химических реакций, по которым получение тантала из его окислов и галогеноидов оказывается термодинамически вероятным, однако почти весь промышленный тантал получают двумя методами : электролизом расплавленной смеси и натриетермическим восстановлением.  Металлический тантал, осаждающийся на катоде в виде кека с дендритной структурой, дробят, промывают водой и царской водкой. Порошок затем прессуют, спекают и окончательно переплавляют дуговой или электронно-лучевой плавкой в вакууме. При получении тантала натриетермическим методом в стальную бомбу со свободно лежащей крышкой укладывают слоями натрий. Реакция инициируется нагреванием с помощью кольцевых нагревателей, расположенных в верхней части бомбы, и постепенно распространяется на весь объем шихты. Бомбу охлаждают, непрореагирующий натрий выщелачивают спиртом, а порошок тантала промывают поочередно водой, царской водкой и плавиковой кислотой, прессуют, спекают и переплавляют. Как показали эксперименты, проведенные в лабораторном масштабе, экономичным способом получения пластичного тантала может также оказаться кролль-процесс, с успехом применяемый для промышленного производства титана, циркония и гафния.Тантал подобно алюминию может быть подвергнут анодному окислению. Образующийся при этом плотно прилегающий поверхностный слой обладает такими же свойствами, что и окисный слой на поверхности алюминия. Одним из первых промышленных применений листового пластичного тантала, в частности в США,  было использование его в качестве анодов и электролитических выпрямителей.Купить тантал по привлекательным ценам вы можете перейдя по ссылкам ниже.

Применение тантала.

В начале 20 века, когда зарождалось производство ламп накаливания, основным материалом являлся тантал. Однако через несколько лет его вытеснил более конкурентоспособный вольфрам. Свой потенциал тантал смог раскрыть в производстве электровакуумной техники, а именно: рентгеновской, радиотехнической и локационной аппаратуре. Тантал обладает уникальными свойствами, что позволяет применять его в радиотехнике и других значимых отраслях. В химической и металлургической промышленности благодаря уникальной способности металла оставаться устойчивым в кислотах и не разрушаться во время воздействия высоких температур стало прорывом. Для получения тантала специалисты компании Урал-Металл используют лопаритовые концентраты. В процессе хлорирования танталитовые концентраты разлагаются под воздействием кислот и щелочей. Отделение тантала и ниобия осуществляется методом экстракции. Металл получают методом порошковой металлургии или вакуумно дуговой плавкой.Подробнее прочитать про применение тантала. 

Купить тантал

В компании ТК Урал-Металл вы всегда можете приобрести продукцию из тантала по самым низким ценам на отечественном рынке. Продукция выпускаемая на современном иностранном оборудовании известных марок, с учетом соблюдения международных сертификатов качества ISO, отечественных ГОСТА и ТУ, самая конкурентоспособная во всем Уральском регионе. На сайте компании вы всегда можете заказать: танталовый пруток, танталовый лист, танталовую проволоку, танталовый круг, танталовую ленту, прокат из тантала и многое другое. Все ваши заказы мы принимаем и обрабатываем точно в срок. В нашей компании вы всегда можете приобрести тантал и его сплавы следующих марок: ТВЧ, ТВ, ТН.

  1. Мы предлагаем следующую продукцию из тантала: танталовый круг, танталовый лист, танталовую проволоку, танталовую ленту.

www.ural-metall.com

Тантал. Свойства, применение, химический состав, марки

ПРОДУКЦИЯ


 

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(495) 366-23-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

(800) 200-52-75
(495) 366-23-24
(495) 504-95-54
e-mail: [email protected]

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нихром в изоляции

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Титан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Вольфрам

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Молибден

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Кобальт

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Термопарная проволока

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Провода термопарные

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Никель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Монель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Константан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Мельхиор

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Твердые сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Порошки металлов

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нержавеющая сталь

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Жаропрочные сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ферросплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Олово

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Тантал

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ниобий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ванадий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Тантал является одним из самых тугоплавких материалов, одновременно очень твердым и пластичным, что делает его применение незаменимым в областях, связанных с высокими температурами. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Основные сведения

Тантал (Ta) - химический элемент V группы периодической системы, атомный номер 73, атомная масса 180,94. Блестящий серебристо-белый металл, относящийся к классу тугоплавких. Имеет плотность 16,65 г/см3, температуру плавления tпл. = 3017 °С, температуру кипения tкип. = 5458 °С. Обладает хорошей прочностью, твердостью и при этом достаточно пластичен.

Описываемый химический элемент относится к редким металлам. Его запасы в земной коре составляют примерно 0,0002%. В рудах всегда встречается вместе с ниобием. Основные минералы - колумбит-танталит, лопарит.

История открытия

Тантал был открыт шведским химиком А. Г. Экебергом в 1802 г. Но в результате этого открытия он не был выделен в чистом виде. До 1844 г. считалось, что Ta и Nb являются одним и тем же элементом. В 1903 г. пластичный металлический тантал впервые удалось получить немецкому ученому В. Болтону, а первый промышленный штабик был произведен лишь в 1922 г. Активное промышленное производство Ta было налажено в конце Второй Мировой войны.

Свойства тантала

Физическиесвойства


СвойствоЗначение
Атомный номер73
Атомная масса, а.е.м180,94
Радиус атома, пм149
Плотность, г/см³16,65
Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль)25,39
Теплопроводность, Вт/(м·K)57,5
Температура плавления, °С3017
Температура кипения, °С5458
Теплота плавления, кДж/моль24,7
Теплота испарения, кДж/моль758
Молярный объем, см³/моль10,9
Группа металловТугоплавкий металл

Химические свойства


СвойствоЗначение
Ковалентный радиус, пм134
Радиус иона, пм(+5e) 68
Электроотрицательность (по Полингу)1,5
Электродный потенциал0
Степени окисления5

Марки тантала

В большинстве случаев материал распространяется в чистом виде, однако, встречаются и сплавы с другими металлами.
  • ТВЧ - тантал высокой чистоты, содержание Ta составляет 99,9%.
  • Т - чистый тантал с 99,37% Ta и 0,5% Nb.
  • ТВ - сплав Ta с W.

Достоинства / недостатки

    Достоинства:
  • обладает высокой температурой плавления;
  • имеет хорошие механические и технологические свойства - твердый, прочный и пластичный металл;
  • стоек к коррозии во многих химически агрессивных средах;
  • обладает способностью поглощать газы;
  • имеет хорошую совместимость с биологическими тканями.
    Недостатки:
  • низкий процент содержания в земной коре;
  • очень высокая стоимость.

Области применения тантала

Основные направления использования металла следующие:
  • электровакуумные приборы;
  • электроника;
  • медицина;
  • химическая и атомная промышленность;
  • металлургия.
Основными свойствами, которые используются для производства деталей электровакуумных приборов, являются высокая температура плавления и способность к поглощению газов. Среди конкретных компонентов, производимых из тантала, можно выделить пружины, сетки мощных генераторных ламп, катоды прямого и косвенного накала, аноды.

Способность Ta к образованию устойчивой оксидной пленки при электролитическом анодном окислении используется для создания электронных компонентов. Такое свойство тантала позволяет применять данный материал в электролитических конденсаторах.

Благодаря совместимости Ta с биологическими тканями рассматриваемый металл получил широкое распространение в медицине.

Коррозионная стойкость, прочность и тугоплавкость тантала определили его использование в химическом и ядерном машиностроении в качестве конструкционного материала.

Очень высокая твердость Ta позволяет применять данный металл для производства твердых сплавов. Так замена TiС на TaС существенно улучшает механические свойства твердого сплава.

Продукция из тантала

www.metotech.ru

Свойства и применение тантала

В Периодической таблице тантал находится в пятой группе среди тугоплавких металлов. Он обладает особенной химической стойкостью и реагирует далеко не на все вещества. Зато легко поддаётся механической обработке. Подробнее о свойствах и применении тантала читайте далее.

Путаница с металлами

История металла получилась очень запутанной. Долгое время его принимали за ниобий, и понадобилось больше 30 лет, чтобы доказать обратное. До начала XIX века оба металла не были известны науке. В 1801 году в Южной Америке был найден колумбий. Через год в Швеции и Финляндии Андерс Экеберг обнаружил минерал с частичками неизвестного металла, который назвал танталом в честь мифического персонажа.

В 1809 году Уильям Волластон сравнил два новых для химии вещества. Их свойства были очень похожи, из-за чего учёный заключил, что всё это один и тот же металл. Его выводы подтвердил Фридрих Вёлер, и с тех пор между колумбием и танталом ставили знак равенства.

В середине 40-х годов XIX века Генрих Розе усомнился в утверждениях своих предшественников. Он установил, что тантал и колумбий – отдельные элементы. Чтобы подчеркнуть схожесть металлов, он переименовал колумбий в ниобий в честь легендарной дочери Тантала. Позже выводы Розе неоднократно подтверждались, а ему самому часто приписывается открытие ниобия.

Танталовы муки

Первое промышленное применение тантала случилось в 1903 году: из него стали делалать нити накаливания для электрических лампочек. Однако, чтобы использовать металл, учёным пришлось изрядно поработать. С момента открытия его никак не могли выделить в чистом виде. Предполагается, что именно из-за этого его и прозвали танталом.

Согласно мифологии Древней Греции, Тантал был сыном Зевса и фригийской царицы. В отличие от других смертных, ему разрешали посещать пиры богов на Олимпе. Оскорбив их однажды, он был отправлен в подземное царство, чтобы испытывать страшные муки.

Веками Тантал стоит по горло в озере, а над ним нависает ветвь с сочными плодами. Каждый раз, когда он пытается попить воды или сорвать плод, они отдаляются от него. Невозможность получить что-то очень желаемое или то, что находится прямо перед тобой, называют «танталовыми муками». Возможно, их и испытывали химики вплоть до XX века, когда не могли отделить металл от различных примесей.

Свойства Тантала

В Периодической таблице тантал обозначается символом Ta. С атомным номером 73 он стоит после ниобия и перед дубинием. Внешне тантал выглядит как серебристо-белый блестящий металл. Он довольно твёрдый и тяжёлый. Плотность тантала (16,65 г/см³), а по пластичности его сравнивают с золотом.

Этот металл отлично поддаётся обработке. Из него легко можно сделать тонкий лист фольги или проволоку. Чтобы расплавить тантал, нужна высокая температура – 3017 °C, а чтобы вскипятить - 5458 °C. Для сравнения, температура солнечной поверхности равна 5 500 °C.

В химическом плане он очень стабилен. Тантал не реагирует на многие агрессивные вещества и не растворяется в разбавленных кислотах, а только лишь в смеси азотной и плавиковой кислот. К воздуху он тоже равнодушен и окисляется на нём только при температуре выше 280 °C.

Благодаря особенной стойкости область применения тантала довольно широка. В порошковом состоянии он более активен. Например, хорошо горит на воздухе, образуя оксид тантала.

Месторождения и добыча

Доля тантала в земной коре - 0,0002 %, что делает его редким металлом. В природе он очень рассеян и присутствует только в виде двух изотопов: тантал 181 и тантал 180. Последний – радиоактивен и совершает полураспад за 1015 лет.

У металла 20 собственных минералов (воджинит, лопарит, колумбит-танталит), и около 60, в которых он часто содержится. Его постоянным спутником является ниобий, он присутствует во всех породах с танталом. Но они довольно редко оказываются пригодны для промышленного освоения. Наиболее используемый минерал - колумбит-танталит.

Производство тантала не всегда выгодное дело. Самые большие месторождения металла находятся в Бразилии, Австралии, Нигерии, США, Франции, Египте. Они также есть в Мозамбике, Таиланде, Демократической Республике Конго, России.

В некоторых странах Африки добыча металла происходит кустарными способами. За владение землями с месторождениями дорогих ископаемых часто происходят вооруженные конфликты. Так как востребованность тантала только увеличивается, он периодически тоже оказывается в центре этих событий. В частности, «танталовыми войнами» за последние десятилетия прославилась Республика Конго. В 2017 году килограмм металла на мировом рынке оценивается примерно в 320 долларов.

Сферы применения

Тантал - важный материал для разработки высоких технологий. Сегодня металл используют в электронике для создания конденсаторов. Их можно сделать очень маленькими, что удобно для производства гаджетов. Поэтому танталовые конденсаторы присутствуют практически в любых смартфонах, ноутбуках и планшетах.

Внутреннее удельное сопротивление металла почти как у стали, поэтому применение тантала логично там, где нужна высокая температура. Его используют в различных нагревательных элементах, например, для высокотемпературных печей.

Кроме того, металл полезен для изготовления линз. Добавление его оксида в стекло повышает их оптические качества. Из тантала с добавлением титана делают жаропрочные сплавы, стойкие к коррозиям. Из его карбида изготавливают инструменты для резки металлов.

Подходит он и для производства фильеров, лабораторной посуды, авиакосмической техники. В последнее время, тантал всё больше завоёвывает славу ювелирного металла и применяется для изготовления украшений.

Тантал в медицине

Металл применяется в хирургии для восстановления организма. Тонкие танталовые пластинки вставляют в череп для перекрытия трещин или проломов. Прочной проволокой из этого металла скрепляют кости, сшивают ею ткани органов.

Его используют для протезов. Например, металлическую сеть используют для глазных яблок, а пластинами могут заменять уши, пересаживая на них кожу с других частей тела. Нити из тантала служат по-настоящему ювелирному делу: ими сшивают тончайшие нервные волокна, сухожилия, кровеносные сосуды.

Применение тантала в медицине обусловлено его уникальными свойствами. Металл отлично совместим с живой тканью. Он не окисляется в организме, не вызывает раздражения и отторжения.

fb.ru

Применение тантала

До второй половины 50-х годов основное внимание уделялось танталу, нашедшему весьма разнообразное применение в различных областях техники. Когда же были открыты большие запасы ниобиевых руд , то положение резко изменилось и сейчас ниобий считается одним из важнейших металлов, которому предстоит большое будущее. Достаточно сказать, что ниобий находит применение в атомной энергетике в качестве конструкционного материала, так как обладает высокой жаропрочностью, химической стойкостью благоприятным сечением захвата нейтронов. В Англии и США давно работают атомные реакторы, для сооружения которых был применен ниобий. Физические свойства ниобия обусловливают также его применение в ракетной технике, реактивных самолетах, газовых турбинах. Широкое применение для этих целей найдут также сплавы ниобия с другими металлами.

 

Исключительная устойчивость тантала по отношению к кислотам позволяет использовать его в качестве кислотоупорного материала для производственных и лабораторных целей. Он применяется для змеевиков, мешалок, для покрытия внутренних стенок реакторов ( для сильнокислых горячих растворов и органических жидкостей), как заменитель платины для производства лабораторной посуды.

 

В последнее время стали применять трубопроводы из тантала в производстве соляной кислоты, причем высокая стоимость установки, вполне окупается ее долгой службой. Кроме того теплоотдача от тантала в жидкой среде очень высока, поэтому тепловые потери малы, а скорость процессов нагрева велика.

 

Танталовые катоды рекомендуется применять при электрическом выделении золота и серебра. Преимущество их заключается в том, что осадок золота и серебра можно растворить царской водкой, не действующей на тантал. Танталовые электроды можно применять в потенциометрии при работе с так называемыми «биметаллическими» электродами: один электрод танталовый, другой - графитовый, вольфрамовый или платиновый,  в зависимости от определяемого вещества и титрующего реактива. Применяют тантал и для электролитических конденсаторов.

 

Танталовые пластинки, стержни и проволока применяются в восстановительной хирургии.

 

Механические свойства, как тантала, так и ниобия очень высоки. Широкое применение этих металлов ограничено высокой стоимостью. В настоящее время тантал играет особую роль в производстве электронных ламп. Потребление его для этой цели за последние годы возросло во много раз. Радиоприборы с танталовыми лампами находят широкое применение в технике. Способность тантала ( а также и ниобия) поглощать газы используется в вакуумной технике для удаления следов газа.

 

Тантал является важнейшим металлом при изготовлении так называемой «горячей арматуры»- анодов, сеток, катодов, косвенного накала в важнейших электровакуумных приборах; тантал способствует созданию высокого вакуума и не распылается, так как обладает высокой температурой плавления. Известно также, что на тантале при анодной поляризации легко образуется анодная пленка, быстро восстанавливающаяся при пробе. Это свойство позволяет применять тантал для выпрямителей и грозовых разрядников. Тантал входит в состав специальных оптических стекол. Сплавы тантала с вольфрамом и молибденом обладают повышенным электросопротивлением и применяются для изготовления термопар.

 

Ниобий и тантал относятся к числу карбидообразующих элементов и находят себе применение в сталелитейном производстве в качестве легирующих примесей. Ниобий долгое время считался вредной примесью к танталу.  В настоящее время считается, что ниобий даже эффективнее тантала в том смысле, что благодаря меньшему атомному весу может заменять тантал в половинном количестве по весу, давая такой же эффект. Ниобий наряду с хромом и никелем в ходят в состав железного сплава, применяемого для изготовления сварочных электродов. Частично можно заменять ниобий танталом без ухудшения качества электродов. Ниобий и тантал находят применение для сверхтвердых сплавов благодаря способности образовывать весьма твердые карбиды. Намечается также применение ниобия для улучшения свойств сплавов цветных металлов (мельхиора, нихрома) и некоторых сплавов алюминия.

 

Ниобий и тантал могут применяться для выпрямителей, так как обладают способностью пропускать электрический ток только в одном направлении (униполярной проводимостью). Оба металла применяются для анодов мощных генераторных и усилительных ламп.

 

Мы предлагаем следующую продукцию из тантала: танталовый круг, танталовый лист, танталовую проволоку, танталовую ленту.

www.ural-metall.com

Тантала механические свойств - Справочник химика 21

    Сплавы тантала. Механические свойства и порог хладноломкости сплавов тантала определяли на образцах, вырезанных из листа толщиной 2 мм (см. рис. 21). [c.35]

    Физические свойства. Свойства ванадия, ниобия и тантала ставят их в число весьма важных промышленных металлов. Для них характерны высокие температуры плавления, относительно небольшие плотности (V, Nb), а также хорошие механические свойства (табл. 13). [c.91]


    Тантал — тяжелый металл характерного синевато-серого цвета. В чистом виде он обладает хорошими механическими свойствами твердостью, ковкостью и тягучестью. По прочности танталовая жесть как прокатанная, так и отпущенная близка к прокатанной и отпущенной стали. Тантал хорошо прокатывается и обрабатывается под давлением после отжига в холодном состоянии может быть обжат на 60%. Сваривается под водой как с самим собой, так и с ЫЬ и N1. Отличается плохой теплопроводностью и электропроводностью сопротивление тантала электрическому току в 7 раз больше, чем у меди, а температурный коэффициент электрического сопротивления меньше, чем у меди. При высокой температуре в вакууме он распыляется очень мало, на чем основано его применение в лампах накаливания. В нагретом состоянии поглощает N3 и другие газы, которые пол- [c.305]

    Атомные радиусы ниобия и тантала почти совпадают (табл. 33), ионные радиусы одинаковой степени окисления тоже очень близки друг к другу, поэтому их соединения весьма сходны по свойствам. Металлы подгруппы УВ тугоплавки, обладают хорошими механическими свойствами, сильно зависящими от содержания примесей водорода, углерода, кислорода и азота. Эти примеси увеличивают твердость, делают металлы хрупкими и менее пластичными. Подвергнутые электроннолучевой плавке в вакууме, ниобий и тантал очень пластичны и хорошо обрабатываются в холодном состоянии. [c.333]

    Применение ванадия, ниобия и тантала. Быстрое расширение производства этих металлов вызвано потребностя.ми реактивной авиации, ракетной и атомной техники. Главный потребитель ванадия (в виде феррованадия) — производство специальных сталей, жаропрочных и сверхтвердых сплавов. Даже в небольших количествах ванадий действует как раскислитель, улучшает механические свойства стали, способствует формированию мелкозернистой структуры чугунов. Широко используются многочисленные сплавы ванадия с другими металлами. [c.414]

    Легирование ниобием, имеющим такие же атомные размеры, как и тантал, не вызывает изменения механических свойств. Все элементы, кроме ниобия, снижают пластические свойства, однако и при максимальной концентрации наиболее сильного упрочнителя (27 мас.% V) относительное удлинение имеет достаточно высокое значение (20 мас.%). [c.37]

    Данные о влиянии экспозиции на механические свойства ниобия, молибдена и тантала приведены в табл. 157. Механические свойства этих трех сплавов в результате экспозиции в морской воде не изменились. [c.410]

    Тантал чрезвычайно устойчив к хлору и к кислотам азотной, соляной, серной и фосфорной при температуре до 250° С. Тантал не взаимодействует с 98%-ной серной кислотой при температуре до 150° С. При температуре 175 С скорость коррозии достигает 0,0025 мм, а при 200 С — 0,038 мм в год. Тантал обладает хорошими физико-механическими свойствами температура плавления 3000° С плотность 16600 кг/м коэффициент линейного расширения 6,58-Ю" удельная теплоемкость 0,036 кал/(г-°С). При работе при температуре свыше 300° С тантал становится хрупким, что ограничивает его применение. Тантал также не применим для растворов плавиковой кислоты и горячих крепких щелоков. [c.358]

    Ванадий, ниобий и тантал — тугоплавкие металлы серого цвета, твердые, но легко поддающиеся механической обработке. Все три металла образуют кубические объемно-центрированные кристаллические решетки параметры а=3,0282 3,3007 3,2997 А соответственно. Их основные физико-химические и механические свойства приведены в табл. 1.  [c.3]

    В результате электронно-лучевой плавки получают слитки с грубозернистой структурой, что в некоторых случаях ухудшает механические свойства металла. Но, например, свойства ниобия и тантала мало чувствительны к размеру зерна, а их пластичность после электронно-лучевой плавки резко возрастает вследствие глубокой очистки от примесей внедрения и металлических примесей. [c.329]

    В качестве основы такого составного электрода помимо титана могут быть использованы тантал, в некоторых случаях цирконий или ниобий, а также различные сплавы этих металлов. Однако наибольшее техническое значение по сравнению с другими металлами имеет титан как по электрохимическим и механическим свойствам, так и по доступности. Поэтому настоящая глава посвящена в основном рассмотрению поведения титана, используемого как основа конструкции электрода. Об остальных пленкообразующих металлах (цирконий, ниобий и тантал) написано менее подробно. [c.107]

    Данные о коррозионной стойкости различных металлов и сплавов, а также неметаллических покрытий в водных растворах формальдегида [34, 35] приведены в Приложении 1. Для сравнения там помещены соответствующие данные для растворов муравьиной кислоты, не содержащих формальдегид, а также сведения о коррозионной агрессивности метанола. Как следует из сопоставления таблиц Приложения I, достаточно стойкими к воздействию растворов формальдегида при нормальной и повышенной температуре являются такие металлы, как чистое железо и алюминий, медь, никель, свинец, серебро, тантал, титан и др. Многие из этих металлов, а также платина, ниобий и цирконий мало подвержены коррозии и в присутствии значительных количеств муравьиной кислоты. Однако большинство перечисленных материалов либо слишком дефицитны, либо по физико-механическим свойствам непригодны для изготовлени

www.chem21.info

Тантал химические свойства — Знаешь как

Несомненно, самое ценное свойство тантала — его исключительная химическая стойкость: в этом отношении он уступает только благородным металлам, да и то не всегда. Тантал не растворяется даже в такой химически агрессивной среде, как царская водка, которая без труда растворяет и золото, и платину, и другие благородные металлы. О высочайшей коррозионной стойкости тантала свидетельствуют и такие факты. При 200° С он не подвержен коррозии в 70%-ной азотной кислоте, в серной кислоте при 150° С коррозии тантала также не наблюдается, а при 200° С металл корродирует, но лишь на 0,006 мм в год.

К тому же тантал — металл пластичный, из него можно изготовлять тонкостенные изделия и изделия сложной формы. Неудивительно, что он стал незаменимым конструкционным материалом для химической промышленности. Танталовую аппаратуру применяют в производстве многих кислот (соляной, серной, азотной, фосфорной, уксусной), брома, хлора, перекиси водорода. На одном из предприятий, использующих газообразный хлористый водород, детали из нержавеющей стали выходили из строя уже через два месяца. Но, как только сталь была заменена танталом, даже самые тонкие детали (толщиной 0,3—0,5 мм) оказались практически бессрочными — срок службы их увеличился до 20 лет.

Из всех кислот лишь плавиковая способна растворять тантал (особенно при высокой температуре). Из него изготовляют змеевики, дистилляторы, клапаны, мешалки, аэраторы и многие другие детали химических аппаратов. Реже — аппараты целиком.Многие конструкционные материалы довольно быстро теряют теплопроводность: на их поверхности образуется плохо проводящая тепло окисная или солевая пленка. Танталовая аппаратура свободна от этого недостатка, вернее, пленка окисла может на нем образоваться, но она тонка и хорошо проводит тепло.

Кстати, именно высокая теплопроводность в сочетании с пластичностью сделали тантал прекрасным материалом для теплообменников.Танталовые катоды применяют при электролитическомвыделении золота и серебра. Достоинство этих катодов включается в том, что осадок золота и серебра можносмыть с них царской водкой, которая не причиняет вредатанталу.Тантал важен не только для химической промышленности. С ним встречаются и многие химики-исследователи в своей повседневной лабораторной практике. Танта-довые тигли, чашки, шпатели — вовсе не редкость«Нужно иметь танталовые нервы…»Уникальное качество тантала — его высокая биологическая совместимость, т. е. способность приживаться в организме, не вызывая раздражения окружающих тканей. На этом свойстве основано широкое применение тантала в медицине, главным образом в восстановительной хирургии — для ремонта человеческого организма.

Пластинки из этого металла используют, например, при повреждениях черепа — ими закрывают проломы черепной коробки. В литературе описан случай, когда из танталовой пластинки было сделано искусственное ухо, причем пересаженная с бедра кожа при этом настолько хорошо прижилась, что вскоре танталовое ухо трудно было отличить от настоящего.Танталовой пряжей иногда возмещают потери мускульной ткани. С помощью тонких танталовых пластин хирурги укрепляют после операции стенки брюшной полости. Танталовыми скрепками, подобными тем, которыми сшивают тетради, надежно соединяют кровеносные сосуды. Сетки из тантала применяют при изготовлении глазныхпротезов. Нитями из этого металла заменяют сухожилия и даже сшивают нервные волокна. И если выражение «железные нервы» мы обычно употребляем в переносномсмысле, то людей с танталовыми нервами, быть может,вам приходилось встречать.Право, есть что-то символическое в том, что именно на долю металла, названного в честь мифологического мученика, выпала гуманная миссия — облегчать людские муки. ..

Как тантал разлучают с ниобием.

Земная кора содержит всего лишь 0,0002% Та, но минералов его известно много — свыше 130. Тантал в этих минералах, как правило, неразлучен с ниобием, что объясняется чрезвычайным химическим сходством элементов и почти одинаковыми размерами их ионов.Трудность разделения этих металлов долгое время тормозила развитие промышленности тантала и ниобия. До недавних пор их выделяли лишь способом, предложенным еще в 1866 г. швейцарским химиком Мариньяком, который воспользовался различной растворимостью фтор-танталата и фторниобата калия в разбавленной плавиковой кислоте.

В последние годы важное значение приобрели также экстракционные методы выделения тантала, основанные на различной растворимости солей тантала и ниобия в некоторых органических растворителях. Опыт показал, что наилучшими экстракционными свойствами обладают метилизобутилкетон и циклогексанон.В наши дни основной способ производства металлического тантала — электролиз расплавленного фтортантала-та калия в графитовых, чугунных или никелевых тиглях, служащих по совместительству катодами. Танталовый порошок осаждается на стенках тигля.

Извлеченный из тигля, этот порошок подвергают сначала прессованию в пластины прямоугольного сечения (если заготовка предназначена для прокатки в листы) либо в штабики квадратного сечения (для волочения проволоки), а затем — спеканию.Некоторое применение находит также натриетермиче-ский способ получения тантала. В этом процессе взаимодействуют фтортанталат калия и металлический натрий:

K2TaF7 + 5Na → Та + 2KF + 5NaF.

Конечный продукт реакции — порошкообразный тантал, который затем спекают. В последние два десятилетия стали применять и другие методы обработки порошка —дуговую или индукционную плавку в вакууме и электронно-лучевую плавку.

 

Статья на тему Тантал химические свойства

znaesh-kak.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о