Тантал металлын шинж чанар, шинж чанар. Танталын химийн шинж чанар

Металл танталнэлээн саяхан, тухайлбал 1802 онд нээгдсэн. Шведийн химич А.Г энэ металлыг нээсэн азтай хүн юм. Экеберг. Скандинавын орнуудаас олдсон хоёр шинэ ашигт малтмалыг судалж үзэхэд тэдгээрт мэдэгдэж байсан элементүүдээс гадна урьд өмнө нь судлагдаагүй байсан нь тогтоогджээ. Эрдэмтэд металлыг цэвэр хэлбэрээр нь хэзээ ч ялгаж чадаагүй, учир нь үүнтэй холбоотой маш их бэрхшээл гарч ирэв.

Үүнтэй холбогдуулан судлагдаагүй металлыг Эртний Грекийн домогт баатрын нэрээр нэрлэж, дараа нь бичсэн байдаг. Танталийн домог. Үүний дараа 40 гаруй жилийн турш ийм итгэл үнэмшилтэй байсан тантал ба ниобий- эдгээр нь ижил металл юм. Гэсэн хэдий ч Германы нэг химич металлын ялгааг нотолсон бөгөөд үүний дараа өөр нэг Герман танталыг цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарласан бөгөөд энэ нь зөвхөн 1903 онд болсон юм.

цувимал бүтээгдэхүүний цуваа үйлдвэрлэл болон тантал бүтээгдэхүүнДэлхийн 2-р дайны үед л эхэлсэн. Өнөөдөр энэ элементийг "ухаалаг металл" гэж нэрлэжээ, учир нь эрчимтэй хөгжиж буй электроникууд үүнгүйгээр хийх боломжгүй юм.

Танталын тодорхойлолт ба шинж чанар

Танталнь өндөр хатуулаг, атомын нягттай металл юм. Тогтмол химийн элементүүдэд тантал нь 73-р байрлалд байрладаг. Дэлхийн практикт энэ металлыг хоёр үсэг, тухайлбал Ta гэсэн хослолоор тэмдэглэх нь заншилтай байдаг. Агаар мандлын даралт ба тасалгааны температурт тантал нь мөнгөлөг металл өнгөтэй байдаг. Металлын гадаргуу дээр үүссэн ислийн хальс нь хар тугалганы өнгө өгөх болно.

Тантал элементөрөөний температурт идэвхгүй. Энэ металлын гадаргууг агаараар исэлдүүлэх нь зөвхөн 280 градусаас дээш температурт л боломжтой байдаг. Тантал нь агаартай харьцуулахад 30 градусаар бага температурт галогентэй урвалд ордог. Энэ тохиолдолд гадаргуу дээр хамгаалалтын хальс үүсдэг бөгөөд энэ нь исэлдүүлэгч элементүүдийг металлын гүнд цаашид нэвтрүүлэхээс сэргийлдэг.

Тантал химийн элементнэлээд өндөр хайлах цэгтэй. Тиймээс энэ нь 3290 К, буцлах цэг нь 5731 К хүрдэг. Өндөр нягтралтай (16.7 г / см3) хатуулагтай хэдий ч энэ нь нэлээд хуванцар юм. Уян хатан байдлын хувьд танталыг харьцуулж болно. Цэвэр металлтай ажиллахад маш хялбар бөгөөд тохиромжтой.

Үүнийг боловсруулахад хялбар, жишээлбэл, 1-10 микрон зузаантай өнхрүүлж болно. Мөн тантал нь парамагнит шинж чанартай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ металлын сонирхолтой шинж чанар нь 800 градусын температурт гарч эхэлдэг: тантал нь хийн эзлэхүүний 740-ыг шингээдэг.

Дэлхийн практикт энэ металл нь маш түрэмгий орчинд маш сайн тэсвэртэй болохыг харуулсан хэд хэдэн баримт байдаг. Жишээлбэл, тантал нь 70% -ийн азотын хүчлээр ч гэмтдэггүй гэдгийг мэддэг. 150 градус хүртэл хүхрийн хүчил нь идэмхий устгалд хүргэдэггүй, гэхдээ аль хэдийн 200 градусын температурт метал нь жилд 0.006 мм хурдтайгаар уусч эхэлнэ.

Зарим үйлдвэрлэлийн баримтууд нь тантал нь аустенит зэвэрдэггүй гангаас хамаагүй илүү тэсвэртэй болохыг харуулж байна. Тиймээс мэдэгдэж байгаа тохиолдол байдаг тантал хэсгүүдзэвэрдэггүй ган эд ангиас 20 жил илүү ажилласан.

Өөр нэг сонирхолтой баримт бол танталыг алтыг катализатороор ялгахад ашигладаг. Үүнээс катодуудыг гаргаж авдаг бөгөөд түүн дээр үнэт металлыг хуримтлуулж, дараа нь aqua regia-аар угаана. Үүний зэрэгцээ катод ба тантал нь хүчилд маш сайн тэсвэртэй тул бүрэн бүтэн хэвээр байна.

Танталын хэрэглээ

Эрт дээр үед энэ металлыг улайсдаг чийдэнгийн утас үйлдвэрлэхэд ашигладаг байсан. Өнөөдөр тантал ба танталын хайлшдараах үйлдвэр, бүтээгдэхүүнд ашигладаг.

- халуунд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй хайлш хайлуулах үед (жишээлбэл, онгоцны хөдөлгүүрийн эд анги);

- химийн үйлдвэрт зэврэлтэнд тэсвэртэй тоног төхөөрөмж бий болгох;

- газрын ховор металлыг үйлдвэрлэх металлургийн үйлдвэрлэлд;

— цөмийн реактор барих үед (тантал нь цезийн ууранд хамгийн тэсвэртэй металл юм);

- Биологийн нийцтэй байдлын улмаас танталыг эмнэлгийн суулгац, протез үйлдвэрлэхэд ашигладаг;

- хэт дамжуулагч үйлдвэрлэхэд - криотрон (эдгээр нь компьютерийн технологийн элементүүд);

- цэргийн үйлдвэрт сум үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ металлыг ашиглах нь сумны нэвтрэлтийн хүчийг нэмэгдүүлдэг;

- илүү үр ашигтай бага хүчдэлийн конденсаторыг танталаар хийсэн;

-Сүүлийн үед тантал бизнест бат бэх суурьшиж байна. Энэ нь метал нь гадаргуу дээр хүчтэй исэлдсэн хальс үүсгэх чадвартай холбоотой бөгөөд энэ нь янз бүрийн өнгө, сүүдэртэй байж болно;

- их тоо танталын өөрчлөлтүүдцөмийн реакторуудад хуримтлагддаг. Лабораторийн болон цэргийн зориулалтаар металлын энэхүү өөрчлөлтийг гамма цацрагийн эх үүсвэр болгон ашиглаж болно;

- энэ металлыг өндөр нарийвчлалтай массын стандартыг үйлдвэрлэхэд гол (цагаан алтны дараа) болгон ашигладаг;

- зарим нэг интерметалл танталын нэгдлүүдмаш өндөр хатуулаг, хүч чадалтай, түүнчлэн исэлдэлтийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг. Эдгээр нэгдлүүдийг нисэх, сансрын салбарт ашигладаг;

- тантал карбидыг улаан эсэргүүцэл ихтэй зүсэх хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Уг хэрэгслийг карбидын нунтаг хольцыг шингэлэх замаар олж авдаг. Эдгээр хэрэгслийг маш хүнд нөхцөлд, жишээлбэл, цохилтот өрөмдлөгийн үед ашигладаг;

- таван валент тантал исэлцөмийн технологид шил гагнахад шаардлагатай .

Танталын орд, олборлолт

Тантал бол ховор металл юм. Дэлхийн царцдас дахь түүний хэмжээ ердөө 0.0002% байна. Энэ хэмжээ нь металлын хоёр өөрчлөлтийг агуулдаг: тогтвортой ба цацраг идэвхт. Энэхүү ховор металл нь өөрийн нэгдлүүдийн хэлбэрээр оршдог бөгөөд олон ашигт малтмалын нэг хэсэг юм. Хэрэв тантал нь ашигт малтмалын найрлагад орсон бол энэ нь үргэлж ниобийтэй хамт байх болно.

Танталын нэгдлүүдийн ордуудмөн ашигт малтмал олон оронд байдаг. Европ дахь энэ элементийн хамгийн том орд Францад байрладаг. Африк тивд Египетэд хамгийн их тантал байдаг. Хятад, Тайландад ч энэ металлын их нөөц бий. Жижиг ордууд нь ТУХН, Нигери, Канад, Австрали болон бусад орнуудад байрладаг. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл нээгдсэн хамгийн том ордууд Австралид байдаг.

Дэлхий дээр жилд 420 орчим тонн тантал олборлодог. Энэ металлыг боловсруулах гол үйлдвэрүүд АНУ, Германд байрладаг. Энэ ховор металлын үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэх шаардлагатайг олон улсын хамтын нийгэмлэг тунхаглаж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ийм мэдэгдэл нь юуны түрүүнд энэ элементийг эрчимтэй ашигладаг электроникийн үйлдвэрлэл нэмэгдсэнтэй холбоотой юм.

Тиймээс жил бүр хөгжиж буй талбайн тоо нэмэгдсээр байна. Жишээлбэл, дэлхийн хөгжиж буй гол салбаруудад Бразил, АНУ, Өмнөд Африкт илүү олон газар нэмэгдсэн. Гэсэн хэдий ч сүүлийн 10 жилд эрчимтэй байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй танталын үйлдвэрлэл буурах. 21-р зууны үйлдвэрлэлийн хамгийн бага үзүүлэлт 2010 онд гарсан.

Танталын үнэ

Танталын үнэ сүүлийн 15 жилийн хугацаанд маш их хэлбэлзэлтэй байсан. Тэгэхээр 2002-2003 онд тантал худалдаж авахЭнэ нь хамгийн хямд үнээр боломжтой байсан. Энэ жил танталын үнэкг нь 340-375 долларын хооронд хэлбэлзэж байв. Өнөөдөр Орост та худалдаж авах боломжтой тантал, үнэЭнэ нь килограмм тутамд 2950 рубль юм.

Орчин үеийн технологийн хурдацтай хөгжил нь нэлээд практик, маш ашигтай шинж чанар, шинж чанартай үр дүнтэй материал, бодисыг ашиглахтай холбоотой юм.

Энэ үүднээс авч үзвэл тантал гэх мэт өвөрмөц химийн элементэд анхаарлаа хандуулах нь зүйтэй. Энэ нь гайхах зүйл биш юм, учир нь түүний хүч чадлын ачаар өнөөдөр танталыг ашиглах нь үйлдвэрлэлийн олон салбарт нэлээд хамааралтай болж байна.

Энэ сэдвийн талаархи энгийн хүний ​​алсын харааг өргөжүүлэхийн тулд бид танталын физик, химийн шинж чанарыг нарийвчлан тайлбарлаж, энэ металлыг өнөөдөр хаана маш амжилттай ашиглаж байгаа талаар ярих болно.

Танталын техникийн шинж чанарууд

Юуны өмнө тантал бол механик аргаар амархан боловсруулж болох гялалзсан саарал өнгөтэй металл гэдгийг ойлгох нь зүйтэй.

Металлын онцлог шинж чанаруудын дунд дараахь чухал талуудыг тэмдэглэх нь зүйтэй.

• үечилсэн хүснэгт дэх серийн дугаар - 73;
• атомын жин - 180;
• бодисын нягт нь 60 г / см3;
• хайлах цэг - 3015 0 С;
• Бодисын буцлах цэг нь 5300 0 С байна.

Металлын шинж чанар

Эдгээр шинж чанаруудаас шалтгаалан тантал нь дараахь давуу талуудтай байдаг.

1. Тантал нь галд тэсвэртэй металл бөгөөд үүний үр дүнд элемент нь дараахь шинж чанартай байдаг.

• бага шугаман тэлэлтийн хурд;
• дулаан дамжилтын сайн түвшин;
• өндөр механик хүч чадал, уян хатан чанар.

1. Зэврэлтийн эсрэг маш сайн шинж чанартай. Хэвийн нөхцөлд тантал нь далайн усанд бараг идэвхгүй байдаг боловч хүчилтөрөгчөөр ханасан бол энэ тохиолдолд метал нь зөвхөн бүдгэрдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
2. Тантал нь дараах төрлийн давсуудад сайн эсэргүүцэлтэй байдаг.

• төмөр ба зэсийн хлорид;
• нитратууд;
• сульфатууд;
• органик хүчлүүдийн давс, гэхдээ тэдгээрт фтор, фтор агуулаагүй тохиолдолд.

1. Тантал нь фтортой урвалд ороход хүч чадлын шинж чанараа алдаж эхэлдэг. 150 0 С-ийн температурт хүрэхгүй бол тантал нь бром, иод, шингэн хлортой химийн урвалд ордоггүй гэдгийг анхаарч үзэх нь зүйтэй.
2. Тантал нь хайлах температур багатай шингэн металлын нөлөөнд нэлээд тэсвэртэй байдаг.
3. Тантал нь 400 0 С хүртэл температурт агаарт маш сайн тогтвортой байдлын шинж чанартай байдаг бол хадгалах эсвэл боловсруулах явцад хамгаалалтын ислийн хальс гарч ирдэг.
4. Электрон цацрагийн аргаар хайлсан тантал нь уян хатан чанар ихтэй байдаг бөгөөд энэ нь метал деформацид ороход илүү их шахалтыг бий болгодог.
5. Энэ нь хуудас металл болж хувирдаг бөгөөд энэ нь хуурамчаар үйлдэхэд тохиромжтой.
6. Энэ нь хүйтэн хэв гажилтын үед боловсруулахад сайнаар нөлөөлдөг. Гэсэн хэдий ч энэ металлыг халуун төлөвт деформаци хийх ёсгүй гэдгийг та ойлгох хэрэгтэй, учир нь халах үед тантал азот, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, хүчилтөрөгчийг шингээж эхэлдэг бөгөөд үүний үр дүнд материал нь нэлээд хэврэг болдог.
7. Тантал боловсруулах гол үйл ажиллагааны нэг бол өндөр хурдны төхөөрөмж дээр материалыг огтлох явдал юм.

Тантал хэсгүүдийн холболтын хувьд дараахь байдлаар хийж болно.

• гагнуур;
• гагнах;
• тав ашиглан холбох.

Сүүлийн хоёр аргыг маш ховор ашигладаг тул тантал гагнасан холболтын чанар үргэлж өндөр түвшинд байдгийг анхаарч үзэх нь зүйтэй.

Танталын хэрэглээний талбарууд

Эдгээр шинж чанарууд нь түүнийг үйлдвэрлэлийн янз бүрийн салбарт өргөнөөр ашиглах боломжийг олгодог. Тантал гэх мэт өвөрмөц материалыг ашиглах үндсэн чиглэлийг нарийвчлан авч үзье.

Төмөрлөгийн үйлдвэр

Металлурги бол энэ металлын гол хэрэглэгч юм. Танталын үйлдвэрлэлийн 45 хувийг металлургийн үйлдвэр эзэлдэг.

Танталын үндсэн хэрэглээ нь дараах хэд хэдэн чухал талуудад оршдог.

• металл нь халуунд тэсвэртэй, зэврэлтээс хамгаалах төрлийн ган үйлдвэрлэхэд гол хайлшлагч элемент юм;
• Тантал карбид нь цутгах үйлдвэрт ган хэвний найдвартай хамгаалалт юм.

Цахилгааны үйлдвэр

Юуны өмнө дэлхий дээр үйлдвэрлэсэн танталын дөрөвний нэгийг цахилгааны үйлдвэрлэлд ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ металлыг ашиглан дараахь төрлийн цахилгаан бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэдэг тул энэ нь гайхмаар зүйл биш юм.

• электролитийн тантал конденсаторууд нь тогтвортой ажиллагаатай байдаг;
• анод, шууд бус халсан катод, тор зэрэг чийдэнгийн бүтцийн элементүүдийг үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг;
• тантал утсыг компьютерийн технологийн салшгүй элемент болох криотроны эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг;
• Өндөр температурт ажиллах нөхцөл бүхий зуухны халаагуурыг энэ металлаас маш амжилттай хийдэг.

Сонирхолтой баримт!Тантал конденсатор нь өөрөө өөрийгөө засах хандлагатай байдаг. Жишээлбэл, өндөр хүчдэл гэнэт гарч ирэхэд оч нь тусгаарлагч давхаргыг устгасан. Энэ тохиолдолд дулаалгын ислийн хальс нь гэмтэл гарсан газарт шууд үүсдэг бөгөөд конденсатор нь хэвийн горимд ажиллах болно!

Химийн үйлдвэр

Ашигласан танталын 20% нь химийн үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд зарцуулагддаг гэдгийг юуны өмнө тэмдэглэх нь зүйтэй. Ялангуяа энэ металлыг дараахь тохиолдолд ашигладаг.

• дараах төрлийн хүчил үйлдвэрлэх:

1. азот;
2. Оляная;
3. хүхрийн;
4. фосфор;
5. цуу

• устөрөгчийн хэт исэл, бром, хлорын үйлдвэрлэл;
• дараах төрлийн химийн тоног төхөөрөмжийн үйлдвэрлэл.

1. агааржуулагч;
2. нэрэх үйлдвэр;
3. янз бүрийн төрлийн ороомог;
4. хутгагч;
5. хавхлага

IN эмнэлгийн үйлдвэрлэлДэлхийд олборлож буй танталын 5-аас илүүгүй хувийг ашигладаг. Анагаах ухаанд энэ металлыг хуванцар болон ясны мэс засалд маш амжилттай ашигладаг тул тантал элементүүдийг ясыг бэхлэх, оёх гэх мэтээр хийдэг. Энэ нь тантал нь бие махбодийн амин чухал үйл ажиллагаанд хор хөнөөл учруулахгүй, амьд эдийг цочроодоггүйтэй холбоотой юм.

Тантал- бага зэрэг цэнхэр өнгөтэй цайвар саарал металл. Галд тэсвэртэй байдлын хувьд (хайлах цэг нь ойролцоогоор 3000 ° C) гянт болд, рений дараа хоёрдугаарт ордог. Өндөр хүч чадал, хатуулаг нь маш сайн хуванцар шинж чанартай хослуулсан. Цэвэр тантал нь янз бүрийн механик боловсруулалтанд сайнаар нөлөөлдөг, амархан дардаг, хамгийн нимгэн хуудас (ойролцоогоор 0.04 миллиметр зузаантай) болон утас болгон боловсруулдаг.

Тантал нь биед төвлөрсөн куб тортой (a = 3.296 Å); атомын радиус 1.46 Å, ионы радиус Ta 2+ 0.88 Å, Ta 5+ 0.66 Å; нягт 16.6 г / см 3 20 ° C-д; t pl 2996 ° C; Kip температур 5300 ° C; 0-100°С-ийн хувийн дулааны багтаамж 0.142 кЖ/(кг К); 20-100 ° C-ийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 54.47 Вт/(м К). Шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 8.0·10 -6 (20-1500 ° C); 0°С-т хувийн цахилгаан эсэргүүцэл 13.2·10 -8 ом·м, 2000°С-д 87·10 -8 ом·м.

4.38 К-т энэ нь хэт дамжуулагч болдог. Тантал нь парамагнит, өвөрмөц соронзон мэдрэмтгий чанар 0.849·10 -6 (18 °C). Цэвэр тантал нь хүйтнээр даралтаар боловсруулагдах чадвартай уян хатан металл юм. Энэ нь завсрын шаталтгүйгээр 99% -ийн бууралтаар деформацид орох боломжтой. Тантал -196 ° C хүртэл хөргөхөд уян хатан байдлаас хэврэг төлөвт шилжсэн нь илрээгүй.

Танталын уян хатан модуль нь 25 ° C-д 190 H / м 2 (190 · 10 2 кгф / мм 2) байна. Өндөр цэвэршүүлсэн танталын суналтын бат бэх нь 27 ° C-д 206 MN/m2 (20.6 кгс/мм2), 490 ° C-д 190 MN/m2 (19 kgf/mm2); харьцангуй суналт 36% (27 ° C) ба 20% (490 ° C). Цэвэр дахин талстжуулсан танталын Бринеллийн хатуулаг нь 500 Мн/м2 (50 кгф/мм2) байна. Танталын шинж чанар нь түүний цэвэр байдлаас ихээхэн хамаардаг; устөрөгч, азот, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн хольц нь металыг хэврэг болгодог.

Танталын хамгийн үнэ цэнэтэй шинж чанар нь түүний химийн онцгой эсэргүүцэл юм: энэ талаараа энэ нь зөвхөн үнэт металлын дараа ордог бөгөөд үргэлж биш юм. цагаан алт болон бусад бодисыг амархан уусгадаг aqua regia гэх мэт химийн түрэмгий орчинд ч уусдаггүй. Дараах баримтууд нь танталын зэврэлтэнд хамгийн их тэсвэртэй болохыг гэрчилж байна. 200°-дХАМТ70%-ийн азотын хүчил, 150°-ийн хүхрийн хүчилд зэврэлтэнд өртдөггүй.Танталын зэврэлт бас ажиглагддаггүй бөгөөд 200 хэмд металл зэврдэг, гэхдээ жилд ердөө 0.006 мм-ээр зэврдэг.

TO Үүнээс гадна, металл нь уян хатан, нимгэн ханатай бүтээгдэхүүн бөгөөд үүнээс нарийн төвөгтэй хэлбэрийн бүтээгдэхүүнийг хийж болно. Химийн аж үйлдвэрийн зайлшгүй шаардлагатай барилгын материал болсон нь гайхах зүйл биш юм.Танталын төхөөрөмжийг олон хүчил (давс, хүхэр, азот, фосфор, цууны хүчил), бром, хлор, устөрөгчийн хэт исэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Хийн хлорид ашигладаг аж ахуйн нэгжүүдийн нэгд зэвэрдэггүй ган эд анги ердөө хоёр сарын дараа бүтэлгүйтжээ. Гэхдээ ганг танталаар сольсон даруйд хамгийн нимгэн хэсгүүд нь хүртэл (зузаан нь 0.3-0.5)мм)бараг хязгааргүй болсон - тэдний үйлчилгээний хугацаа 20 жил хүртэл нэмэгдэв.

Бүх хүчлүүдээс зөвхөн гидрофторын хүчил нь уусах чадвартай (ялангуяа өндөр температурт). Үүнээс ороомог, нэрэгч, хавхлага, холигч, агааржуулагч болон бусад олон тооны химийн аппаратын хэсгүүдийг хийдэг. Ихэнх тохиолдолд бүхэл бүтэн төхөөрөмжүүд нь дулаан дамжилтын чанараа хурдан алддаг: тэдгээрийн гадаргуу дээр дулааныг муу дамжуулдаг исэл эсвэл давсны хальс үүсдэг. Тантал тоног төхөөрөмж нь энэ дутагдалаас ангид, эс тэгвээс үүн дээр оксидын хальс үүсч болох боловч нимгэн бөгөөд дулааныг сайн дамжуулдаг.

Дашрамд хэлэхэд, танталыг дулаан солилцогчдод зориулсан маш сайн материал болгосон нь уян хатан чанар бүхий өндөр дулаан дамжуулалт юм.алт, мөнгөний хуваагдал. Эдгээр катодын давуу тал нь алт, мөнгөний орд байж болноТанталд хор хөнөөл учруулахгүй aqua regia-аар угаах нь зөвхөн химийн үйлдвэрт чухал ач холбогдолтой юм. Олон судлаач химич нар өдөр тутмын лабораторийн практикт ч мөн адил тулгардаг. Тантал тигель, аяга, хусуур зэрэг нь тийм ч ховор биш "Та тантал мэдрэлтэй байх хэрэгтэй..." Танталын өвөрмөц чанар нь биологийн өндөр зохицолтой, өөрөөр хэлбэл хүрээлэн буй эд эсийг цочроохгүйгээр бие махбодид үндэслэх чадвартай байдаг. . Энэхүү өмч нь танталыг анагаах ухаанд, голчлон нөхөн сэргээх мэс засалд - хүний ​​​​биеийг засахад өргөнөөр ашиглах үндэс суурь юм.

Энэ металлаар хийсэн хавтангууд нь жишээлбэл, гавлын ясны гэмтэлд ашиглагддаг - тэдгээр нь гавлын ясны хугарлыг хамардаг.INУран зохиолд тантал хавтангаар хиймэл чих хийж, гуянаас шилжүүлэн суулгасан арьс маш сайн үндэслэсэн тул удалгүй тантал чихийг гаргахад хэцүү болсон тухай өгүүлдэг.одооноос ялгах.Тантал утас нь заримдаа булчингийн эд эсийн алдагдлыг нөхөхөд ашиглагддаг. Нарийхан тантал хавтанг ашиглан мэс засалчид мэс заслын дараа хэвлийн хөндийн ханыг бэхжүүлдэг. Тэмдэглэлийн дэвтэр оёход ашигладагтай адил тантал үдээс нь цусны судсыг найдвартай холбодог. Тантал торыг нүдний протез үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ металлаар хийсэн утаснууд нь солигддогшөрмөстэр ч байтугай мэдрэлийг хамтад нь оёдог утас. БА илэрхийлэл бол Бид ихэвчлэн "төмрийн мэдрэл"-ийг ашигладаг зөөврийн мэдрэмж, тантал мэдрэл нь хүмүүс, байх Магадгүй,Та үнэхээр уулзах ёстой байсан, энэ нь хүний ​​зовлонг хөнгөвчлөх гэсэн хүмүүнлэгийн зорилгод унасан нь домогт алагдсан хүний ​​нэрээр нэрлэгдсэн металлын хувь байсанд бэлгэдлийн зүйл бий. ..

Танталыг ниобигээс хэрхэн ялгадаг вэ.

Дэлхийн царцдас нь зөвхөн 0.0002% Ta агуулдаг боловч түүний олон ашигт малтмал нь мэдэгдэж байна - 130 гаруй. Эдгээр ашигт малтмал дахь тантал нь дүрмээр бол ниобийтэй салшгүй холбоотой бөгөөд энэ нь элементүүдийн хэт химийн ижил төстэй байдал, бараг ижил хэмжээтэй байдагтай холбон тайлбарладаг. Эдгээр металлыг ялгахад хүндрэлтэй байсан нь тантал болон ниобий үйлдвэрлэлийн хөгжилд удаан хугацаагаар саад учруулж байсан. Саяхныг болтол тэдгээрийг зөвхөн 1866 онд Швейцарийн химич Мариньякийн санал болгосон аргаар тусгаарлаж, калийн фторын танталат ба фторониобатын шингэрүүлсэн гидрофторын хүчилд уусах чадвар нь ялгаатай байдаг.

Сүүлийн жилүүдэд зарим органик уусгагч дахь тантал ба ниобигийн давсны янз бүрийн уусах чанарт үндэслэн танталыг тусгаарлах олборлох арга нь бас чухал болж байна. Туршлагаас харахад метил изобутил кетон ба циклогексанон нь хамгийн сайн экстракцийн шинж чанартай байдаг нь өнөө үед тантал металлыг графит, цутгамал төмөр эсвэл никель тигль дэх хайлсан фтортантатал калийн аргаар гаргаж авдаг бөгөөд тэдгээр нь катодын үүрэг гүйцэтгэдэг. Тантал нунтаг нь тигелийн ханан дээр тогтдог.

Тигельээс гаргаж авсан энэ нунтагыг эхлээд тэгш өнцөгт хавтан (хэрэв бэлдэцийг хуудас болгон өнхрүүлэхээр төлөвлөж байгаа бол) эсвэл дөрвөлжин баар (утас татах зориулалттай) болгон шахаж, дараа нь натри-дулааны аргаар тантал үйлдвэрлэхэд ашигладаг . Энэ процесст калийн фтортанталат ба металлын фтортанталат харилцан үйлчилдэг.

К2 TaF 7 + 5Na → Ta + 2KF + 5NaF.

Урвалын эцсийн бүтээгдэхүүн нь нунтагласан тантал бөгөөд дараа нь шингэлнэ. Сүүлийн хорин жилд нунтаг боловсруулах бусад аргуудыг ашиглаж эхэлсэн: нуман эсвэл индукцийн вакуум дахь хайлах, электрон цацрагт хайлуулах.

Танталын химийн шинж чанар сэдвээр нийтлэл

Тантал(лат. Тантал), Та, Менделеевийн үечилсэн системийн V бүлгийн химийн элемент; атомын дугаар 73, атомын масс 180.948; Металл нь бага зэрэг хар тугалгатай саарал өнгөтэй. Байгальд энэ нь хоёр изотоп хэлбэрээр олддог: тогтвортой 181 Ta (99.99%) ба цацраг идэвхт 180 Ta (0.012%; T ½ = 10 12 жил). Хиймэл аргаар олж авсан цацраг идэвхт бодисоос 182 Ta (T ½ = 115.1 хоног) цацраг идэвхт индикатор болгон ашигладаг.

Элементийг 1802 онд Шведийн химич A. G. Eksberg нээсэн; Эртний Грекийн домог судлалын баатар Танталын нэрээр нэрлэгдсэн (танталыг цэвэр хэлбэрээр нь олж авахад бэрхшээлтэй байсан тул). Хуванцар металл танталыг анх 1903 онд Германы химич В.Болтон гаргаж авсан.

Байгаль дахь танталын тархалт.Дэлхийн царцдас (кларк) дахь танталын дундаж агууламж 2.5·10 -4% масстай байдаг. Боржин чулуу, тунамал бүрхүүлийн онцлог шинж чанар (дундаж агууламж 3.5 · 10 -4%); дэлхийн царцдасын гүн хэсгүүд, ялангуяа дээд хэсэгт мантид бага зэрэг тантал байдаг (хэт суурь чулуулагт 1.8·10 -6%). Тантал нь ихэнх магмын чулуулаг болон биосферт тархсан; гидросфер ба организм дахь түүний агууламж тогтоогдоогүй байна. Танталын 17 ашигт малтмал, 60 гаруй тантал агуулсан ашигт малтмал байдаг; Эдгээр нь бүгд магмын үйл ажиллагаатай холбоотой үүссэн (танталит, колумбит, лопарит, пирохлор болон бусад). Ашигт малтмалын хувьд тантал нь физик, химийн шинж чанараараа ижил төстэй байдаг тул ниобийтэй хамт олддог. Танталын хүдэр нь боржин ба шүлтлэг чулуулгийн пегматит, карбонатит, гидротермаль судал, түүнчлэн практик ач холбогдолтой шороон ордуудад мэдэгддэг.

Танталын физик шинж чанар.Тантал нь биед төвлөрсөн куб тортой (a = 3.296 Å); атомын радиус 1.46 Å, ионы радиус Ta 2+ 0.88 Å, Ta 5+ 0.66 Å; нягт 16.6 г / см 3 20 ° C-д; t pl 2996 ° C; Kip температур 5300 ° C; 0-100°С-ийн хувийн дулааны багтаамж 0.142 кЖ/(кг К); 20-100 ° C-ийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 54.47 Вт/(м К). Шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 8.0·10 -6 (20-1500 ° C); 0°С-т хувийн цахилгаан эсэргүүцэл 13.2·10 -8 ом·м, 2000°С-д 87·10 -8 ом·м. 4.38 К-т энэ нь хэт дамжуулагч болдог. Тантал нь парамагнит, өвөрмөц соронзон мэдрэмтгий чанар 0.849·10 -6 (18 °C). Цэвэр тантал нь хүйтнээр даралтаар боловсруулагдах чадвартай уян хатан металл юм. Энэ нь завсрын шаталтгүйгээр 99% -ийн бууралтаар деформацид орох боломжтой. Тантал нь -196 ° C хүртэл хөргөхөд уян хатан байдлаас хэврэг төлөвт шилжсэн нь илрээгүй. Танталын уян хатан байдлын модуль нь 25 ° C-д 190 H / м 2 (190 · 10 2 кгс / мм 2) байна. Өндөр цэвэршүүлсэн танталын суналтын бат бэх нь 27 ° C-д 206 MN/m2 (20.6 кгс/мм2), 490 ° C-д 190 MN/m2 (19 kgf/mm2); харьцангуй суналт 36% (27 ° C) ба 20% (490 ° C). Цэвэр дахин талстжуулсан танталын Бринелл хатуулаг нь 500 Мн/м2 (50 кгф/мм2) байна. Танталын шинж чанар нь түүний цэвэр байдлаас ихээхэн хамаардаг; устөрөгч, азот, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн хольц нь металыг хэврэг болгодог.

Танталын химийн шинж чанар.Та атомын гаднах электронуудын тохиргоо 5d 3 6s 2 байна. Танталын хамгийн онцлог исэлдэлтийн төлөв нь +5; Бага исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүдийг мэддэг (жишээлбэл, TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2), гэхдээ тэдгээрийн үүсэх нь ниобийтэй харьцуулахад танталын хувьд бага байдаг.

Химийн хувьд тантал нь хэвийн нөхцөлд бага идэвхтэй байдаг (ниобитэй төстэй). Цэвэр авсаархан тантал нь агаарт тогтвортой байдаг; 280 хэмд исэлдэж эхэлдэг. Энэ нь зөвхөн нэг тогтвортой исэлтэй байдаг - (V) Ta 2 O 5, хоёр өөрчлөлттэй байдаг: 1320 ° C-аас доош цагаан α-хэлбэр, 1320 ° С-ээс дээш саарал β-хэлбэр; хүчиллэг шинж чанартай байдаг. 250 ° C-ийн температурт устөрөгчтэй бол тантал нь 20 ° C-д 20 хүртэл% устөрөгч агуулсан хатуу уусмал үүсгэдэг; Үүний зэрэгцээ тантал нь хэврэг болдог; 800-1200 хэмд өндөр вакуумд устөрөгч нь металаас ялгарч, уян хатан чанар нь сэргээгддэг. Ойролцоогоор 300 ° C-ийн температурт азотын хамт энэ нь хатуу уусмал ба нитридүүд Ta 2 N ба TaN үүсгэдэг; 2200 ° C-аас дээш гүн вакуумд шингэсэн азот дахин металаас ялгардаг. 2800 ° C хүртэл температурт Ta - C системд гурван үе шат байдаг: тантал дахь нүүрстөрөгчийн хатуу уусмал, бага карбид T 2 C ба түүнээс дээш карбидын TaC. Тантал нь 250 ° C-аас дээш температурт галогентэй (өрөөний температурт фтортой) урвалд орж, ихэвчлэн TaX 3 төрлийн галогенийг үүсгэдэг (үүнд X = F, Cl, Br, I). Халах үед Ta нь C, B, Si, P, Se, Te, ус, CO, CO 2, NO, HCl, H 2 S-тэй харилцан үйлчилдэг.

Цэвэр тантал нь олон шингэн металлын үйлчлэлд онцгой тэсвэртэй: Na, K ба тэдгээрийн хайлш, Li, Pb болон бусад, түүнчлэн U - Mg, Pu - Mg хайлш. Тантал нь ихэнх органик бус болон органик хүчлүүд: азот, давс, хүхэр, хлорт болон бусад, aqua regia, түүнчлэн бусад олон түрэмгий орчинд маш өндөр зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг. Тантал дээр фтор, фторын устөрөгч, фторын хүчил, түүний азотын хүчил, уусмал, шүлтлэг хайлмалтай холилдсон хольц үйлчилдэг. Танталын хүчлүүдийн давсыг мэддэг - xMe 2 O·yTa 2 O 5 ·H 2 O ерөнхий томъёоны танталатууд: метатанталууд MeTaO 3, ортотанталууд Me 3 TaO 4, Me 5 TaO 5 шиг давсууд, энд Ме нь шүлтлэг металл юм; устөрөгчийн хэт исэл байгаа тохиолдолд пертанталатууд бас үүсдэг. Хамгийн чухал шүлтлэг металл танталатууд нь KTaO 3 ба NaTaO 3; Эдгээр давс нь ферроэлектрик юм.

Тантал авах.Тантал агуулсан хүдэр нь ховор, нарийн төвөгтэй, танталаар ядуу; зуу хүртэлх хувь (Ta, Nb) 2 O 5 агуулсан хүдэр болон цагаан тугалганы баяжмалыг ангижруулах хайлуулах шаарыг боловсруулах. Тантал, түүний хайлш, нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх үндсэн түүхий эд нь ойролцоогоор 8% Ta 2 O 5 ба 60% ба түүнээс дээш Nb 2 O 5 агуулсан танталит ба лопаритын баяжмал юм. Баяжмалыг ихэвчлэн гурван үе шаттайгаар боловсруулдаг: 1) нээх, 2) Ta, Nb-ийг ялгаж, тэдгээрийн цэвэр нэгдлүүдийг олж авах, 3) Ta-г гаргаж авах, цэвэршүүлэх. Танталит баяжмал нь хүчил эсвэл шүлтлэгт задардаг бол лопарит баяжмал нь хлоржуулсан байдаг. Ta ба Nb-ийг ялган авч, жишээлбэл, гидрофторын хүчлийн уусмалаас трибутил фосфатаар эсвэл хлоридыг шулуутгах замаар цэвэр нэгдлүүдийг гаргаж авдаг.

Металл танталыг үйлдвэрлэхийн тулд түүнийг Ta 2 O 5 хөө тортогоос нэг эсвэл хоёр үе шаттайгаар (1800-2000 ° C температурт CO эсвэл H 2-ийн агаар мандал дахь Ta 2 O 5-ийн хөө тортогоос TaC-ийг урьдчилан бэлтгэх замаар) бууруулна. ); K 2 TaF 7 ба Ta 2 O 5 агуулсан хайлмалаас цахилгаан химийн аргаар ангижруулж, халаахад натритай K 2 TaF 7-г багасгах. Хлоридын дулааны диссоциаци эсвэл түүнээс танталыг устөрөгчөөр багасгах үйл явц бас боломжтой. Компакт металлыг вакуум нуман, электрон цацраг эсвэл плазмын хайлуулах эсвэл нунтаг металлургийн аргаар үйлдвэрлэдэг. Нунтагласан ембүү буюу баарыг даралтын дор боловсруулдаг; Ялангуяа цэвэр танталын нэг талстыг тигельгүй электрон цацрагийн бүсийн хайлуулах замаар олж авдаг.

Танталын хэрэглээ.Тантал нь олон тооны үнэ цэнэтэй шинж чанартай байдаг - сайн уян хатан чанар, бат бөх, гагнах чадвар, дунд зэргийн температурт зэврэлтэнд тэсвэртэй, галд тэсвэртэй, уурын даралт бага, дулаан дамжуулалтын өндөр коэффициент, электрон ажлын бага ажиллагаа, анод хальс үүсгэх чадвар (Ta 2 O 5) тусгай диэлектрик шинж чанартай бөгөөд биеийн амьд эд эстэй "зохицдог". Эдгээр шинж чанаруудын ачаар танталыг электроник, химийн инженерчлэл, цөмийн эрчим хүч, металлурги (халуунд тэсвэртэй хайлш, зэвэрдэггүй ган үйлдвэрлэх), анагаах ухаанд ашигладаг; TaC хэлбэрээр хатуу хайлш үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Цэвэр танталыг хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн цахилгаан конденсатор, электрон хоолойн эд анги, химийн үйлдвэрийн зэврэлтэнд тэсвэртэй тоног төхөөрөмж, хиймэл утас, лабораторийн шилэн эдлэл, металл хайлуулах тигель (жишээлбэл, газрын ховор элемент) болон хайлш үйлдвэрлэхэд ашигладаг. , өндөр температурт зуухны халаагуур; цөмийн эрчим хүчний системийн дулаан солилцуур. Мэс засалд танталаар хийсэн хуудас, тугалган цаас, утас зэргийг яс, мэдрэлийг бэхлэх, оёх зэрэгт ашигладаг. Танталын хайлш, нэгдлүүдийг ашигладаг.