Тантал (елемент)

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Jump to navigation Jump to search
Емблема за пояснителна страница Вижте пояснителната страница за други значения на Тантал.

Тантал
Тантал – сив метал
Сив метал
Спектрални линии на тантал
ХафнийТанталВолфрам
Nb

Ta

Db
Периодична система
Общи данни
Име, символ, № Тантал, Ta, 73
Група, период, блок 56d
Химическа серия преходен метал
Електронна конфигурация [Xe] 4f14 5d3 6s2
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 32, 11, 2
CAS номер 7440-25-7
Свойства на атома
Атомна маса 180,94788 u
Атомен радиус (изч.) 145 (200) pm
Ковалентен радиус 170±8 pm
Степен на окисление 5, 4, 3, 2, 1, −1, −3
Оксид Ta2O5 и TaO2 (амфотерни)
Електроотрицателност
(Скала на Полинг)
1,5
Йонизационна енергия I: 761 kJ/mol
II: 1500 kJ/mol
Физични свойства
Агрегатно състояние твърдо вещество
Алотропи α- и β-тантал
Кристална структура
(α-тантал)
кубична обемноцентрирана
Кристална структура
(β-тантал)
четириъгълна
Плътност 16690 kg/m3
Температура на топене 3290 K (3017 °C)
Температура на кипене 5731 K (5458 °C)
Моларен обем 10,86×10-6 m3/mol
Специф. топлина на топене 36,57 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 753 kJ/mol
P (Pa) 1 10 102 103 104 105
T (K) 3297 3597 3957 4395 4939 5634
Скорост на звука 3400 m/s при 20 °C
Специф. топл. капацитет 140 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост 7,7×106 S/m при 20 °C
Специф. ел. съпротивление 0,131 Ω.mm2/m при 20 °C
Топлопроводимост 57,5 W/(m·K)
Магнетизъм парамагнитен
Модул на еластичност 186 GPa
Модул на срязване 69 GPa
Модул на свиваемост 200 GPa
Коефициент на Поасон 0,34
Твърдост по Моос 6,5
Твърдост по Викерс 870 – 1200 MPa
Твърдост по Бринел 440 – 3430 MPa
История
Наименован на митологичния цар Тантал
Откритие Андерс Екеберг (1802 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР
177Ta синт. 56,56 часа ε 177Hf
178Ta синт. 2,36 часа ε 178Hf
179Ta синт. 1,82 г. ε 179Hf
180Ta синт. 8,125 часа ε 180Hf
β- 180W
180mTa 0,012 % стабилен
181Ta 99,988 % стабилен
182Ta синт. 114,43 дни β- 182W
183Ta синт. 5,1 дни β- 183W
Тантал в Общомедия

Танталът (Ta) е химичен елемент от V група на периодичната система, преходен метал.

Името му произлиза от героя от древногръцката митология Тантал. Използва се в металургията, в ядрената енергетика, медицината, бижутерията (вместо платина).

Тантал (от латински Tantalum), Та.

Това е химичен елемент от V група на периодичната система на Менделеев. Атомният му номер е 73, атомната маса – 180.948. Танталът е рядък, твърд метал със сиво-син цвят. В природата се намира под формата на два изотопа: стабилен 181Та (99.99%) и радиоактивен 180Та (0,012%; с време на полуразпад Т1/2= 1012 години). Танталът е трудно податлив на корозия и в природата се среща под формата на минерала танталит. Едно от главните му съвременни приложения е в хирургическите инструменти, тъй като не реагира с телесните течности.

Произход[редактиране | редактиране на кода]

Елементът е открит през 1802 г. от шведския химик Екеберг, изолиран през 1820 от Берцелиус. До 1844 и по-късно 1866, когато изследователите са показали, че ниобиевите и танталовите киселини са различни съединения, се е вярвало, че Ниобий и Тантал са един и същ елемент. По-ранните изследователи единствено можели да изолират нечист метал и първият сравнително чист ковък метал е направен от Вернер фон Болтън през 1903. Жиците направени с тантал се изпозвали за осветителните крушки преди той да бъде заместен от волфрам.

Произходът на метала е от древногръцката митология, където Тантал е баща на Ниобия. Той е бил наказан след смъртта си, осъден да стои във вода до колене с превъзходни плодове, растящи над главата му. Всеки път като се наведял да отпие от водата, тя се отръпвала така че да не може да я стигне и всеки път, когато се протегнел нагоре към плодовете, те се вдигали високо, за да не може да ги стигне. Тъй като металът бил изключително труден за пречистване го кръстили Тантал.

Отличителни характеристики[редактиране | редактиране на кода]

Танталът е сив, плътен, ковък, много твърд, лесен за произвеждане и високо проводим на топлина и електричество. Металът е прочут с устойчивостта си на корозия от киселини. Всъщност при температури под 150 °С Танталът е почти напълно неподатлив на реакция с обикновено агресивната, царска вода (смес от азотна и солна киселина). Може да бъде разтворен единстевено във флуороводородна киселина или киселинни разтвори, които съдържат флуориден йон и серен триоксид. Високата темптература на топене на тантала 3017 °С (температура на кипене 5458 °C) е надмината единствено от волфрама и рения.

Приложение[редактиране | редактиране на кода]

Главната употреба на тантала като метален прах е в производството на електронни компоненти, най-вече кондензаторите. Танаталовите електролитни кондензатори изпозлват способността на тантала да образува защитен оксиден повърхностен слой, като единият електор е от танталово фолио, оксидът е диелектрик, а електролитния разтвор играе ролята на другия електрод. Тъй като диелектричния слой може да бъде много тънък (по-тънък от подобния слой в алуминиевия електролитен кондензатор, например) може да се получи висок какпацитет в малък обем. Поради предимството в теглото и размера, танталовите кондензатори са много привлекателни за преносими телефони, пейджъри, персонални компютри, както и автомобилната електроника.

Танталът също така се използва за производство на различни сплави, които имат висока температура на топене и добра ковкост. Смесен с други метали, той също така се използва за направата на карбидни инструменти за металообработващи съоръжения в производството на сплави за реактивни двигатели, оборудване за химични процеси, ядрени реакции и снарядни части. Заради ковкостта си, танталът може да се изтегли на тънки жици или влакна, които се използват за изпаряването на метали, например алуминий.

Тъй като е резистентен към влиянието на телесните течности и не е дразнещ, танталът се използва за направата на хирургически инструменти. Танталовият оксид се използва за направата на специални стъкла с висок индекс на рефракция за лещите на камерите. Металът още се използва за части на вакуумни пещи.

Природни нахождения[редактиране | редактиране на кода]

Танталът обикновено се среща в минералите танталит [(Fe, Mn) Ta2O6] и юксенит.

Танталови руди има в Австралия, Бразилия, Египет, Канада, Дмократична Република Конго, Мозамбик, Нигерия, Португалия, Малайзия и Тайланд.

Танталитът предимно се намира смесен с колумбит в руда, наречена колтан. Повдигнати са етични въпроси относно човешките права и застрашената дива природа поради експлоатацията на ресурсите в конфликтните територии на Конго.

Има няколко сложни стъпки в разделянето на тантала от ниобия. Търговската продукция на този елемент може да следва един от няколко различни метода, които включват: електролиза на стопен калиев флуоротанталат, окисляване на калиев флуоротанталат с натрий или реакция м/у танталов карбид с танталов оксид. Танталът също е вторичен продукт от стапянето на калай.

Съединения[редактиране | редактиране на кода]

В Националната лаборатория на Лос Аламос, учените са създали танталов карбид-графит композитен материал, който е един от най-твърдите материали синтезирани някога. Корейските изследователи са успели да разработят танталово-волфрамена-медна сплав, която е тдва или три пъти по здрава и гъвкава от стоманените сплави.

Предпазни мерки[редактиране | редактиране на кода]

Съединения съдържащи тантал се срещат доста рядко и металът обикновено не създава проблеми в лабраторията, но все пак с него трябва да се работи внимателно като се вземат съответните предпазни мерки. Има доказателства, че танталовите съединения могат да причинят появата на тумори и металния прах носи опасност от пожар или експлозия. Все пак пречистения тантал се използва в хирургичните инструменти и импланти, защото не реагира с телесните течности.

Източници[редактиране | редактиране на кода]


Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]