تانتالم (Ta) عنصری با عدد اتمی 73 و وزن اتمی 180.948 است. این عنصر از یک زیر گروه ثانویه از گروه پنجم، دوره ششم جدول تناوبی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف است. تانتالم در حالت آزاد در شرایط عادی یک فلز خاکستری پلاتین با رنگ کمی سرب است که نتیجه تشکیل یک فیلم اکسید (Ta 2 O 5) است. تانتالیوم فلزی سنگین، نسوز، نسبتاً سخت، اما شکننده نیست، در عین حال بسیار چکش‌خوار است، به‌راحتی ماشین‌کاری می‌شود، مخصوصاً به شکل خالص.

تانتالیم در طبیعت به شکل دو ایزوتوپ یافت می شود: 181 Ta پایدار (99.99%) و رادیواکتیو 180 Ta (0.012%) با نیمه عمر 10 12 سال. از 182 تای رادیواکتیو به دست آمده مصنوعی (نیمه عمر 115.1 روز) به عنوان شاخص ایزوتوپ استفاده می شود.

این عنصر در سال 1802 توسط شیمیدان سوئدی A. G. Ekeberg در دو کانی یافت شده در فنلاند و سوئد کشف شد. به دلیل دشواری جدا کردن او از قهرمان اسطوره های یونان باستان، تانتالوس نامگذاری شد. از دیرباز، کانی‌های کلمبیت که حاوی کلمبیوم (نیوبیم) و تانتالیت حاوی تانتالیم است، یکی در نظر گرفته می‌شدند. به هر حال، این دو عنصر همراهان مکرر یکدیگر هستند و از بسیاری جهات شبیه هم هستند. این نظر برای مدت طولانی در بین شیمیدانان همه کشورها صحیح تلقی می شد ، فقط در سال 1844 شیمیدان آلمانی هاینریش رز دوباره کلمبیت ها و تانتالیت ها را از مکان های مختلف مورد مطالعه قرار داد و در آنها فلز جدیدی پیدا کرد که از نظر خواص مشابه تانتالیوم است. نیوبیم بود. تانتالم فلز خالص پلاستیکی اولین بار توسط دانشمند آلمانی W. von Bolton در سال 1903 بدست آمد.

ذخایر اصلی مواد معدنی تانتالیوم در فنلاند، کشورهای اسکاندیناوی، آمریکای شمالی، برزیل، استرالیا، فرانسه، چین و تعدادی از کشورهای دیگر قرار دارد.

با توجه به اینکه تانتالیوم دارای تعدادی خواص ارزشمند است - شکل پذیری خوب، استحکام بالا، جوش پذیری، مقاومت در برابر خوردگی در دماهای متوسط، نسوز و تعدادی از ویژگی های مهم دیگر - استفاده از عنصر هفتاد و سوم بسیار گسترده است. مهمترین زمینه های کاربرد تانتالیوم الکترونیک و مهندسی مکانیک است. تقریباً یک چهارم تولید تانتالیوم جهان به صنایع برق و خلاء اختصاص دارد. در الکترونیک، برای ساخت خازن های الکترولیتی، آند لامپ های پرقدرت و شبکه ها استفاده می شود. در صنایع شیمیایی از تانتالیوم برای ساخت قطعات ماشین آلات مورد استفاده در تولید اسیدها استفاده می شود، زیرا این عنصر دارای مقاومت شیمیایی استثنایی است. تانتالوم حتی در چنین محیط شیمیایی تهاجمی مانند aqua regia حل نمی شود! فلزات، مانند خاک های کمیاب، در بوته های تانتالیوم ذوب می شوند. بخاری برای کوره های با دمای بالا از آن ساخته می شود. با توجه به اینکه تانتالیوم با بافت‌های زنده بدن انسان تعامل نمی‌کند و به آنها آسیبی نمی‌رساند، در جراحی برای نگه‌داشتن استخوان‌ها در هنگام شکستگی استفاده می‌شود. با این حال، مصرف کننده اصلی چنین فلز ارزشمندی متالورژی است (بیش از 45٪). در سال های اخیر، تانتالیوم به طور فزاینده ای به عنوان یک عنصر آلیاژی در فولادهای ویژه - بسیار قوی، مقاوم در برابر خوردگی، مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. علاوه بر این، بسیاری از مواد ساختاری به سرعت هدایت حرارتی خود را از دست می دهند: یک لایه اکسید یا نمک که گرما را ضعیف هدایت می کند روی سطح آنها تشکیل می شود. سازه های ساخته شده از تانتالیوم و آلیاژهای آن با چنین مشکلاتی مواجه نیستند. لایه اکسیدی تشکیل شده بر روی آنها نازک است و گرما را به خوبی هدایت می کند و همچنین دارای خاصیت محافظتی ضد خوردگی است.

نه تنها تانتالیوم خالص، بلکه ترکیبات آن نیز ارزشمند است. بنابراین، سختی بالای کاربید تانتالیوم در ساخت ابزار کاربید برای برش با سرعت بالا فلز استفاده می شود. آلیاژهای تانتالیوم - تنگستن به قطعات ساخته شده از آنها مقاومت حرارتی می دهند.

خواص بیولوژیکی

تانتالوم به دلیل سازگاری بیولوژیکی بالای آن - توانایی کنار آمدن با بافت های زنده بدون ایجاد تحریک یا طرد توسط بدن - کاربرد گسترده ای در پزشکی، عمدتاً در جراحی ترمیمی - برای بازیابی بدن انسان پیدا کرده است. صفحات نازک تانتالیوم برای آسیب به جمجمه استفاده می شود - آنها شکستگی های جمجمه را می بندند. پزشکی موردی را می‌شناسد که گوش مصنوعی از صفحه تانتالیوم ساخته شده و پوست پیوند شده از ران آنقدر خوب و سریع ریشه می‌دهد که به زودی عضو مصنوعی از گوش واقعی قابل تشخیص نیست. از نخ های تانتالیوم برای بازیابی بافت عضلانی آسیب دیده استفاده می شود. جراحان پس از عمل از صفحات تانتالیوم برای بستن دیواره های حفره شکم استفاده می کنند. حتی رگ های خونی را می توان با استفاده از گیره های تانتالیوم متصل کرد. شبکه های ساخته شده از این ماده منحصر به فرد در ساخت پروتزهای چشم استفاده می شود. نخ های ساخته شده از این فلز برای جایگزینی تاندون ها و حتی دوختن رشته های عصبی به هم استفاده می شود.

استفاده از پنتوکسید تانتالیوم Ta 2 O 5 کمتر گسترده نیست - مخلوط آن با مقدار کمی تری اکسید آهن برای تسریع لخته شدن خون پیشنهاد می شود.

در طول دهه گذشته، شاخه جدیدی از پزشکی بر اساس استفاده از میدان های الکتریکی ساکن با برد کوتاه برای تحریک فرآیندهای بیولوژیکی مثبت در بدن انسان در حال توسعه است. علاوه بر این، میدان‌های الکتریکی نه به دلیل منابع انرژی الکتریکی سنتی با منبع تغذیه شبکه یا باتری، بلکه به دلیل پوشش‌های الکتریکی با عملکرد مستقل (یک دی الکتریک که بار الکتریکی جبران‌نشده را برای مدت طولانی حفظ می‌کند) تشکیل می‌شوند که به طور گسترده روی ایمپلنت‌ها برای اهداف مختلف اعمال می‌شود. در پزشکی استفاده می شود.

در حال حاضر، نتایج مثبتی از استفاده از فیلم‌های الکترت پنتوکسید تانتالیوم در زمینه‌های پزشکی زیر به دست آمده است: جراحی فک و صورت (استفاده از ایمپلنت‌های پوشیده شده با Ta 2 O 5 باعث از بین رفتن فرآیندهای التهابی و کاهش زمان بهبودی ایمپلنت می‌شود) ; دندانپزشکی ارتوپدی (روکش پروتزهای ساخته شده از پلاستیک اکریلیک با لایه ای از پنتوکسید تانتالیوم تمام تظاهرات پاتولوژیک احتمالی ناشی از عدم تحمل آکریلات ها را از بین می برد). جراحی (استفاده از اپلیکاتور الکترت در درمان نقایص پوست و بافت همبند در فرآیندهای طولانی مدت زخم غیر التیام‌یافته، زخم بستر، زخم‌های نوروتروفیک، آسیب‌های حرارتی)؛ تروماتولوژی و ارتوپدی (تسریع در رشد بافت استخوانی در درمان شکستگی ها و بیماری های سیستم اسکلتی عضلانی انسان تحت تأثیر یک میدان ساکن ایجاد شده توسط یک فیلم پوشش الکتریکی).

همه این پیشرفت های علمی منحصر به فرد به لطف کار علمی متخصصان دانشگاه دولتی الکتروتکنیک سنت پترزبورگ (LETI) امکان پذیر شد.

علاوه بر مناطق ذکر شده در بالا که در آن پوشش های پنتوکسید تانتالیوم منحصر به فرد در حال حاضر استفاده شده یا معرفی شده اند، پیشرفت هایی وجود دارد که در مراحل اولیه هستند. اینها شامل پیشرفت‌هایی در زمینه‌های پزشکی زیر می‌شود: زیبایی (تولید ماده‌ای بر اساس پوشش‌های پنتوکسید تانتالیوم، که جایگزین «نخ‌های طلایی» می‌شود). جراحی قلب (استفاده از لایه های الکترت در سطح داخلی رگ های خونی مصنوعی، جلوگیری از تشکیل لخته های خون)؛ اندو پروتز (کاهش خطر رد پروتزهایی که در تعامل دائمی با بافت استخوانی هستند). علاوه بر این، یک ابزار جراحی پوشیده شده با فیلم پنتوکسید در حال ایجاد است.

مشخص است که تانتالیوم در برابر محیط های تهاجمی بسیار مقاوم است، همانطور که توسط تعدادی از حقایق اثبات می شود. بنابراین در دمای 200 درجه سانتیگراد این فلز تحت تأثیر اسید نیتریک هفتاد درصد نیست! در اسید سولفوریک در دمای 150 درجه سانتیگراد، خوردگی تانتالیوم نیز مشاهده نمی شود و در دمای 200 درجه سانتیگراد فلز خورده می شود، اما تنها 0.006 میلی متر در سال!

یک مورد شناخته شده وجود دارد که در یک شرکت که از گاز کلرید هیدروژن استفاده می کرد، قطعات فولادی ضد زنگ تنها پس از چند ماه از کار افتادند. با این حال، به محض اینکه فولاد با تانتالیوم جایگزین شد، حتی نازک ترین قطعات (ضخامت 0.3 ... 0.5 میلی متر) عملاً نامحدود بودند - عمر مفید آنها به 20 سال افزایش یافت!

تانتالیوم همراه با نیکل و کروم به عنوان یک پوشش ضد خوردگی کاربرد فراوانی دارد. این بخش هایی از طیف گسترده ای از اشکال و اندازه ها را پوشش می دهد: بوته ها، لوله ها، ورق ها، نازل های موشک و موارد دیگر. علاوه بر این، موادی که روی آن پوشش تانتالیوم اعمال می شود می تواند بسیار متنوع باشد: آهن، مس، گرافیت، کوارتز، شیشه و غیره. نکته جالب این است که سختی پوشش تانتالیوم سه تا چهار برابر بیشتر از سختی تانتالیوم فنی به صورت آنیل شده است!

با توجه به اینکه تانتالیوم فلزی بسیار ارزشمند است، جستجو برای یافتن مواد اولیه آن امروزه ادامه دارد. کانی شناسان کشف کرده اند که گرانیت های معمولی علاوه بر سایر عناصر ارزشمند، حاوی تانتالیم نیز هستند. تلاشی برای استخراج تانتالیوم از سنگ های گرانیت در برزیل انجام شد، این فلز به دست آمد، اما چنین استخراجی به مقیاس صنعتی نرسید - این فرآیند بسیار گران و پیچیده بود.

خازن های تانتالیوم الکترولیتی مدرن پایدار، قابل اعتماد و بادوام هستند. خازن های مینیاتوری ساخته شده از این ماده، که در سیستم های مختلف الکترونیکی استفاده می شوند، علاوه بر مزایای فوق، یک کیفیت منحصر به فرد دارند: آنها می توانند تعمیرات خود را به تنهایی انجام دهند! چگونه این اتفاق می افتد؟ فرض کنید که یکپارچگی عایق به دلیل افت ولتاژ یا به دلیل دیگری آسیب دیده است - بلافاصله یک فیلم اکسید عایق دوباره در محل خرابی تشکیل می شود و خازن به کار خود ادامه می دهد گویی هیچ اتفاقی نیفتاده است!

بدون شک، اصطلاح "فلز هوشمند" که در اواسط قرن بیستم ظاهر شد، یعنی فلزی که به عملکرد ماشین های هوشمند کمک می کند، به درستی می تواند به تانتالیوم نسبت داده شود.

در برخی مناطق تانتالیوم جایگزین پلاتین می شود و حتی گاهی با آن رقابت می کند! بنابراین، در جواهرسازی، تانتالوم اغلب جایگزین فلز نجیب گران‌تری در ساخت دستبند، قاب ساعت و سایر جواهرات می‌شود. در زمینه دیگری، تانتالیوم با موفقیت با پلاتین رقابت می کند - تعادل های تحلیلی استاندارد ساخته شده از این فلز از نظر کیفیت پایین تر از پلاتین نیستند.

علاوه بر این، تانتالیوم جایگزین ایریدیوم گران‌تر در تولید نوک قلم‌های خودکار می‌شود.

تانتالیم به دلیل خواص شیمیایی منحصر به فرد خود به عنوان ماده ای برای کاتدها کاربرد پیدا کرده است. بنابراین از کاتدهای تانتالیوم در جداسازی الکترولیتی طلا و نقره استفاده می شود. ارزش آنها در این واقعیت نهفته است که رسوبات فلزات نجیب را می توان با آبزیان شسته شد، که به تانتالیوم آسیب نمی رساند.

قطعاً می توان در مورد این واقعیت صحبت کرد که اگر نگوییم عرفانی، چیزی نمادین وجود دارد، در این واقعیت که شیمیدان سوئدی اِکبرگ، در تلاش برای اشباع یک ماده جدید با اسیدها، تحت تأثیر "تشنگی" آن قرار گرفت و نام عنصر جدید را در افتخار شرور افسانه ای که پسر خود را کشت و به خدایان خیانت کرد. و دویست سال بعد معلوم شد که این عنصر به معنای واقعی کلمه قادر به "دوختن" یک فرد و حتی "جایگزینی" تاندون ها و اعصاب او است! معلوم می شود که شهید در عالم اموات تاوان گناه خود را با کمک به انسان می کوشد از خدایان طلب بخشش کند...

داستان

تانتالوس قهرمان اسطوره های یونان باستان، پادشاه لیدیایی یا فریگی، پسر زئوس است. او اسرار خدایان المپیا را فاش کرد، آمبروسیا را از ضیافت آنها دزدید و از المپیکی ها با ظرفی که از بدن پسر خود پلوپس تهیه شده بود پذیرایی کرد و او را کشت. تانتالوس به خاطر جنایات خود توسط خدایان به عذاب ابدی گرسنگی، تشنگی و ترس در عالم اموات هادس محکوم شد. از آن زمان، او تا گردن در آب شفاف کریستالی ایستاده است، شاخه هایی که زیر وزن میوه های رسیده به سمت سرش خم می شوند. فقط او نمی تواند تشنگی یا گرسنگی خود را برطرف کند - به محض اینکه می خواهد بنوشد آب پایین می رود و شاخه ها را باد از دست یک قاتل گرسنه بلند می کند. سنگی بر سر تانتالوس آویزان است که هر لحظه ممکن است فرو بریزد و گناهکار نگون بخت را مجبور کند برای همیشه از ترس رنج ببرد. به لطف این اسطوره، عبارت "عذاب تانتالوم" به وجود آمد که نشان دهنده رنج غیرقابل تحمل، تلاش های اثیری برای رهایی خود از عذاب است. ظاهراً در طی تلاشهای ناموفق شیمیدان سوئدی اِکبرگ برای حل کردن "زمین" که در سال 1802 در اسیدها کشف کرد و عنصر جدیدی را از آن جدا کرد، این عبارت بود که به ذهن او رسید. بیش از یک بار دانشمند فکر می کرد که به هدف خود نزدیک است، اما هرگز نتوانست فلز جدید را به شکل خالص آن جدا کند. اینگونه بود که نام "شهادت" عنصر جدید ظاهر شد.

کشف تانتالیوم ارتباط نزدیکی با کشف عنصر دیگری دارد - نیوبیوم، که یک سال قبل از آن متولد شد و در ابتدا کلمبیا نام داشت که توسط کاشف آن هچت به آن داده شد. این عنصر دوقلوی تانتالیوم است و در تعدادی از خواص به آن نزدیک است. همین نزدیکی بود که شیمیدان ها را گمراه کرد و پس از بحث های فراوان به این نتیجه اشتباه رسیدند که تانتالیوم و کلمبیوم یک عنصر هستند. این تصور غلط بیش از چهل سال ادامه داشت تا اینکه در سال 1844، هاینریش رز، شیمیدان مشهور آلمانی، طی مطالعه مکرر کلمبیت ها و تانتالیت ها از ذخایر مختلف، ثابت کرد که کلمبیوم یک عنصر مستقل است. کلمبیا که توسط گچت مورد مطالعه قرار گرفت، نیوبیم با محتوای تانتالیوم بالا بود که جهان علمی را گمراه کرد. به افتخار چنین رابطه نزدیک بین این دو عنصر، رز به کلمبیا نام جدید نیوبیوم - به افتخار دختر پادشاه فریگی تانتالوس نیوبیا - داد. اگرچه رز همچنین مرتکب اشتباه شد و ظاهراً عنصر جدید دیگری را کشف کرد که آن را پلوپیوس (از نام پسر تانتالوس پلوپس) نامید، اما کار او مبنایی برای تمایز دقیق بین نیوبیم (کلمبیوم) و تانتالوم شد. فقط، حتی پس از شواهد رز، تانتالیوم و نیوبیم برای مدت طولانی با هم اشتباه گرفته شدند. بنابراین تانتالیوم کلمبیوم و در روسیه کلمبوس نامیده می شد. هس، در «اصول شیمی محض» تا چاپ ششم آن (1845)، تنها از تانتالیوم سخن می‌گوید، بدون اشاره به کلمبیا. Dvigubsky (1824) نام tantalium را ذکر می کند. چنین خطاها و رزروهایی قابل درک است - روش جداسازی تانتالوم و نیوبیم تنها در سال 1866 توسط شیمیدان سوئیسی Marignac توسعه یافت و به این ترتیب تانتالیوم عنصری خالص هنوز وجود نداشت: از این گذشته، دانشمندان توانستند این فلز را به صورت فشرده خالص به دست آورند. فقط در قرن بیستم شکل گرفت. اولین کسی که توانست فلز تانتالیوم را بدست آورد شیمیدان آلمانی فون بولتون بود و این تنها در سال 1903 اتفاق افتاد. البته قبلاً تلاش هایی برای به دست آوردن فلز تانتالیوم خالص انجام شده بود، اما تمام تلاش های شیمیدانان ناموفق بود. به عنوان مثال، شیمیدان فرانسوی مویسان پودر فلزی به دست آورد که به ادعای او تانتالیوم خالص بود. با این حال، این پودر که از احیای پنتوکسید تانتالیوم Ta 2 O 5 با کربن در یک کوره الکتریکی به دست می‌آید، تانتالیوم خالص نبود، پودر حاوی 0.5 درصد کربن بود.

در نتیجه، مطالعه دقیق خواص فیزیکوشیمیایی عنصر هفتاد و سوم تنها در آغاز قرن بیستم امکان پذیر شد. برای چندین سال دیگر، تانتالیوم کاربرد عملی پیدا نکرد. فقط در سال 1922 می توان از آن در یکسو کننده های AC استفاده کرد.

بودن در طبیعت

میانگین محتوای هفتاد و سومین عنصر در پوسته زمین (کلارک) 2.5∙10 -4٪ جرمی است. تانتالیوم یک عنصر مشخصه سنگهای اسیدی - گرانیت و پوسته های رسوبی است که در آن میانگین محتوای آن به 3.5 ∙10 -4٪ می رسد، همانطور که برای سنگ های اولترابازیک و پایه - قسمت های بالایی گوشته و قسمت های عمیق پوسته زمین، غلظت تانتالم در آنجا بسیار کمتر است: 1.8∙10 -6%. تانتالوم در سنگ های با منشاء آذرین و همچنین در بیوسفر پراکنده است، زیرا با عناصر شیمیایی بسیاری هم شکل است.

علیرغم محتوای کم تانتالیوم در پوسته زمین، مواد معدنی آن بسیار گسترده است - بیش از صد مورد از آنها وجود دارد، هم خود کانی های تانتالیوم و هم سنگ معدن های حاوی تانتالیوم، که همه آنها در ارتباط با فعالیت ماگمایی (تانتالیت، کلمبیت، لوپاریت، پیروکلر و دیگران). در همه کانی ها، همدم تانتالیوم نیوبیم است که با شباهت شیمیایی شدید عناصر و اندازه تقریباً یکسان یون های آنها توضیح داده می شود.

سنگ معدن تانتالیوم خود دارای نسبت Ta 2 O 5 : Nb 2 O 5 ≥ 1 است. کانی های اصلی سنگ معدن تانتالیوم عبارتند از: کلمبیت-تانتالیت (محتوای Ta 2 O 5 30-45٪)، تانتالیت و منگنوتانتالیت (Ta 2 O 5 45-80%)، وودگینیت (Ta, Mn, Sn) 3 O 6 (Ta 2). O 5 60-85٪، میکرولیت Ca 2 (Ta، Nb) 2 O 6 (F، OH) (Ta 2 O 5 50-80٪) و دیگران. تانتالیت (Fe, Mn) (Ta, Nb) 2 O 6 دارای انواع مختلفی است: فروتانتالیت (FeO>MnO)، منگنوتانتالیت (MnO>FeO). تانتالیت در سایه های مختلف از سیاه تا قرمز قهوه ای وجود دارد. کانی‌های اصلی سنگ‌های تانتالیوم-نیوبیوم که همراه با نیوبیم، تانتالیوم بسیار گران‌تری از آن استخراج می‌شود، کلمبیت (Ta2O5 5-30%)، پیروکلر حاوی تانتالوم (Ta2O5 1-4%) است. ، لوپاریت (Ta2O5 0.4-0.8%)، گچتولیت (Ca، Tr، U) 2 (Nb، Ta) 2O6 (F، OH)∙nH2O (Ta2O5 8-28%)، ixiolite (Nb، Ta، Sn، W، Sc) 3 O 6 و برخی دیگر. تانتالیوم-نیوبات های حاوی U، Th، TR متامیک، بسیار رادیواکتیو و حاوی مقادیر متغیر آب هستند. تغییرات چند شکلی رایج هستند. تانتالیوم-نیوبات ها انتشارات کوچکی را تشکیل می دهند، تخصیص های بزرگ نادر است (کریستال ها عمدتاً برای لوپاریت، پیروکلر و کلمبیت-تانتالیت معمول هستند). رنگ مشکی، قهوه ای تیره، قهوه ای مایل به زرد. معمولاً شفاف یا کمی شفاف است.

چندین نوع اصلی صنعتی و ژنتیکی ذخایر سنگ معدن تانتالیوم وجود دارد. پگماتیت های فلزی کمیاب از نوع ناترو لیتیوم توسط اجسام ورید پهنه بندی شده متشکل از آلبیت، میکروکلین، کوارتز و به میزان کمتر اسپودومن یا گلبرگ نشان داده می شوند. گرانیت‌های دارای تانتالیوم فلزی کمیاب (آپوگرانیت) با ذخایر کوچک و گنبدهای گرانیت‌های میکروکلین-کوارتز-آلبیت نشان داده می‌شوند که اغلب در توپاز و میکاهای لیتیوم حاوی انتشار نازک کلمبیت-تانتالیت و میکرولیت غنی شده‌اند. پوسته های هوازدگی، پلاسرهای آبرفتی و آبرفتی که در ارتباط با تخریب پگماتیت ها به وجود می آیند، حاوی کاسیتریت و مواد معدنی گروه کلمبیت-تانتالیت هستند. سینیت های نفلین لوپاریت دار از ترکیب لوژاوریت و فویالیت.

علاوه بر این، ذخایر سنگ‌های پیچیده تانتالیوم-نیوبیم، که توسط کربناتیت‌ها و سنگ‌های فورستریت-آپاتیت-مگنتیت نشان داده می‌شوند، در مصارف صنعتی نقش دارند. میکروکلین آلبیت ریبکیت گرانیت قلیایی و گرانوسینیت و غیره. مقداری تانتالیوم از ولفرامیت های رسوبات گریزن استخراج می شود.

بزرگترین ذخایر سنگ معدن تیتانیوم در کانادا (مانیتوبا، دریاچه برنیک)، استرالیا (گرین بوش، پیلبارا)، مالزی و تایلند (قلع سازهای تانتالیوم دار)، برزیل (پارایبا، ریو گراند دو نورته) و تعدادی از آفریقا قرار دارد. ایالت ها (زئیر، نیجریه، رودزیای جنوبی).

کاربرد

تانتالم کاربرد فنی خود را بسیار دیر پیدا کرد - در آغاز قرن بیستم از آن به عنوان ماده ای برای رشته های رشته ای لامپ های الکتریکی استفاده می شد که به دلیل کیفیت این فلز مانند نسوز بودن بود. با این حال، به زودی اهمیت خود را در این زمینه از دست داد و با تنگستن ارزانتر و نسوزتر جایگزین شد. تانتالم دوباره تا دهه بیست قرن بیستم "از نظر فنی نامناسب" شد، زمانی که در یکسو کننده های جریان متناوب استفاده شد (تانتالوم، پوشش داده شده با یک فیلم اکسید، جریان را تنها در یک جهت عبور می دهد)، و یک سال بعد - در لوله های رادیویی. . پس از آن فلز به رسمیت شناخته شد و به زودی شروع به تسخیر بیشتر و بیشتر مناطق جدید از صنعت کرد.

امروزه تانتالیوم به دلیل خواص منحصر به فرد خود در الکترونیک (تولید خازن هایی با ظرفیت ویژه بالا) استفاده می شود. حدود یک چهارم تولید تانتالیوم در جهان به صنایع برق و خلاء اختصاص می یابد. با توجه به بی اثری شیمیایی بالای خود تانتالیوم و فیلم اکسید آن، خازن های تانتالیم الکترولیتی در عملکرد بسیار پایدار، قابل اعتماد و بادوام هستند: عمر مفید آنها می تواند به بیش از دوازده سال برسد. در مهندسی رادیو، تانتالیوم در تجهیزات رادار استفاده می شود. مینی خازن های تانتالیوم در فرستنده های رادیویی، تاسیسات رادار و سایر سیستم های الکترونیکی استفاده می شود.

مصرف کننده اصلی تانتالیوم متالورژی است که بیش از 45 درصد از فلز تولید شده را مصرف می کند. تانتالیوم به طور فعال به عنوان یک عنصر آلیاژی در فولادهای ویژه - بسیار قوی، مقاوم در برابر خوردگی، مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. افزودن این عنصر به فولادهای کرومی معمولی باعث افزایش استحکام آنها و کاهش شکنندگی پس از سخت شدن و بازپخت می شود. تولید آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت یک نیاز بزرگ برای فناوری موشکی و فضایی است. در مواردی که نازل‌های موشک توسط فلز مایع خنک می‌شوند که می‌تواند باعث خوردگی (لیتیوم یا سدیم) شود، بدون آلیاژ تنگستن تانتالیوم غیرممکن است. علاوه بر این، بخاری‌های کوره‌های خلاء با دمای بالا، بخاری‌ها و میکسرها از فولادهای مقاوم در برابر حرارت ساخته می‌شوند. کاربید تانتالیوم (نقطه ذوب 3880 درجه سانتیگراد) در تولید آلیاژهای سخت (مخلوط کاربیدهای تنگستن و تانتالم - گریدهای با شاخص TT، برای سخت‌ترین شرایط فلزکاری و حفاری ضربه‌ای دوار از قوی‌ترین مواد (سنگ، کامپوزیت) استفاده می‌شود. ).

فولادهای آلیاژ شده با تانتالیوم به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، به عنوان مثال در مهندسی شیمی. از این گذشته، چنین آلیاژهایی دارای مقاومت شیمیایی استثنایی هستند، آنها انعطاف پذیر، مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر حرارت هستند؛ به لطف این ویژگی ها است که تانتالم به یک ماده ساختاری ضروری برای صنایع شیمیایی تبدیل شده است. تجهیزات تانتالیوم در تولید بسیاری از اسیدها استفاده می شود: هیدروکلریک، سولفوریک، نیتریک، فسفریک، استیک، و همچنین برم، کلر و پراکسید هیدروژن. کویل، دستگاه تقطیر، شیر، میکسر، هواکش و بسیاری از قطعات دیگر دستگاه های شیمیایی از آن ساخته می شود. گاهی اوقات - کل دستگاه ها. از کاتدهای تانتالیوم در جداسازی الکترولیتی طلا و نقره استفاده می شود. مزیت این کاتدها این است که رسوبات طلا و نقره را می توان با آب رگیا شست و شو داد که به تانتالوم آسیبی نمی رساند.

علاوه بر این، تانتالیوم در ساخت ابزار (تجهیزات اشعه ایکس، ابزار کنترل، دیافراگم) استفاده می شود. در پزشکی (مواد برای جراحی ترمیمی)؛ در انرژی هسته ای - به عنوان یک مبدل حرارتی برای سیستم های انرژی هسته ای (تانتالوم پایدارترین فلزات در مذاب های فوق گرم و بخارات سزیم-133 است). توانایی بالای تانتالیوم در جذب گازها برای حفظ خلاء بالا (دستگاه های خلاء الکتریکی) استفاده می شود.

در سال‌های اخیر، تانتالیوم به دلیل توانایی آن در تشکیل لایه‌های اکسیدی بادوام از هر رنگی روی سطح، به عنوان یک ماده جواهر استفاده شده است.

ترکیبات تانتالیوم نیز به طور گسترده استفاده می شود. پنتوکسید تانتالیوم در فناوری هسته ای برای ذوب شیشه ای استفاده می شود که تابش گاما را جذب می کند. فلوروتانتالات پتاسیم به عنوان کاتالیزور در تولید لاستیک مصنوعی استفاده می شود. پنتوکسید تانتالیوم نیز هنگام تولید بوتادین از الکل اتیلیک همین نقش را ایفا می کند.

تولید

مشخص است که سنگ معدن های حاوی تانتالیوم کمیاب و از نظر این عنصر ضعیف هستند. مواد اولیه اصلی برای تولید تانتالیوم و آلیاژهای آن کنسانتره تانتالیت و لوپاریت است که تنها حاوی 8 درصد Ta 2 O 5 و بیش از 60 درصد Nb 2 O 5 است. علاوه بر این، حتی آن دسته از سنگ‌هایی که حاوی تنها صدم درصد (Ta, Nb) 2 O 5 هستند نیز فرآوری می‌شوند!

فن آوری تولید تانتالیوم بسیار پیچیده است و در سه مرحله انجام می شود: باز کردن یا تجزیه. جداسازی تانتالیوم از نیوبیم و بدست آوردن ترکیبات شیمیایی خالص آنها. بازیابی و تصفیه تانتالیم

باز کردن کنسانتره تانتالیوم، به عبارت دیگر، استخراج تانتالیوم از سنگ معدن با استفاده از مواد قلیایی (همجوشی) یا با استفاده از اسید هیدروفلوئوریک (تجزیه) یا مخلوطی از اسیدهای هیدروفلوئوریک و سولفوریک انجام می شود. پس از آن به مرحله دوم تولید می روند - استخراج استخراج و جداسازی تانتالیوم و نیوبیم. کار آخر به دلیل شباهت خواص شیمیایی این فلزات و اندازه تقریباً یکسان یون های آنها بسیار دشوار است. تا همین اواخر، فلزات تنها با روشی که در سال 1866 توسط شیمیدان سوئیسی ماریگناک پیشنهاد شده بود، جدا می شدند، که از حلالیت متفاوت فلوروتانتالات پتاسیم و فلورونیوبات پتاسیم در اسید هیدروفلوئوریک رقیق استفاده می کرد. صنعت مدرن از چندین روش برای جداسازی تانتالیوم و نیوبیم استفاده می‌کند: استخراج با حلال‌های آلی، احیای انتخابی پنتاکلرید نیوبیم، کریستالیزاسیون جزئی نمک‌های فلوراید پیچیده، جداسازی با استفاده از رزین‌های تبادل یونی، تصحیح کلریدها. در حال حاضر، متداول ترین روش جداسازی مورد استفاده (همچنین پیشرفته ترین) استخراج از محلول های ترکیبات فلوراید تانتالیوم و نیوبیم حاوی اسیدهای هیدروفلوئوریک و سولفوریک است. در عین حال، تانتالیوم و نیوبیم نیز از ناخالصی های عناصر دیگر: سیلیکون، تیتانیوم، آهن، منگنز و سایر عناصر مرتبط خالص می شوند. در مورد سنگ‌های لوپاریت، کنسانتره‌های آن‌ها با استفاده از روش کلر برای تولید میعانات کلریدهای تانتالیوم و نیوبیم پردازش می‌شوند که با یکسو کردن بیشتر جدا می‌شوند. جداسازی مخلوطی از کلریدها شامل مراحل زیر است: یکسوسازی اولیه (جداسازی کلریدهای تانتالیوم و نیوبیم از ناخالصی‌های همراه اتفاق می‌افتد)، یکسوسازی اصلی (برای به دست آوردن کنسانتره NbCl 5 و TaCl5 خالص) و یکسوسازی نهایی کسر تانتالیوم (به TaCl 5 خالص را بدست آورید). پس از جداسازی فلزات مرتبط، فاز تانتالیوم رسوب داده و خالص می‌شود تا فلوروتانتالات پتاسیم با خلوص افزایش یافته (با استفاده از KCl) تولید شود.

فلز تانتالیوم با کاهش ترکیبات با خلوص بالا به دست می آید که برای آن می توان از چندین روش استفاده کرد. این یا کاهش تانتالیوم از پنتوکسید با دوده در دمای 1800-2000 درجه سانتیگراد (روش کربوترمیک)، یا کاهش فلوروتانتالات پتاسیم با سدیم هنگام گرم شدن (روش حرارتی سدیم)، یا کاهش الکتروشیمیایی از مذاب حاوی فلوروتانتالات پتاسیم است. و اکسید تانتالیوم (روش الکترولیتی). به هر طریقی، این فلز به صورت پودر با خلوص 98-99٪ به دست می آید. برای به دست آوردن فلز در شمش، آن را به صورت بیلت های پیش فشرده از پودر تف جوشی می کنند. تف جوشی با عبور جریان در دمای 2500-2700 درجه سانتیگراد یا با حرارت دادن در خلاء در دمای 2200-2500 درجه سانتیگراد انجام می شود. پس از آن خلوص فلز به طور قابل توجهی افزایش می یابد و برابر با 99.9-99.95٪ می شود.

برای پالایش بیشتر و تولید شمش تانتالیوم از ذوب خلاء الکتریکی در کوره های قوس الکتریکی با الکترود مصرفی استفاده می شود و برای تصفیه عمیق تر از ذوب پرتو الکترونی استفاده می شود که باعث کاهش قابل توجه ناخالصی های تانتالوم، افزایش شکل پذیری آن و کاهش دما می شود. انتقال به حالت شکننده تانتالیوم با چنین خلوصی در دمای نزدیک به صفر مطلق انعطاف پذیری بالایی دارد! سطح شمش تانتالیوم ذوب می شود (برای دادن ویژگی های مورد نیاز به سطح شمش) یا بر روی ماشین تراش پردازش می شود.

مشخصات فیزیکی

تنها در آغاز قرن بیستم، دانشمندان به فلز تانتالیوم خالص دست یافتند و توانستند خواص این فلز خاکستری روشن با رنگ سرب کمی متمایل به آبی را بررسی کنند. این عنصر چه ویژگی هایی دارد؟ قطعا تانتالیوم یک فلز سنگین است: چگالی آن 16.6 گرم بر سانتی متر مکعب در دمای 20 درجه سانتی گراد است (برای مقایسه، چگالی آهن 7.87 گرم بر سانتی متر مکعب، چگالی سرب 11.34 گرم بر سانتی متر مکعب است) و برای انتقال یک متر مکعب این عنصر به شش کامیون سه تنی نیاز دارد. استحکام و سختی بالا با ویژگی های پلاستیکی عالی ترکیب شده است. تانتالیوم خالص به خوبی به پردازش مکانیکی کمک می کند، به راحتی مهر می شود، به نازک ترین ورقه ها (حدود 0.04 میلی متر ضخامت) و سیم پردازش می شود (مدول الاستیک تانتالیوم 190 Hn/m2 یا 190·102 kgf/mm2 در دمای 25 درجه سانتی گراد). در سرما، فلز را می توان بدون سخت شدن کار قابل توجهی پردازش کرد و در معرض تغییر شکل با نسبت تراکم 99٪ بدون پخت میانی است. انتقال تانتالیوم از حالت پلاستیکی به حالت شکننده حتی زمانی که تا 196- درجه سانتیگراد سرد شود مشاهده نمی شود. استحکام کششی تانتالیوم با خلوص بالا 206 MN/m2 (20.6 kgf/mm2) در دمای 27 درجه سانتیگراد و 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) در 490 درجه سانتیگراد است. کشیدگی نسبی 36% (در دمای 27 درجه سانتیگراد) و 20% (در دمای 490 درجه سانتیگراد). تانتالوم دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدن است (a = 3.296 A). شعاع اتمی 1.46 A، شعاع یونی Ta 2+ 0.88 A، Ta 5+ 0.66 A.

همانطور که قبلا ذکر شد، تانتالم یک فلز بسیار سخت است (سختی برینل ورق های تانتالیوم در حالت آنیل 450-1250 مگاپاسکال، در حالت تغییر شکل 1250-3500 مگاپاسکال است). علاوه بر این، می توان با افزودن تعدادی ناخالصی به فلز، به عنوان مثال کربن یا نیتروژن، سختی آن را افزایش داد (سختی برینل ورق تانتالیوم پس از جذب گازها در حین گرم شدن به 6000 مگاپاسکال افزایش می یابد). در نتیجه، ناخالصی های بینابینی به افزایش سختی برینل، استحکام کششی و استحکام تسلیم کمک می کنند، اما ویژگی های پلاستیسیته را کاهش می دهند و شکنندگی سرد را افزایش می دهند؛ به عبارت دیگر، فلز را شکننده می کنند. ویژگی های دیگر عنصر هفتاد و سوم رسانایی حرارتی بالای آن است، در دمای 20 تا 100 درجه سانتیگراد این مقدار 54.47 W/(m∙K) یا 0.13 cal/(cm·sec·°C) و نسوز (شاید بیشترین مقدار) است. یکی از ویژگی های فیزیکی مهم تانتالیوم) - تقریباً در دمای 3000 درجه سانتیگراد (به طور دقیق تر در دمای 2996 درجه سانتیگراد) ذوب می شود که پس از تنگستن و رنیوم در رتبه دوم قرار دارد. نقطه جوش تانتالیوم نیز بسیار بالاست: 5300 درجه سانتیگراد.

در مورد سایر خواص فیزیکی تانتالیوم، گرمای ویژه آن در دمای 0 تا 100 درجه سانتیگراد 0.142 kJ/(kg K) یا 0.034 cal/(g°C) است. ضریب دمایی انبساط خطی تانتالیوم 8.0·10 -6 است (در دمای 20-1500 درجه سانتیگراد). مقاومت الکتریکی عنصر هفتاد و سوم در دمای 0 درجه سانتیگراد 13.2 10 -8 اهم متر و در 2000 درجه سانتیگراد 87 10 -8 اهم متر است. در 4.38 K این فلز به یک ابررسانا تبدیل می شود. تانتالیوم پارامغناطیس است، حساسیت مغناطیسی خاص 0.849·10 -6 (در 18 درجه سانتیگراد).

بنابراین، تانتالیم دارای مجموعه ای منحصر به فرد از خواص فیزیکی است: ضریب انتقال حرارت بالا، توانایی بالا در جذب گازها، مقاومت در برابر حرارت، نسوز، سختی و انعطاف پذیری. علاوه بر این، با استحکام بالا متمایز می شود - با استفاده از تمام روش های موجود: آهنگری، مهر زنی، نورد، کشیدن، پیچاندن، به خوبی به درمان فشار کمک می کند. تانتالوم با قابلیت جوشکاری خوب (جوشکاری و لحیم کاری در آرگون، هلیوم یا در خلاء) مشخص می شود. علاوه بر این، تانتالیوم دارای مقاومت شیمیایی و خوردگی استثنایی (با تشکیل یک لایه آندی)، فشار بخار کم و عملکرد الکترونی کم است و علاوه بر این، به خوبی با بافت زنده بدن همراه می شود.

خواص شیمیایی

قطعاً یکی از ارزشمندترین خواص تانتالیوم مقاومت شیمیایی استثنایی آن است: از این نظر پس از فلزات نجیب در رتبه دوم قرار دارد و حتی پس از آن نه همیشه. در برابر اسیدهای هیدروکلریک، سولفوریک، نیتریک، فسفریک و آلی با تمام غلظت ها (تا دمای 150 درجه سانتی گراد) مقاوم است. از نظر پایداری شیمیایی، تانتالیوم شبیه شیشه است - در اسیدها و مخلوط آنها نامحلول است، حتی آبزیان آن را حل نمی کند، که در برابر آن طلا و پلاتین و تعدادی از فلزات ارزشمند دیگر ناتوان هستند. عنصر هفتاد و سوم فقط در مخلوطی از اسیدهای هیدروفلوئوریک و نیتریک محلول است. علاوه بر این، واکنش با اسید هیدروفلوئوریک فقط با گرد و غبار فلز رخ می دهد و با انفجار همراه است. حتی در اسیدهای کلریدریک و سولفوریک داغ، تانتالیوم از برادر دوقلوی خود نیوبیم مقاوم‌تر است. با این حال، تانتالیوم در برابر قلیاها مقاومت کمتری دارد - محلول های داغ قلیایی سوزاننده فلز را خورده می کنند. نمک‌های اسیدهای تانتالیک (تانتالات‌ها) با فرمول کلی بیان می‌شوند: xMe 2 O yTa 2 O 5 H 2 O، اینها شامل متاتانتالات‌ها MeTaO 3، ارتوتانتالات‌های Me 3 TaO 4، نمک‌هایی مانند Me 5 TaO 5، که در آن Me یک فلز قلیایی است. ; در حضور پراکسید هیدروژن، پرتانتالات ها نیز تشکیل می شوند. مهمترین تانتالاتهای فلز قلیایی KTaO 3 و NaTaO 3 هستند. این نمک ها فروالکتریک هستند.

مقاومت بالای تانتالیوم در برابر خوردگی نیز با برهمکنش آن با اکسیژن اتمسفر یا بهتر بگوییم مقاومت بالای آن در برابر این تأثیر نشان داده می شود. این فلز تنها در دمای 280 درجه سانتیگراد شروع به اکسید شدن می کند و با یک فیلم محافظ Ta 2 O 5 پوشیده می شود (پنتوکسید تانتالم تنها اکسید فلزی پایدار است) که از فلز در برابر عملکرد معرف های شیمیایی محافظت می کند و از جریان الکتریکی جلوگیری می کند. از فلز تا الکترولیت با این حال، با افزایش دما تا 500 درجه سانتیگراد، فیلم اکسید به تدریج متخلخل می شود، لایه لایه شده و از فلز جدا می شود و سطح را از لایه محافظ در برابر خوردگی محروم می کند. بنابراین، توصیه می شود که عملیات فشار گرم را در خلاء انجام دهید، زیرا در هوا فلز تا عمق قابل توجهی اکسید می شود. وجود نیتروژن و اکسیژن باعث افزایش سختی و استحکام تانتالیوم می شود و در عین حال شکل پذیری آن را کاهش می دهد و فلز را شکننده می کند و همانطور که قبلاً ذکر شد تانتالم با اکسیژن محلول جامد و اکسید Ta 2 O 5 تشکیل می دهد (با افزایش مقدار محتوای O 2 در تانتالیوم، افزایش شدید خواص مقاومتی و کاهش شدید شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی رخ می دهد. تانتالم با نیتروژن واکنش می دهد و سه فاز تشکیل می دهد - محلول جامد نیتروژن در تانتالیوم، نیتریدهای تانتالیوم: Ta 2 N و TaN - در محدوده دمایی 300 تا 1100 درجه سانتی گراد. در شرایط خلاء بالا (در دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد) می توان از شر نیتروژن و اکسیژن موجود در تانتالیوم خلاص شد.

تانتالیوم تا زمانی که تا دمای 350 درجه سانتیگراد گرم شود، ضعیف با هیدروژن واکنش می دهد؛ سرعت واکنش تنها از 450 درجه سانتیگراد به میزان قابل توجهی افزایش می یابد (هیدورید تانتالم تشکیل می شود و تانتالوم شکننده می شود). همین گرمایش در خلاء (بیش از 800 درجه سانتیگراد) به خلاص شدن از شر هیدروژن کمک می کند که طی آن خواص مکانیکی تانتالیوم بازیابی شده و هیدروژن به طور کامل حذف می شود.

فلوئور روی تانتالیوم از قبل در دمای اتاق عمل می کند و هیدروژن فلوراید نیز با فلز واکنش می دهد. کلر خشک، برم و ید در دمای 150 درجه سانتیگراد و بالاتر بر تانتالیوم اثر شیمیایی دارند. کلر در دمای 250 درجه سانتیگراد، برم و ید در دمای 300 درجه سانتیگراد شروع به تعامل فعال با فلز می کند. تانتالم در دماهای بسیار بالا شروع به برهمکنش با کربن می کند: 1200-1400 درجه سانتی گراد و تشکیل کاربیدهای نسوز تانتالیوم که در برابر اسیدها بسیار مقاوم هستند، رخ می دهد. تانتالم با بور ترکیب می شود و بوریدها را تشکیل می دهد - ترکیبات جامد و نسوز که در برابر اثرات آبزیان مقاوم هستند. تانتالیوم با بسیاری از فلزات (مولیبدن، نیوبیم، تیتانیوم، تنگستن، وانادیم و غیره) محلول های جامد پیوسته تشکیل می دهد. تانتالم محلول های جامد محدودی را با طلا، آلومینیوم، نیکل، بریلیم و سیلیکون تشکیل می دهد. تانتالیوم با منیزیم، لیتیوم، پتاسیم، سدیم و برخی عناصر دیگر ترکیبی ایجاد نمی کند. تانتالیوم خالص در برابر بسیاری از فلزات مایع (آلیاژهای Na، K، Li، Pb، U-Mg و Pu-Mg) مقاوم است.

کشف تانتالیوم ارتباط نزدیکی با کشف نیوبیم دارد. برای چندین دهه، شیمیدانان عنصر کلمبیوم را که توسط شیمیدان انگلیسی هاچت در سال 1802 کشف شد و تانتالیوم که در سال 1802 توسط اکهبرگ سوئدی کشف شد، به عنوان یک عنصر در نظر می گرفتند. تنها در سال 1844 شیمیدان آلمانی رز سرانجام ثابت کرد که این دو عنصر متفاوت هستند که از نظر خواص بسیار مشابه هستند. و از آنجایی که تانتالوم به نام قهرمان اسطوره های یونان باستان، تانتالوس نامگذاری شد، او پیشنهاد کرد که "کلمبیوم" را به نام دختر تانتالوس، نیوبیوم، نیوبیوم نامیده شود. خود تانتالیوم نام خود را از عبارت "عذاب تانتالوم" گرفته است، به دلیل بیهودگی تلاش های اکبرگ برای حل کردن اکسید این عنصر که در اسیدها به دست آورده است.

اعلام وصول:

تانتالیم تقریبا همیشه همراه با نیوبیم در تانتالیت ها و نیوبیت ها است. ذخایر اصلی تانتالیت در فنلاند، اسکاندیناوی و آمریکای شمالی قرار دارد.
تجزیه سنگ معدن تانتالیوم در تکنولوژی با حرارت دادن آنها با سولفات هیدروژن پتاسیم در ظروف آهنی، شسته شدن آلیاژ با آب داغ و حل کردن باقی مانده اسید تانتالیوم پودر شده با اسید نیوبیک آلوده انجام می شود. سپس اکسید تانتالیوم را با زغال سنگ در دمای 1000 درجه سانتیگراد احیا می کنند و فلز حاصل را به صورت پودر سیاه رنگ حاوی مقدار کمی اکسید جدا می کنند. پودر فلز را می توان با احیای TaCl 5 با هیدروژن یا منیزیم و همچنین فلوروتانتالات پتاسیم با سدیم به دست آورد: K 2 TaF 7 + 5Na = Ta + 2KF + 5NaF.
پودر فلز با استفاده از روش‌های متالورژی پودر به فلز فشرده تبدیل می‌شود، با فشار دادن به پشته‌ها و به دنبال آن ذوب پلاسما یا پرتو الکتریکی.

مشخصات فیزیکی:

تانتالوم فلزی سنگین و براق خاکستری پلاتینی با رنگ مایل به آبی، بسیار سخت، اما بسیار چکش خوار و انعطاف پذیر است. انعطاف پذیری آن با تمیز کردن افزایش می یابد. ذوب = 3027 درجه سانتیگراد (پس از تنگستن و رنیوم دوم). سنگین، چگالی 16.65 گرم بر سانتی متر 3

خواص شیمیایی:

در دمای اتاق دارای مقاومت شیمیایی استثنایی است. به غیر از اسید هیدروفلوئوریک، تانتالیوم تحت تأثیر هیچ اسید دیگری قرار نمی گیرد، حتی آبزیان. با مخلوطی از اسیدهای هیدروفلوئوریک و نیتریک، انیدرید سولفوریک، محلول‌ها و مذاب‌های قلیایی، هنگامی که تا 300-400 درجه سانتیگراد با هالوژن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، بالای 1000 درجه سانتیگراد - با کربن گرم می‌شود، برهمکنش می‌کند.
در ترکیبات حالت اکسیداسیون 5+ را نشان می دهد. با این حال، ترکیبات تانتالیوم با حالت اکسیداسیون کمتر نیز شناخته شده است: TaCl 4، TaCl 3، TaCl 2.

مهمترین ارتباطات:

اکسید تانتالیم (V). Ta 2 O 5 در حالت خالص به راحتی از طریق تکلیس فلز تانتالیوم خالص در جریان اکسیژن یا با تجزیه هیدروکسید Ta (OH) 5 بدست می آید. اکسید تانتالیوم (V) پودری سفید رنگ، نامحلول در آب و اسیدها (به جز اسید هیدروفلوئوریک) با وزن مخصوص 8.02 است. هنگامی که در هوا، در اتمسفر سولفید هیدروژن یا در بخار گوگرد کلسینه می شود، تغییر نمی کند. با این حال، در دمای بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد، اکسید با کلر و کلرید هیدروژن واکنش می دهد. اکسید تانتالم (V) دو شکل است. در دماهای معمولی، تغییر لوزی شکل آن پایدار است.

تانتالات ها و اسید تانتالیک.با همجوشی اکسید تانتالیوم (V) با قلیاها یا کربنات‌های فلز قلیایی، تانتالات‌ها به دست می‌آیند - نمک‌های متاتانتالم HTaO 3 و اسیدهای ارتوتانتالیک H 3 TaO 4 . همچنین نمک هایی با ترکیب M 5 TaO 5 وجود دارد. مواد کریستالی به عنوان فروالکتریک استفاده می شود.
اسیدهای تانتالیک رسوبات ژلاتینی سفید رنگ با محتوای آب متغیر هستند، حتی آنهایی که تازه تهیه شده اند در اسیدهای کلریدریک و نیتریک حل نمی شوند. آنها به خوبی در محلول های HF و قلیایی حل می شوند. در فناوری، اسید تانتالیک معمولاً از تجزیه دو فلوراید تانتالیوم و پتاسیم (هپتا فلوروتانتالات پتاسیم) با اسید سولفوریک به دست می‌آید.
تانتالیم (V) کلریدکریستال ها، رطوبت سنجی، هیدرولیز شده توسط آب، محلول در CS 2 و CCl 4. در تولید و پوشش تانتالیوم استفاده می شود.
پنتا فلوراید تانتالیوم.می توان با واکنش پنتاکلرید با هیدروژن فلوراید مایع به دست آورد. منشورهای بی رنگ را تشکیل می دهد و توسط آب هیدرولیز می شود. ذوب=96.8°С، جوش=229°С. برای اعمال پوشش های تانتالیوم استفاده می شود.
هپتا فلوروتانتالات پتاسیم- K 2 TaF 7 یک ترکیب پیچیده است که می توان آن را از واکنش پنتا فلوراید تانتالیوم با فلوراید پتاسیم به دست آورد. کریستال های سفید، پایدار در هوا. هیدرولیز شده توسط آب: K 2 TaF 7 + H 2 O -> Ta 2 O 5 * nH 2 O + KF + HF

کاربرد:

از آنجایی که تانتالیوم خواص فلزی عالی را با مقاومت شیمیایی استثنایی ترکیب می کند، ثابت شده است که برای ساخت ابزارهای جراحی و دندانپزشکی مانند نوک موچین، سوزن تزریق، سوزن و غیره بسیار مناسب است. در برخی موارد می تواند جایگزین پلاتین شود.
آنها همچنین برای ساخت خازن ها، کاتدهای لوله های الکترونی، تجهیزات در صنایع شیمیایی و انرژی هسته ای و قالب ها برای تولید الیاف مصنوعی استفاده می شوند. کاربید، سیلیسید، نیترید تانتالیوم - مواد مقاوم در برابر حرارت، اجزای آلیاژهای سخت و مقاوم در برابر حرارت.
آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت تانتالیوم با نیوبیم و تنگستن در فناوری موشکی و فضایی استفاده می شود.

ای. روزنبرگ.

منابع: تانتالوم // کتابخانه محبوب عناصر شیمیایی انتشارات "علم"، 1977.
تانتالیم // ویکی پدیا. تاریخ به روز رسانی: 1396/12/12. (تاریخ دسترسی: 1397/05/20).
// S. I. Levchenkov. خلاصه ای از تاریخچه شیمی / SFU.

تانتالوم، تا (به نام قهرمان اساطیر یونان باستان تانتالوس؛ لات. Tantalum * a. tantalum؛ n. Tantal؛ f. tantale؛ i. tantalo)، یک عنصر شیمیایی از گروه V از سیستم تناوبی مندلیف، اتمی است. شماره 73، جرم اتمی 180،9479. در طبیعت به شکل دو ایزوتوپ وجود دارد: 181 Ta (99.9877%) و 180 Ta (0.0123%). 13 ایزوتوپ رادیواکتیو مصنوعی تانتالم با اعداد جرمی 172 تا 186 شناخته شده است. تانتالوم در سال 1802 توسط شیمیدان سوئدی A.G. Ekeberg کشف شد. تانتالیوم فلزی پلاستیکی اولین بار توسط دانشمند آلمانی W. Bolten در سال 1903 بدست آمد.

کاربرد و استفاده

مواد اولیه اصلی برای تولید تانتالیوم و آلیاژهای آن کنسانتره تانتالیت و لوپاریت حاوی حدود 8% Ta 2 O 5، 60 % یا بیشتر Nb 2 O 5 است. کنسانتره ها توسط اسیدها یا قلیاها تجزیه می شوند، در حالی که کنسانتره های لوپاریت کلر می شوند. جداسازی Ta و Nb با استفاده از استخراج انجام می شود. تانتالیوم فلزی معمولاً از احیای Ta 2 O 5 با کربن یا الکتروشیمیایی از مذاب به دست می آید.

فلز فشرده توسط قوس خلاء، ذوب پلاسما یا متالورژی پودر تولید می شود. تجهیزات مقاوم در برابر خوردگی برای صنایع شیمیایی، قالب ها، ظروف شیشه ای آزمایشگاهی و بوته ها از تانتالیوم و آلیاژهای آن ساخته شده اند. مبدل های حرارتی برای سیستم های انرژی هسته ای در جراحی از ورقه ها، فویل و سیم ساخته شده از تانتالیوم برای بستن بافت ها، اعصاب، بخیه زدن و ساخت پروتزهایی که جایگزین قسمت های آسیب دیده استخوان ها می شوند (به دلیل سازگاری بیولوژیکی) استفاده می شود. کاربید تانتالیوم در تولید آلیاژهای سخت استفاده می شود.

تانتالم نقطه ذوب بالایی دارد -- 3290 کلوین (3017 درجه سانتیگراد). در دمای 5731 کلوین (5458 درجه سانتیگراد) می جوشد.

چگالی تانتالیوم 16.65 گرم بر سانتی متر است. با وجود سختی، به اندازه طلا انعطاف پذیر است. تانتالیوم خالص به خوبی برای ماشین کاری مناسب است، به راحتی مهر و موم می شود، به شکل سیم و ورقه های نازک به ضخامت صدم میلی متر می پیچد. تانتالیوم یک جذب کننده (جاذب گاز) عالی است؛ در دمای 800 درجه سانتیگراد قادر به جذب 740 حجم گاز است. تانتالیوم دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدن است. خاصیت پارامغناطیس دارد. در 4.38 K تبدیل به یک ابررسانا می شود. تانتالیوم خالص یک فلز انعطاف پذیر است که می تواند با فشار در سرما بدون سخت شدن قابل توجه پردازش شود. می توان آن را با نرخ کاهش 99٪ بدون بازپخت میانی تغییر شکل داد. انتقال تانتالیوم از حالت انعطاف پذیر به حالت شکننده پس از خنک شدن تا -196 درجه سانتیگراد تشخیص داده نشد. خواص تانتالیوم تا حد زیادی به خلوص آن بستگی دارد. ناخالصی های هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و کربن فلز را شکننده می کند.

ساختار الکترونیکی اتم

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

شماره سریال-73

متعلق به گروه - الف

عنصر d

اکسید تانتالیوم (V) یک پودر سفید رنگ است که در آب یا اسیدها (به جز H2F2) نامحلول است. بسیار نسوز (ذوب = 1875 درجه سانتیگراد). ماهیت اسیدی اکسید نسبتاً ضعیف بیان می شود و عمدتاً در طی واکنش با مذاب قلیایی خود را نشان می دهد: اکسیداسیون اتم تانتالیوم نیوبیم.

Ta2O5 + 2NaOH = 2NaTaO3 + H2O

یا کربنات ها:

Ta2O5 + 3Na2CO3 = 2Na3TaO4 + 3CO2

نمک های حاوی تانتالیوم در حالت اکسیداسیون -4، -5 می توانند چندین نوع باشند: متاتانتالات NaTaO3، ارتوتانتالات Na3TaO4، اما پلییون های پنج و هگزا وجود دارند که همراه با مولکول های آب 7- و 8- متبلور می شوند. تانتالیوم پنج باردار، کاتیون TaO3+ را تشکیل می‌دهد و نمک‌های TaO(NO3)3 یا Nb2O5(SO4)3 را در واکنش‌ها با اسیدها تشکیل می‌دهد و «سنت» زیرگروه جانبی معرفی شده توسط یون وانادیوم VO2+ را ادامه می‌دهد.

در 1000 درجه سانتی گراد Ta2O5 با کلر و هیدروژن کلرید واکنش می دهد:

Ta2O5+ 10HC1==2ТаС15+5Н2О

در نتیجه، می توان استدلال کرد که اکسید تانتالم (V) نیز با آمفوتریک بودن با خواص اسیدی برتر نسبت به خواص یک باز مشخص می شود.

هیدروکسید مربوط به اکسید تانتالیوم (V) با خنثی کردن محلول های اسیدی تتراکلرید تانتالیوم به دست می آید. این واکنش همچنین ناپایداری حالت اکسیداسیون +4 را تایید می کند.

در حالت های اکسیداسیون پایین، پایدارترین ترکیبات هالیدها هستند (شکل 3 را ببینید) ساده ترین راه برای به دست آوردن آنها از طریق کمپلکس های پیریدین است. پنتاهالیدهای TaX5 (که در آن X C1، Br، I است) به راحتی توسط پیریدین (که با Py مشخص می شود) کاهش می یابد تا مجتمع هایی از ترکیب MX4 (Py)2 را تشکیل دهند.

نمک های تانتالیوم نمک های زیر گروه ششم عمدتاً کریستال های بی رنگ یا پودرهای سفید هستند. بسیاری از آنها بسیار مرطوب و پراکنده در هوا هستند. اکسیدهای این فلزات خاصیت آمفوتریک دارند، بنابراین بیشتر نمک های آنها به راحتی هیدرولیز می شوند و به نمک های بازی تبدیل می شوند که کمی یا کاملاً در آب نامحلول هستند. نمک ها نیز در جایی که این فلزات بخشی از آنیون ها هستند (مثلاً نیوبات ها و تانتالات ها) شناخته شده اند. ) هیدراتاسیون و کم آبی بدن. تمام کاتالیزورهای این کلاس تمایل زیادی به آب دارند. نماینده اصلی کلاس b آلومینا است. اسید فسفریک یا نمک های اسیدی آن بر روی حامل هایی مانند ژل آلومینوسیلیکات و سیلیکاژل با اکسیدهای تانتالیوم، زیرکونیوم یا هافنیوم نیز استفاده می شود. در اولین کارها در مورد جداسازی تانتالیوم و نیوبیم با استخراج تکه تکه شده، سیستم های اسید هیدروکلریک - زایلن - متیل دیوکتیلامین (1952) و همچنین اسید هیدروکلریک - اسید هیدروفلوریک - دی ایزوپروپیل کتون (1953) پیشنهاد شدند. هر دو فلز در محلول های اسیدی آبی به صورت نمک حل می شوند و سپس تانتالیوم با یک حلال آلی استخراج می شود. در سیستم 6/W اسید سولفوریک--9 Ai hydrofluoric اسید

7. تانتالیوم برای ساخت قالب برای کشیدن نخ در تولید الیاف مصنوعی استفاده می شود. قبلاً چنین قالب ها از پلاتین و طلا ساخته می شدند. سخت ترین آلیاژها از کاربید تانتالیوم با نیکل به عنوان یک افزودنی سیمانی ساخته می شوند. آنها به قدری سخت هستند که حتی بر روی الماس نیز خراش بر جای می‌گذارند که استاندارد سختی آن محسوب می‌شود.

اولین مکان از نظر دمای بحرانی انتقال به حالت ابررسانا به نیوبیم ژرمانید Nb3Ge داده شد. دمای بحرانی آن 23.2K (حدود -250 درجه سانتیگراد) است. ترکیب دیگر، نیوبیم استنید، در دمای کمی پایین تر از -255 درجه سانتی گراد به یک ابررسانا تبدیل می شود. برای درک کاملتر این واقعیت، اشاره می کنیم که اکثر ابررساناها فقط برای دمای هلیوم مایع (2.172 K) شناخته می شوند. ابررساناهای ساخته شده از مواد نیوبیوم امکان تولید سیم پیچ های مغناطیسی را فراهم می کنند که میدان های مغناطیسی بسیار قدرتمندی ایجاد می کنند. آهنربایی با قطر 16 سانتی متر و ارتفاع 11 سانتی متر، که در آن سیم پیچ نواری از چنین موادی است، می تواند میدانی با شدت عظیم ایجاد کند. فقط لازم است آهنربا را به حالت ابررسانا منتقل کنیم، یعنی خنک کنیم، و خنک کردن آن تا دمای پایین تر، البته آسان تر است.

نقش نیوبیم در جوشکاری مهم است. در حالی که فولاد معمولی در حال جوشکاری بود، این فرآیند هیچ مشکل خاصی را ایجاد نکرد و هیچ مشکلی ایجاد نکرد. با این حال، هنگامی که آنها شروع به جوش دادن سازه های ساخته شده از فولادهای ویژه با ترکیب شیمیایی پیچیده کردند، جوش ها شروع به از دست دادن بسیاری از ویژگی های با ارزش فلز در حال جوش کردند. نه تغییر در ترکیب الکترودها، نه بهبود در طراحی ماشین‌های جوشکاری، نه جوشکاری در فضایی از گازهای بی‌اثر تأثیری نداشت. اینجاست که نیوبیم به کمک می آید. فولادی که نیوبیم به عنوان یک افزودنی کوچک در آن وارد شده است را می توان بدون ترس از کیفیت جوش جوش داد (شکل 4). شکنندگی جوش ناشی از کاربیدهای تشکیل شده در حین جوشکاری است، اما توانایی نیوبیم برای ترکیب با کربن و جلوگیری از تشکیل کاربیدهای سایر فلزات که خواص آلیاژها را نقض می کنند، وضعیت را نجات داد. کاربیدهای خود نیوبیم، مانند تانتالیوم، ویسکوزیته کافی دارند. این امر به ویژه هنگام جوشکاری بویلرها و توربین های گازی که تحت فشار و در محیط های تهاجمی کار می کنند بسیار ارزشمند است.

نیوبیم و تانتالیوم قادر به جذب مقادیر قابل توجهی از گازها مانند هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن هستند. در دمای اتاق، 1 گرم نیوبیم قادر به جذب 100 سانتی متر مکعب هیدروژن است. اما حتی با گرمایش قوی، این خاصیت عملا ضعیف نمی شود. در دمای 500 درجه سانتی گراد، نیوبیم هنوز می تواند 75 سانتی متر مکعب هیدروژن و تانتالیوم 10 برابر بیشتر جذب کند. این خاصیت برای ایجاد خلاءهای بالا یا در وسایل الکترونیکی که در آن حفظ مشخصات دقیق در دماهای بالا ضروری است استفاده می شود. نیوبیم و تانتالیوم که مانند یک اسفنج روی سطح قطعات رسوب می کنند، گازها را جذب می کنند و عملکرد پایدار دستگاه ها را تضمین می کنند. جراحی ترمیمی با کمک این فلزات به موفقیت های زیادی دست یافته است. عمل پزشکی نه تنها شامل صفحات تانتالیوم، بلکه رشته‌های تانتالیوم و نیوبیم نیز بود. جراحان با موفقیت از چنین نخ هایی برای بخیه زدن تاندون های پاره شده، رگ های خونی و اعصاب استفاده کرده اند. "نخ" تانتالیوم برای جبران قدرت عضلانی عمل می کند. با کمک آن، جراحان پس از جراحی دیواره های حفره شکم را تقویت می کنند. تانتالیم پیوندهای بسیار قوی بین اتم ها دارد. این باعث می شود که نقطه ذوب و جوش بسیار بالا آن باشد. ویژگی های مکانیکی و مقاومت شیمیایی تانتالیوم را به پلاتین نزدیک می کند. صنایع شیمیایی از این ترکیب مطلوب از کیفیت تانتالیوم استفاده می کند. برای تهیه قطعات تجهیزات مقاوم در برابر اسید کارخانه های شیمیایی، وسایل گرمایشی و سرمایشی که با محیط های تهاجمی در تماس هستند استفاده می شود.

دو ویژگی از نیوبیم در صنعت انرژی هسته ای به سرعت در حال توسعه استفاده می شود. نیوبیم "شفافیت" شگفت انگیزی برای نوترون های حرارتی دارد، یعنی می تواند آنها را از یک لایه فلزی بدون واکنش عملی با نوترون ها عبور دهد. رادیواکتیویته مصنوعی نیوبیم (تولید شده از تماس با مواد رادیواکتیو) کم است. بنابراین می توان از آن برای ساخت ظروف نگهداری زباله های رادیواکتیو و تاسیساتی برای پردازش آنها استفاده کرد. یکی دیگر از ویژگی‌های به همان اندازه ارزشمند (برای یک راکتور هسته‌ای) نیوبیم عدم وجود برهمکنش قابل توجه با اورانیوم و سایر فلزات حتی در دمای 1000 است. درجه سانتی گرادسدیم و پتاسیم مذاب که به عنوان خنک‌کننده در برخی از انواع راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شوند، می‌توانند آزادانه در لوله‌های نیوبیوم بدون آسیب رساندن به آن‌ها گردش کنند.

توسعه سریع فناوری های مدرن امروزه قطعاً با استفاده از مواد و مواد مؤثری همراه است که دارای خواص و ویژگی های کاملاً کاربردی و بسیار مفید هستند.

از این منظر، ارزش توجه به عنصر شیمیایی منحصر به فردی مانند تانتالیوم را دارد. و این تعجب آور نیست، زیرا به لطف ویژگی های قدرت آن، امروزه استفاده از تانتالیوم در بسیاری از زمینه های صنعت کاملاً مرتبط است.

برای وسعت بخشیدن به افق افراد عادی در مورد این موضوع، ما به طور مفصل خواص فیزیکی و شیمیایی تانتالم را شرح خواهیم داد و در مورد جایی که امروزه این فلز با موفقیت بسیار استفاده می شود صحبت خواهیم کرد.

ویژگی های فنی تانتالیوم

اول از همه، شایان ذکر است که تانتالیوم یک فلز خاکستری با رنگ براق است که می تواند به راحتی به صورت مکانیکی پردازش شود.

از جمله ویژگی های فلز، شایان ذکر است تعدادی از جنبه های مهم زیر است:

• شماره سریال در جدول تناوبی - 73؛
• وزن اتمی - 180؛
• چگالی ماده 60 گرم بر سانتی متر مکعب است.
• نقطه ذوب - 3015 0 C؛
• نقطه جوش ماده 5300 0 C است.

خواص فلز

با توجه به این ویژگی ها، تانتالیوم بدون شک دارای خواص مفید زیر است:

1. تانتالم یک فلز نسوز است و در نتیجه این عنصر دارای خواص زیر است:

• نرخ انبساط خطی کوچک؛
• سطح خوبی از هدایت حرارتی؛
• استحکام مکانیکی و شکل پذیری بالا

1. دارای خواص ضد خوردگی عالی شایان ذکر است که تانتالم در شرایط عادی عملاً نسبت به آب دریا بی اثر است ، اما اگر با اکسیژن اشباع شود ، فلز در این حالت فقط کدر می شود.
2. تانتالیوم در برابر انواع نمک های زیر مقاومت خوبی دارد:

• کلریدهای آهن و مس؛
• نیترات ها
• سولفات ها؛
• نمکهای اسیدهای آلی به شرطی که حاوی فلوئور یا فلوراید نباشند.

1. تانتالیم زمانی که با فلوئور واکنش می دهد شروع به از دست دادن ویژگی های قدرت خود می کند. همچنین شایان ذکر است که تانتالیوم با برم، ید و کلر مایع واکنش شیمیایی نمی دهد مگر اینکه دمای 150 درجه سانتیگراد برسد.
2. تانتالیوم در برابر اثرات فلزات مایع با نقطه ذوب پایین کاملاً مقاوم است.
3. تانتالیوم دارای ویژگی های پایداری عالی در هوا در دمای 400 درجه سانتیگراد است، در حالی که یک لایه اکسید محافظ در طول ذخیره سازی یا پردازش ظاهر می شود.
4. تانتالیوم ذوب شده با روش پرتو الکترونی دارای خاصیت پلاستیسیته افزایش یافته است، که وقتی فلز تغییر شکل می‌دهد، امکان فشرده‌سازی بیشتر را فراهم می‌کند.
5. به خوبی به ورق فلز تبدیل می شود که به خوبی برای آهنگری مناسب است.
6. در هنگام تغییر شکل سرد به خوبی پردازش می شود. با این حال، باید بدانید که این فلز نباید در حالت گرم تغییر شکل دهد، زیرا با گرم شدن، تانتالم شروع به جذب نیتروژن، دی اکسید کربن، اکسیژن می کند و در نتیجه، مواد کاملا شکننده می شوند.
7. یکی از عملیات اصلی در فرآوری تانتالیوم برش مواد روی تجهیزات پرسرعت است.

در مورد اتصال قطعات تانتالیوم می توان به روش های زیر انجام داد:

• جوشکاری؛
• لحیم کاری؛
• اتصال با استفاده از پرچ

در اینجا باید این واقعیت را در نظر گرفت که دو روش آخر به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند، بنابراین کیفیت اتصالات جوش داده شده تانتالیوم همیشه در سطح بالایی باقی می ماند.

زمینه های کاربرد تانتالیوم

این ویژگی ها امکان استفاده گسترده از آن را در زمینه های مختلف صنعتی فراهم می کند. اجازه دهید با جزئیات به جهات اصلی استفاده از چنین ماده منحصر به فردی مانند تانتالیوم توجه کنیم.

صنعت متالورژی

متالورژی مصرف کننده اصلی این فلز است. صنعت متالورژی 45 درصد از تولید تانتالیوم را تشکیل می دهد.

کاربرد اصلی تانتالیوم در تعدادی از جنبه های مهم زیر نهفته است:

• فلز عنصر اصلی آلیاژی در ساخت فولادهای مقاوم در برابر حرارت و ضد خوردگی است.
• کاربید تانتالم یک محافظ قابل اعتماد برای قالب های فولادی در ریخته گری است.

صنعت برق

در ابتدا باید به این نکته اشاره کرد که یک چهارم تانتالیوم تولید شده در جهان در صنعت برق مصرف می شود. و این تعجب آور نیست، زیرا انواع محصولات الکتریکی زیر با استفاده از این فلز تولید می شود:

• خازن های تانتالیوم الکترولیتی با عملکرد پایدار مشخص می شوند.
• به طور گسترده در ساخت عناصر ساختاری لامپ ها مانند آندها، کاتدها و شبکه های گرمایش غیرمستقیم استفاده می شود.
• سیم تانتالیوم در تولید قطعات کرایوترون که عناصر جدایی ناپذیر فناوری رایانه هستند استفاده می شود.
• بخاری های کوره هایی با شرایط عملیاتی با دمای بالا بسیار با موفقیت از این فلز ساخته می شوند.

حقیقت جالب!خازن های تانتالیومی تمایل به خود ترمیم دارند. به عنوان مثال، هنگامی که یک ولتاژ بالا به طور ناگهانی ظاهر شد، یک جرقه لایه عایق را از بین برد. در این حالت، یک فیلم اکسید عایق فوراً در محل نقص تشکیل می شود، در حالی که خازن در حالت کارکرد عادی به کار خود ادامه می دهد!

صنایع شیمیایی

لازم به ذکر است که 20 درصد از تانتالیوم مصرفی به مصرف صنایع شیمیایی می رسد. به طور خاص، این فلز در موارد زیر استفاده می شود:

• تولید انواع اسیدهای زیر:

1. نیتروژن؛
2. اولیانایا;
3. سولفوریک؛
4. فسفر؛
5. سرکه

• تولید پراکسید هیدروژن، برم و کلر؛
• تولید تجهیزات شیمیایی از انواع زیر:

1. هواده ها؛
2. کارخانه های تقطیر؛
3. کویل از انواع مختلف؛
4. همزن؛
5. شیر فلکه

که در صنعت پزشکیبیش از 5 درصد از تانتالیوم استخراج شده در جهان استفاده نمی شود. در پزشکی، این فلز با موفقیت در جراحی پلاستیک و استخوان استفاده می شود، بنابراین عناصر تانتالیوم از آن برای بستن استخوان ها، بخیه زدن و غیره ساخته می شود. این به این دلیل به دست می آید که تانتالیوم به عملکردهای حیاتی بدن آسیب نمی رساند و بافت زنده را تحریک نمی کند.