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

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

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

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

Tantalning bir qator qimmatli xususiyatlari - yaxshi egiluvchanligi, yuqori quvvati, payvandlanishi, o'rtacha haroratlarda korroziyaga chidamliligi, refrakterlik va boshqa bir qator muhim sifatlari tufayli - yetmish uchinchi elementdan foydalanish juda keng. Tantalni qo'llashning eng muhim sohalari elektronika va mashinasozlikdir. Dunyo tantal ishlab chiqarishning qariyb to'rtdan bir qismi elektrotexnika va vakuum sanoatiga to'g'ri keladi. Elektronikada u elektrolitik kondansatörler, yuqori quvvatli lampalar anodlari va panjara ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kimyo sanoatida tantal kislotalar ishlab chiqarishda ishlatiladigan mashina qismlarini tayyorlash uchun ishlatiladi, chunki bu element ajoyib kimyoviy qarshilikka ega. Tantal hatto aqua regia kabi kimyoviy agressiv muhitda ham erimaydi! Noyob tuproq kabi metallar tantal tigellarda eritiladi. Undan yuqori haroratli pechlar uchun isitgichlar ishlab chiqariladi. Tantal inson tanasining tirik to'qimalari bilan o'zaro ta'sir qilmasligi va ularga zarar keltirmasligi sababli, u sinish paytida suyaklarni ushlab turish uchun jarrohlikda qo'llaniladi. Biroq, bunday qimmatbaho metallning asosiy iste'molchisi metallurgiyadir (45% dan ortiq). So'nggi yillarda tantal maxsus po'latlarda qotishma element sifatida tobora ko'proq foydalanilmoqda - o'ta kuchli, korroziyaga chidamli, issiqlikka chidamli. Bundan tashqari, ko'plab strukturaviy materiallar tezda issiqlik o'tkazuvchanligini yo'qotadi: ularning yuzasida issiqlikni yomon o'tkazadigan oksid yoki tuz plyonkasi hosil bo'ladi. Tantal va uning qotishmalaridan tayyorlangan tuzilmalar bunday muammolarga duch kelmaydi. Ularda hosil bo'lgan oksid plyonkasi nozik va issiqlikni yaxshi o'tkazadi, shuningdek, korroziyaga qarshi himoya xususiyatlariga ega.

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

Biologik xossalari

Tantal o'zining yuqori biologik mosligi - tirnash xususiyati keltirmasdan yoki organizm tomonidan rad etilmasdan tirik to'qimalar bilan til topishish qobiliyati tufayli tibbiyotda, asosan, rekonstruktiv jarrohlikda - inson tanasini tiklash uchun keng qo'llanilgan. Yupqa tantal plitalari bosh suyagiga zarar etkazish uchun ishlatiladi - ular bosh suyagidagi tanaffuslarni yopishadi. Tibbiyot tantal plastinkasidan sun'iy quloq yasagan va sondan ko'chirilgan teri shu qadar yaxshi va tez ildiz otgani haqida biladiki, tez orada sun'iy organni haqiqiydan ajratib bo'lmaydi. Tantal iplari shikastlangan mushak to'qimasini tiklash uchun ishlatiladi. Jarrohlar operatsiyalardan keyin qorin bo'shlig'ining devorlarini mahkamlash uchun tantal plitalardan foydalanadilar. Tantal kliplar yordamida hatto qon tomirlari ham ulanishi mumkin. Ushbu noyob materialdan tayyorlangan tarmoqlar ko'z protezlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Ushbu metalldan tayyorlangan iplar tendonlarni almashtirish va hatto nerv tolalarini bir-biriga tikish uchun ishlatiladi.

Tantal pentoksidi Ta 2 O 5 dan foydalanish ham keng tarqalgan emas - uning oz miqdordagi temir trioksidi bilan aralashmasi qon ivishini tezlashtirish uchun ishlatilishi tavsiya etiladi.

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

Hozirgi vaqtda tantal pentoksidining elektret plyonkalaridan foydalanish bo'yicha ijobiy natijalar tibbiyotning quyidagi yo'nalishlarida olingan: jag'-jag' jarrohligi (Ta 2 O 5 bilan qoplangan implantlardan foydalanish yallig'lanish jarayonlarining paydo bo'lishini bartaraf qiladi va implantatsiyani davolash vaqtini qisqartiradi) ; ortopedik stomatologiya (akril plastmassalardan tayyorlangan protezlarni tantal pentoksid plyonkasi bilan qoplash akrilatlarga nisbatan murosasizlikdan kelib chiqadigan barcha mumkin bo'lgan patologik ko'rinishlarni yo'q qiladi); jarrohlik (uzoq vaqt davomida davolanmaydigan yara jarayonlarida teri va biriktiruvchi to'qimalarning nuqsonlarini davolashda elektret aplikatoridan foydalanish, yotoq yaralari, neyrotrofik yaralar, termal jarohatlar); travmatologiya va ortopediya (elektret qoplama plyonkasi tomonidan yaratilgan statik maydon ta'sirida insonning tayanch-harakat tizimining yoriqlari va kasalliklarini davolashda suyak to'qimalarining rivojlanishini tezlashtirish).

Bu noyob ilmiy ishlanmalarning barchasi Sankt-Peterburg davlat elektrotexnika universiteti (LETI) mutaxassislarining ilmiy ishlari tufayli mumkin bo'ldi.

Noyob tantal pentoksid qoplamalari allaqachon qo'llanilayotgan yoki joriy qilinayotgan yuqorida sanab o'tilgan sohalarga qo'shimcha ravishda, juda erta bosqichlarda bo'lgan ishlanmalar mavjud. Bularga tibbiyotning quyidagi yo'nalishlari bo'yicha ishlanmalar kiradi: kosmetologiya ("oltin iplar" o'rnini bosadigan tantal pentoksid qoplamalari asosida material ishlab chiqarish); kardiyak jarrohlik (sun'iy qon tomirlarining ichki yuzasiga elektret plyonkalarini qo'llash, qon pıhtılarının shakllanishiga to'sqinlik qilish); endoprostetika (suyak to'qimasi bilan doimiy aloqada bo'lgan protezlarni rad etish xavfini kamaytirish). Bundan tashqari, tantil pentoksid plyonkasi bilan qoplangan jarrohlik asbobi yaratilmoqda.

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

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

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

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

Zamonaviy elektrolitik tantal kondansatkichlari barqaror, ishonchli va bardoshlidir. Ushbu materialdan tayyorlangan, turli xil elektron tizimlarda ishlatiladigan miniatyura kondansatkichlari, yuqoridagi afzalliklarga qo'shimcha ravishda, bitta o'ziga xos xususiyatga ega: ular o'zlarining ta'mirlash ishlarini mustaqil ravishda amalga oshirishlari mumkin! Bu qanday sodir bo'ladi? Aytaylik, izolyatsiyaning yaxlitligi kuchlanishning pasayishi yoki boshqa sabablarga ko'ra buzilgan - bir zumda parchalanish joyida yana izolyatsion oksidli plyonka hosil bo'ladi va kondansatör hech narsa bo'lmagandek ishlashda davom etadi!

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

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

Bundan tashqari, tantal avtomatik qalamlar uchun novdalar ishlab chiqarishda qimmatroq iridiy o'rnini egallaydi.

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

Shvetsiyalik kimyogari Ekeberg yangi moddani kislotalar bilan to'yintirishga urinib, uning "chanqog'idan" hayratda qolgan va yangi elementga nom berganida, agar sirli bo'lmasa ham, ramziy narsa borligi haqida aniq gapirish mumkin. o'z o'g'lini o'ldirgan va xudolarga xiyonat qilgan afsonaviy yovuz odamning sharafi. Va ikki yuz yil o'tgach, bu element odamni tom ma'noda "tikishga" va hatto uning tendonlari va nervlarini "almashtirishga" qodir ekanligi ma'lum bo'ldi! Ma’lum bo‘lishicha, shahid yer osti olamida o‘z aybiga kafforat qilib, insonga yordam berib, xudodan kechirim so‘rashga harakat qiladi...

Hikoya

Tantal - qadimgi yunon miflarining qahramoni, Lidiya yoki Frigiya podshosi, Zevsning o'g'li. U Olimpiya xudolarining sirlarini oshkor qildi, ularning ziyofatidan ambrosiyani o'g'irladi va olimpiyachilarni o'zi o'ldirgan o'g'li Pelopsning jasadidan tayyorlangan taom bilan davoladi. O'zining vahshiyliklari uchun Tantal xudolar tomonidan Hades er osti dunyosida abadiy ochlik, tashnalik va qo'rquv azobiga hukm qilindi. O'shandan beri u shaffof, tiniq suvda bo'yniga tikilgan, shoxlari pishgan mevalar og'irligi ostida boshiga egilgan. Faqat u chanqog'ini yoki ochligini qondira olmaydi - u ichishga harakat qilishi bilanoq suv pastga tushadi va shoxlari shamol tomonidan och qotilning qo'lidan ko'tariladi. Tantalning boshiga tosh osilgan, u har qanday vaqtda qulab tushishi mumkin, baxtsiz gunohkorni abadiy qo'rquvdan azob chekishga majbur qiladi. Ushbu afsona tufayli "Tantal azobi" iborasi chidab bo'lmas azob-uqubatlarni, azobdan xalos bo'lishga bo'lgan eterik urinishlarni anglatardi. Ko'rinishidan, shved kimyogari Ekebergning 1802 yilda kashf etgan "yer" ni kislotalarda eritib, undan yangi elementni ajratib olishga bo'lgan muvaffaqiyatsiz urinishlari paytida uning xayoliga aynan shu ibora kelgan. Olim bir necha bor o'z maqsadiga yaqinlashgan deb o'ylagan, ammo u hech qachon yangi metallni sof shaklda ajratib ololmagan. Yangi elementning "shahidlik" nomi shunday paydo bo'ldi.

Tantalning kashf etilishi yana bir element - niobiyning kashf etilishi bilan chambarchas bog'liq bo'lib, u bir yil oldin tug'ilgan va dastlab Kolumbiya nomini olgan, unga kashfiyotchisi Hatchet bergan. Ushbu element tantalning egizakidir va bir qator xususiyatlarda unga yaqin. Aynan shu yaqinlik kimyogarlarni adashtirib yubordi, ular uzoq bahs-munozaralardan so'ng tantal va kolumbiy bir xil element degan noto'g'ri xulosaga kelishdi. Bu noto'g'ri tushuncha qirq yildan ortiq davom etdi, to 1844 yilda mashhur nemis kimyogari Geynrix Rouz turli konlardagi kolumbitlar va tantalitlarni qayta-qayta o'rganish davomida kolumbiyning mustaqil element ekanligini isbotladi. Gatchet tomonidan o'rganilgan Kolumbiya yuqori tantal tarkibiga ega bo'lgan niobiy bo'lib, ilmiy dunyoni chalg'itdi. Ikki element o'rtasidagi bunday yaqin munosabatlar sharafiga Rose Kolumbiyaga Niobium yangi nomini berdi - Frigiya qiroli Tantal Niobia qizi sharafiga. Garchi Rose boshqa yangi elementni kashf qilishda xatoga yo'l qo'ygan bo'lsa-da, uni Pelopius deb nomlagan (Tantalning o'g'li Pelops), uning ishi niobiy (Kolumbiy) va tantal o'rtasidagi qat'iy farq uchun asos bo'ldi. Faqat, Rosening dalillaridan keyin ham, tantal va niobiy uzoq vaqt davomida chalkashib ketgan. Shunday qilib, tantal kolumbiy, Rossiyada kolumb deb ataldi. Gess o'zining oltinchi nashrigacha (1845) "Sof kimyo tamoyillari" asarida Kolumbiya haqida gapirmasdan, faqat tantal haqida gapiradi; Dvigubskiy (1824) tantal nomini eslatib o'tadi. Bunday xatolar va shartlar tushunarli - tantal va niobiyni ajratish usuli faqat 1866 yilda shveytsariyalik kimyogari Marignac tomonidan ishlab chiqilgan va bunday sof elementar tantal hali mavjud emas edi: Axir, olimlar bu metallni sof ixcham holda olishga muvaffaq bo'lishdi. faqat 20-asrda shakllangan. Tantal metallini birinchi bo'lib nemis kimyogari fon Bolton olishga muvaffaq bo'lgan va bu faqat 1903 yilda sodir bo'lgan. Ilgari, albatta, sof tantal metallini olishga urinishlar qilingan, ammo kimyogarlarning barcha urinishlari muvaffaqiyatsiz tugadi. Misol uchun, frantsuz kimyogari Moissan sof tantal ekanligini da'vo qilgan metall kukunini oldi. Biroq, elektr pechda tantal pentoksidi Ta 2 O 5 ni uglerod bilan kamaytirish natijasida olingan bu kukun sof tantal emas edi, kukun tarkibida 0,5% uglerod bor edi.

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

Tabiatda bo'lish

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

Er qobig'ida tantalning past miqdoriga qaramay, uning minerallari juda keng tarqalgan - ularning yuzdan ortiqlari bor, tantal minerallarining o'zi ham, tarkibida tantal bo'lgan rudalar ham magmatik faollik (tantalit, kolumbit, loparit, piroxlor va boshqalar). Barcha minerallarda tantalning sherigi niobiy bo'lib, bu elementlarning o'ta kimyoviy o'xshashligi va ionlarining deyarli bir xil o'lchamlari bilan izohlanadi.

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

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

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

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

Ilova

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

Hozirgi vaqtda tantal o'zining noyob xususiyatlaridan kelib chiqqan holda elektronikada (yuqori o'ziga xos sig'imga ega bo'lgan kondansatkichlar ishlab chiqarish) ishlatiladi. Dunyo tantal ishlab chiqarishning chorak qismi elektrotexnika va vakuum sanoatiga to'g'ri keladi. Tantalning o'zi va uning oksidi plyonkasi yuqori kimyoviy inertligi tufayli elektrolitik tantal kondensatorlari ishlashda juda barqaror, ishonchli va bardoshlidir: ularning xizmat qilish muddati o'n ikki yildan ortiq davom etishi mumkin. Radiotexnikada tantal radar uskunalarida ishlatiladi. Tantal mini kondansatkichlari radio uzatgichlarda, radar qurilmalarida va boshqa elektron tizimlarda qo'llaniladi.

Tantalning asosiy iste'molchisi metallurgiya bo'lib, ishlab chiqarilgan metallning 45% dan ortig'ini ishlatadi. Tantal maxsus po'latlarda - o'ta kuchli, korroziyaga chidamli, issiqlikka chidamli qotishma element sifatida faol qo'llaniladi. Ushbu elementning an'anaviy xromli po'latlarga qo'shilishi ularning mustahkamligini oshiradi va qattiqlashuv va tavlanishdan keyin mo'rtlikni kamaytiradi. Issiqlikka chidamli qotishmalarni ishlab chiqarish raketa va kosmik texnologiyalarga katta ehtiyojdir. Raketa nozullari korroziyaga olib kelishi mumkin bo'lgan suyuq metall (litiy yoki natriy) bilan sovutilgan hollarda, tantal-volfram qotishmasisiz qilish mumkin emas. Bundan tashqari, yuqori haroratli vakuumli pechlar, isitgichlar va mikserlar uchun isitgichlar issiqlikka bardoshli po'latlardan tayyorlanadi. Tantal karbid (erish nuqtasi 3,880 ° C) qattiq qotishmalarni ishlab chiqarishda (volfram va tantal karbidlari aralashmalari - TT indeksli navlar, metallga ishlov berishning eng qiyin sharoitlarida va eng kuchli materiallarni (tosh, kompozitlar) aylanish zarbasi bilan burg'ulash uchun ishlatiladi. ).

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

Bundan tashqari, tantal asbobsozlikda (rentgen apparati, nazorat asboblari, diafragmalar) ishlatiladi; tibbiyotda (rekonstruktiv jarrohlik uchun material); yadro energetikasida - yadro energetikasi tizimlari uchun issiqlik almashtirgich sifatida (tantal o'ta qizib ketgan eritmalar va seziy-133 bug'laridagi barcha metallarning eng barqaroridir). Tantalning gazlarni yutish qobiliyati yuqori vakuumni (elektr vakuum qurilmalari) saqlash uchun ishlatiladi.

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

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

Ishlab chiqarish

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

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

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

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

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

Jismoniy xususiyatlar

Faqat 20-asrning boshlarida olimlar sof tantal metalliga ega bo'lishdi va bu ochiq kulrang metallning bir oz mavimsi qo'rg'oshin tusli xususiyatlarini batafsil o'rganishga muvaffaq bo'lishdi. Ushbu element qanday fazilatlarga ega? Shubhasiz, tantal og'ir metaldir: uning zichligi 20 ° C da 16,6 g / sm 3 (taqqoslash uchun, temirning zichligi 7,87 g / sm 3, qo'rg'oshin zichligi 11,34 g / sm 3) va bittasini tashish uchun. kub metr Ushbu elementga oltita uch tonnalik yuk mashinasi kerak bo'ladi. Yuqori kuch va qattiqlik mukammal plastik xususiyatlar bilan birlashtirilgan. Sof tantal mexanik ishlov berishga yaxshi mos keladi, osongina muhrlanadi, eng nozik varaqlarga (taxminan 0,04 mm qalinligi) va simga (tantalning elastik moduli 190 Hn / m2 yoki 25 ° C da 190 · 102 kgf / mm2) qayta ishlanadi. Sovuqda metallni sezilarli darajada qattiqlashmasdan qayta ishlash mumkin va oraliq olovsiz 99% siqish nisbati bilan deformatsiyaga uchraydi. Tantalning plastmassadan mo'rt holatga o'tishi -196 ° C gacha sovutilganda ham kuzatilmaydi. Tavlangan yuqori toza tantalning kuchlanish kuchi 27 ° C da 206 MN / m2 (20,6 kgf / mm2) va 490 ° C da 190 MN / m2 (19 kgf / mm2); nisbiy cho'zilish 36% (27 ° C da) va 20% (490 ° C da). Tantal tanasi markazlashtirilgan kubik panjaraga ega (a = 3,296 A); atom radiusi 1,46 A, ion radiusi Ta 2+ 0,88 A, Ta 5+ 0,66 A.

Yuqorida aytib o'tilganidek, tantal juda qattiq metalldir (tavlangan holatda tantal qatlamlarining Brinell qattiqligi 450-1250 MPa, deformatsiyalangan holatda 1250-3500 MPa). Bundan tashqari, unga bir qator aralashmalarni, masalan, uglerod yoki azotni qo'shish orqali metallning qattiqligini oshirish mumkin (isitish paytida gazlarni yutgandan keyin tantal qatlamining Brinell qattiqligi 6000 MPa ga oshadi). Natijada, oraliq aralashmalar Brinellning qattiqligi, cho'zilish kuchi va oqish kuchining oshishiga yordam beradi, lekin ular plastiklik xususiyatlarini pasaytiradi va sovuq mo'rtlikni oshiradi, boshqacha qilib aytganda, ular metallni mo'rt qiladi. Yetmish uchinchi elementning boshqa xarakterli xususiyatlari uning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lib, 20-100 ° S da bu qiymat 54,47 Vt / (m∙K) yoki 0,13 kal / (sm · sek · ° S) va refrakterlik (ehtimol eng ko'p). tantalning muhim jismoniy xususiyati) - deyarli 3000 °C da (aniqrog'i, 2996 °C da) eriydi, volfram va reniydan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Tantalning qaynash nuqtasi ham nihoyatda yuqori: 5300 °C.

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

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

Kimyoviy xossalari

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

Tantalning yuqori korroziyaga chidamliligi uning atmosfera kislorodi bilan o'zaro ta'siri, to'g'rirog'i, bu ta'sirga nisbatan yuqori qarshilik bilan ham ko'rsatiladi. Metall faqat 280 ° C da oksidlanishni boshlaydi va Ta 2 O 5 himoya plyonkasi bilan qoplanadi (tantal pentoksidi yagona barqaror metall oksidi), bu metallni kimyoviy reagentlar ta'siridan himoya qiladi va elektr tokining oqishini oldini oladi. metalldan elektrolitgacha. Biroq, haroratning 500 ° C gacha ko'tarilishi bilan oksid plyonkasi asta-sekin gözenekli bo'lib, delaminatsiyalanadi va metalldan ajralib chiqadi, bu esa korroziyaga qarshi himoya qatlamidan mahrum bo'ladi. Shuning uchun vakuumda issiq bosim bilan ishlov berish tavsiya etiladi, chunki havoda metall sezilarli chuqurlikka oksidlanadi. Azot va kislorodning mavjudligi tantalning qattiqligi va mustahkamligini oshiradi, shu bilan birga uning egiluvchanligini pasaytiradi va metallni mo'rt qiladi va yuqorida aytib o'tilganidek, tantal qattiq eritma va kislorod bilan Ta 2 O 5 oksidini hosil qiladi. Tantaldagi O 2 tarkibi, mustahkamlik xususiyatlarining keskin o'sishi va süneklik va korroziyaga chidamliligining kuchli pasayishi). Tantal azot bilan reaksiyaga kirishib, uch faza hosil qiladi - tantalda azotning qattiq eritmasi, tantal nitridlari: Ta 2 N va TaN - 300 dan 1100 ° C gacha bo'lgan harorat oralig'ida. Tantalda yuqori vakuum sharoitida (2000 ° C dan yuqori haroratlarda) azot va kisloroddan qutulish mumkin.

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

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

Tantalning kashf etilishi niobiyning ochilishi bilan chambarchas bog'liq. Bir necha o'n yillar davomida kimyogarlar 1802 yilda ingliz kimyogari Xetchett tomonidan kashf etilgan kolumbiy elementi va 1802 yilda shved Ekeberg tomonidan kashf etilgan tantalni bitta element deb hisoblashgan. Faqat 1844 yilda nemis kimyogari Rose nihoyat bu ikki xil element ekanligini, ularning xossalari bilan juda o'xshashligini isbotladi. Tantal qadimgi yunon afsonalari qahramoni Tantal sharafiga nomlanganligi sababli, u Tantalning qizi Niobe sharafiga "Kolumbiy" niobiy deb nomlashni taklif qildi. Tantalning o'zi Ekebergning ushbu element oksidini kislotalarda eritishga urinishlari befoydaligi sababli "Tantal azobi" iborasidan kelib chiqqan holda o'z nomini oldi.

Kvitansiya:

Tantal deyarli har doim tantalit va niobitlarda niobiy bilan birga keladi. Tantalitning asosiy konlari Finlyandiya, Skandinaviya va Shimoliy Amerikada joylashgan.
Tantal rudalarini texnologiyada parchalash ularni temir idishlarda kaliy vodorod sulfat bilan qizdirish, qotishmani issiq suv bilan yuvish va qolgan kukunli tantal kislotasi qoldiqlarini ifloslangan niobik kislota bilan eritish orqali amalga oshiriladi. Keyin tantal oksidi 1000 ° C da ko'mir bilan kamayadi va natijada olingan metall oz miqdorda oksidi o'z ichiga olgan qora kukun shaklida ajratiladi. Metall kukuni TaCl 5 ni vodorod yoki magniy bilan, shuningdek, kaliy florotantalatni natriy bilan kamaytirish orqali ham olinishi mumkin: K 2 TaF 7 + 5Na = Ta + 2KF + 5NaF.
Metall kukunlari chang metallurgiya usullaridan foydalangan holda ixcham metallga qayta ishlanadi, "stakalar" ga bosiladi, so'ngra plazma yoki elektrobeam eritiladi.

Jismoniy xususiyatlar:

Tantal og'ir, platina-kulrang yaltiroq metall bo'lib, ko'k rangga ega, juda qattiq, lekin juda egiluvchan va egiluvchan; tozalanganda uning egiluvchanligi ortadi. Eritma = 3027 ° S (volfram va reniydan keyin ikkinchi). Og'ir, zichligi 16,65 g/sm 3

Kimyoviy xossalari:

Xona haroratida u ajoyib kimyoviy qarshilikka ega. Hidroflorik kislotadan tashqari, tantalga boshqa kislotalar, hatto aqua regia ham ta'sir qilmaydi. U galogenlar, vodorod, kislorod, azot bilan 300-400°S gacha qizdirilganda uglerod, 1000°S dan yuqori boʻlgan gidroftorik va nitrat kislotalar, sulfat angidrid, eritmalar va gidroksidi eritmalari aralashmasi bilan oʻzaro taʼsir qiladi.
Aralashmalarda u +5 oksidlanish darajasini ko'rsatadi. Biroq, oksidlanish darajasi past bo'lgan tantal birikmalari ham ma'lum: TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2.

Eng muhim aloqalar:

Tantal (V) oksidi Sof holatda Ta 2 O 5 eng qulay tarzda sof tantal metallini kislorod oqimida kaltsiylash yoki Ta (OH) 5 gidroksidni parchalash orqali olinadi. Tantal (V) oksidi oq, suvda va kislotalarda erimaydigan (ftorftorik kislotadan tashqari) o'ziga xos og'irligi 8,02 bo'lgan kukun. Havoda, vodorod sulfidi atmosferasida yoki oltingugurt bug'ida kaltsiylanganda u o'zgarmaydi. Biroq, 1000 ° C dan yuqori haroratlarda oksid xlor va vodorod xlorid bilan reaksiyaga kirishadi. Tantal (V) oksidi dimorfdir. Oddiy haroratlarda uning rombsimon modifikatsiyasi barqaror.

Tantalatlar va tantal kislotasi. Tantal (V) oksidini gidroksidi yoki gidroksidi metall karbonatlari bilan birlashtirish orqali tantalatlar olinadi - metatantal HTaO 3 va ortotantal kislotalarning H 3 TaO 4 tuzlari. M 5 TaO 5 tarkibiga ega tuzlar ham mavjud. Kristalli moddalar. ferroelektrik sifatida ishlatiladi.
Tantal kislotalar o'zgaruvchan suvli oq jelatinli cho'kmadir, hatto yangi tayyorlanganlari ham xlorid va nitrat kislotalarda erimaydi. Ular HF va ishqor eritmalarida yaxshi eriydi. Texnologiyada tantal kislota odatda tantal va kaliyning qo'sh ftoridini (kaliy heptaflorotantalat) sulfat kislota bilan parchalash orqali olinadi.
Tantal (V) xlorid, kristallar, gigroskopik, suvda gidrolizlangan, CS 2 va CCl 4 da eriydi. Tantal ishlab chiqarish va qoplamada qo'llaniladi.
Tantal pentaflorid. Pentakloridni suyuq vodorod ftorid bilan reaksiyaga kiritish orqali olish mumkin. Rangsiz prizmalar hosil qiladi va suv bilan gidrolizlanadi. Eritma=96,8°S, qaynash=229°S. Tantal qoplamalarini qo'llash uchun ishlatiladi.
Kaliy heptaflorotantalat- K 2 TaF 7 murakkab birikma bo'lib, tantal pentafloridni kaliy ftorid bilan reaksiyaga kiritish orqali olinadi. Oq kristallar, havoda barqaror. Suv bilan gidrolizlanadi: K 2 TaF 7 + H 2 O -> Ta 2 O 5 *nH 2 O + KF + HF

Ilova:

Tantal o'ziga xos kimyoviy qarshilik bilan ajoyib metall xususiyatlarini birlashtirganligi sababli, u cımbız uchlari, in'ektsiya ignalari, ignalar va boshqalar kabi jarrohlik va stomatologik asboblarni ishlab chiqarish uchun juda mos ekanligini isbotladi. Ba'zi hollarda u platina o'rnini bosishi mumkin.
Ular, shuningdek, kondensatorlar, elektron quvurlarning katodlari, kimyo sanoati va atom energetikasi uskunalari va sun'iy tolalar ishlab chiqarish uchun qoliplar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Karbid, silisid, tantal nitridi - issiqlikka chidamli materiallar, qattiq va issiqlikka chidamli qotishmalarning tarkibiy qismlari.
Tantalning niobiy va volfram bilan issiqlikka chidamli qotishmalari raketa va kosmik texnikada qo'llaniladi.

E. Rosenberg.

Manbalar: Tantal // Kimyoviy elementlarning mashhur kutubxonasi "Science" nashriyoti, 1977 yil.
Tantal // Vikipediya. Yangilanish sanasi: 12/12/2017. (kirish sanasi: 20.05.2018).
// S. I. Levchenkov. Kimyo tarixining qisqacha tavsifi / SFU.

TANTAL, Ta (qadimgi yunon mifologiyasi qahramoni Tantal nomi bilan atalgan; lot. Tantal * a. tantal; n. Tantal; f. tantale; i. tantalo) — Mendeleyev davriy tizimining V guruhining kimyoviy elementi, atom. soni 73, atom massasi 180 ,9479. Tabiatda ikkita izotop shaklida uchraydi: 181 Ta (99,9877%) va 180 Ta (0,0123%). Tantalning massa raqamlari 172 dan 186 gacha bo'lgan 13 ta sun'iy radioaktiv izotoplari ma'lum. Tantal 1802 yilda shved kimyogari A. G. Ekeberg tomonidan kashf etilgan. Plastik metall tantalni birinchi marta nemis olimi V. Bolten 1903 yilda olgan.

Qo'llash va foydalanish

Tantal va uning qotishmalarini ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo taxminan 8% Ta 2 O 5, 60% yoki undan ko'p Nb 2 O 5 ni o'z ichiga olgan tantalit va loparit kontsentratlaridir. Konsentratlar kislotalar yoki ishqorlar ta'sirida parchalanadi, loparit kontsentratlar esa xlorlanadi. Ta va Nb ni ajratish ekstraktsiya yordamida amalga oshiriladi. Metall tantal odatda Ta 2 O 5 ni uglerod bilan qaytarilishi yoki eritmalardan elektrokimyoviy yo'l bilan olinadi.

Yilni metall vakuum yoyi, plazma eritish yoki kukunli metallurgiyada ishlab chiqariladi. Tantal va uning qotishmalaridan kimyo sanoati uchun korroziyaga chidamli uskunalar, matritsalar, laboratoriya idishlari va tigellar tayyorlanadi; atom energiyasi tizimlari uchun issiqlik almashinuvchilari. Jarrohlikda to'qimalarni, nervlarni mahkamlash, chok qo'yish, suyaklarning shikastlangan qismlarini (biologik mosligi tufayli) o'rnini bosuvchi protezlarni tayyorlash uchun tantaldan tayyorlangan choyshablar, folga va simlardan foydalaniladi. Tantal karbid qattiq qotishmalar ishlab chiqarishda ishlatiladi.

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

Tantalning zichligi 16,65 g/sm. Qattiqligiga qaramay, u oltin kabi egiluvchan. Sof tantal ishlov berish uchun yaxshi mos keladi, oson shtamplanadi, simga o'raladi va qalinligi millimetrning yuzdan bir qismigacha bo'lgan yupqa qatlamlarga o'raladi. Tantal juda yaxshi qabul qiluvchi (gaz yutuvchi), 800 ° C da u 740 hajm gazni o'zlashtirishga qodir. Tantal tanasi markazlashtirilgan kubik panjaraga ega. Paramagnit xususiyatlarga ega. 4,38 K da u o'ta o'tkazgichga aylanadi. Sof tantal egiluvchan metall bo'lib, sovuqda sezilarli qattiqlashmasdan bosim bilan qayta ishlanishi mumkin. U oraliq tavlanishsiz 99% pasayish tezligi bilan deformatsiyalanishi mumkin. Tantalning -196 ° C gacha sovutilganda egiluvchan holatdan mo'rt holatga o'tishi aniqlanmadi. Tantalning xususiyatlari asosan uning tozaligiga bog'liq; vodorod, azot, kislorod va uglerod aralashmalari metallni mo'rt qiladi.

Atomning elektron tuzilishi.

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

seriya raqami-73

Guruhga tegishli - A

d-element

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

Ta2O5 + 2NaOH = 2NaTaO3 + H2O

yoki karbonatlar:

Ta2O5 + 3Na2CO3 = 2Na3TaO4 + 3CO2

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

1000°C da Ta2O5 xlor va vodorod xlorid bilan reaksiyaga kirishadi:

Ta2O5+ 10HC1==2TaS15+5N2O

Binobarin, tantal (V) oksidi ham asos xossalariga nisbatan yuqori kislotali xususiyatlarga ega amfoterlik bilan tavsiflanadi, deb bahslashish mumkin.

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

Past oksidlanish darajasida eng barqaror birikmalar galogenidlardir (3-rasmga qarang).Ularni piridin komplekslari orqali olishning eng oson yo'li. Pentahalidlar TaX5 (bu erda X - C1, Br, I) piridin (Py bilan belgilanadi) bilan osonlikcha qaytarilib, MX4(Py)2 tarkibidagi komplekslarni hosil qiladi.

Tantal tuzlari. Oltinchi kichik guruh tuzlari asosan rangsiz kristallar yoki oq kukunlardan iborat. Ularning ko'pchiligi juda gigroskopik va havoda tarqalgan. Bu metallarning oksidlari amfoter xossaga ega, shuning uchun ularning ko‘p tuzlari oson gidrolizlanib, suvda ozgina yoki to‘liq erimaydigan asosli tuzlarga aylanadi.Tuzlar bu metallar anionlar tarkibiga kiradigan joylarda ham ma’lum (masalan, niobatlar va tantalatlar). ) Hidratsiya va suvsizlanish. Bu toifadagi barcha katalizatorlar suvga kuchli yaqinlikka ega. b sinfining asosiy vakili alyuminiy oksididir. Fosforik kislota yoki uning kislota tuzlari, shuningdek, tantal, tsirkonyum yoki gafniy oksidi bilan aluminosilikat jeli va silika jeli kabi tashuvchilarda ham qo'llaniladi. Tantal va niobiyni fraksiyalangan ekstraktsiya yo'li bilan ajratish bo'yicha birinchi ishlarda xlorid kislotasi-ksilen-metildioktilamin (1952), shuningdek, xlorid kislotasi-florik kislota-diizopropil keton (1953) tizimlari taklif qilingan. Ikkala metal ham suvli kislota eritmalarida tuzlar shaklida eritiladi, so'ngra tantal organik erituvchi bilan chiqariladi. Tizimda 6/Vt sulfat kislota--9 Ai gidroflorik kislota

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

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

Payvandlashda niobiyning roli muhim. Oddiy po'lat payvandlanganda, bu jarayon hech qanday qiyinchilik tug'dirmadi va hech qanday qiyinchilik tug'dirmadi. Biroq, ular murakkab kimyoviy tarkibga ega bo'lgan maxsus po'latlardan yasalgan konstruksiyalarni payvandlashni boshlaganlarida, payvand choklari payvandlanayotgan metallning ko'plab qimmatli sifatlarini yo'qota boshladi. Na elektrodlar tarkibidagi o'zgarishlar, na payvandlash mashinalarining konstruktsiyalarini yaxshilash, na inert gazlar atmosferasida payvandlash hech qanday ta'sir ko'rsatmadi. Bu erda niobiy yordamga keladi. Kichkina qo'shimcha sifatida niobiy kiritilgan po'latni payvandlash sifati uchun qo'rqmasdan payvandlash mumkin (4-rasm). Payvand chokining mo'rtligi payvandlash jarayonida hosil bo'lgan karbidlardan kelib chiqadi, ammo niobiyning uglerod bilan birlashishi va qotishmalarning xususiyatlarini buzadigan boshqa metallarning karbidlari shakllanishiga yo'l qo'ymaslik vaziyatni saqlab qoldi. Niobiy karbidlarining o'zi, tantal kabi, etarli darajada yopishqoqlikka ega. Bu, ayniqsa, bosim ostida va tajovuzkor muhitda ishlaydigan qozon va gaz turbinalarini payvandlashda qimmatlidir.

Niobiy va tantal vodorod, kislorod va azot kabi katta miqdordagi gazlarni o'zlashtirishga qodir. Xona haroratida 1 g niobiy 100 sm3 vodorodni o'zlashtirishga qodir. Ammo kuchli isitish bilan ham, bu xususiyat deyarli zaiflashmaydi. 500°C da niobiy hali ham 75 sm3 vodorodni, tantalni esa 10 barobar ko‘p o‘zlashtira oladi. Bu xususiyat yuqori vakuumlarni yaratish uchun yoki yuqori haroratlarda aniq xususiyatlarni saqlab qolish zarur bo'lgan elektron qurilmalarda ishlatiladi. Shimgich kabi qismlar yuzasiga yotqizilgan niobiy va tantal gazlarni o'zlashtiradi, bu esa qurilmalarning barqaror ishlashini ta'minlaydi. Ushbu metallar yordamida rekonstruktiv jarrohlik katta muvaffaqiyatlarga erishdi. Tibbiy amaliyotda nafaqat tantal plitalari, balki tantal va niobiy iplari ham mavjud edi. Jarrohlar yirtilgan tendonlar, qon tomirlari va nervlarni bir-biriga tikish uchun bunday iplardan muvaffaqiyatli foydalanganlar. Tantal "ip" mushaklar kuchini qoplash uchun xizmat qiladi. Uning yordami bilan jarrohlar operatsiyadan keyin qorin bo'shlig'ining devorlarini mustahkamlaydi. Tantal atomlar orasidagi juda kuchli aloqalarga ega. Bu uning juda yuqori erish va qaynash nuqtalariga olib keladi. Mexanik fazilatlar va kimyoviy qarshilik tantalni platinaga yaqinlashtiradi. Kimyo sanoati tantal sifatlarining ushbu qulay kombinatsiyasidan foydalanadi. Kimyoviy korxonalarning kislotaga chidamli uskunalari, agressiv muhit bilan aloqa qiladigan isitish va sovutish moslamalari qismlarini tayyorlash uchun ishlatiladi.

Niobiyning ikkita xossasi jadal rivojlanayotgan atom energetikasi sanoatida qo'llanilmoqda. Niobiy termal neytronlar uchun ajoyib "shaffoflikka" ega, ya'ni ularni neytronlar bilan deyarli reaksiyaga kirishmasdan metall qatlamidan o'tkazishga qodir. Niobiyning sun'iy radioaktivligi (radiaktiv materiallar bilan aloqa qilish natijasida hosil bo'ladi) past. Shuning uchun undan radioaktiv chiqindilarni saqlash uchun konteynerlar va ularni qayta ishlash qurilmalari yasash mumkin. Niobiyning yana bir teng darajada qimmatli (yadro reaktori uchun) xususiyati - uran va boshqa metallar bilan hatto 1000 ° C haroratda ham sezilarli o'zaro ta'sirning yo'qligi. °C. Ba'zi turdagi yadroviy reaktorlarda sovutish suvi sifatida ishlatiladigan erigan natriy va kaliy niobiy quvurlari orqali ularga hech qanday zarar etkazmasdan erkin aylanishi mumkin.

Bugungi kunda zamonaviy texnologiyalarning jadal rivojlanishi, albatta, juda amaliy va juda foydali xususiyatlar va xususiyatlarga ega bo'lgan samarali materiallar va moddalardan foydalanish bilan bog'liq.

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

Ushbu mavzu bo'yicha o'rtacha odamning ufqlarini kengaytirish uchun biz tantalning fizik va kimyoviy xususiyatlarini batafsil tasvirlab beramiz va bugungi kunda bu metall qaerda juda muvaffaqiyatli qo'llanilayotgani haqida gapiramiz.

Tantalning texnik xususiyatlari

Avvalo, tantal mexanik ravishda osonlik bilan qayta ishlanishi mumkin bo'lgan porloq tusli kulrang metall ekanligini tushunish kerak.

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

• davriy jadvaldagi tartib raqami - 73;
• atom og'irligi - 180;
• moddaning zichligi 60 g/sm3;
• erish nuqtasi - 3015 0 S;
• Moddaning qaynash harorati 5300 0 S dir.

Metall xossalari

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

1. Tantal o'tga chidamli metalldir va natijada element quyidagi xususiyatlarga ega:

• kichik chiziqli kengayish tezligi;
• issiqlik o'tkazuvchanligining yaxshi darajasi;
• yuqori mexanik kuch va egiluvchanlik.

1. Ajoyib korroziyaga qarshi xususiyatlarga ega. Shuni ta'kidlash kerakki, normal sharoitda tantal dengiz suviga deyarli inertdir, ammo u kislorod bilan to'yingan bo'lsa, bu holda metall faqat xiralashadi.
2. Tantal quyidagi turdagi tuzlarga yaxshi qarshilik ko'rsatadi:

• temir va mis xloridlari;
• nitratlar;
• sulfatlar;
• organik kislotalarning tuzlari, ammo ular tarkibida ftor yoki ftoridlar bo'lmasa.

1. Tantal ftor bilan reaksiyaga kirishganda o'zining mustahkamlik xususiyatlarini yo'qota boshlaydi. Tantalning brom, yod va suyuq xlor bilan kimyoviy reaksiyaga kirishmasligi, agar 150 0 S haroratga erishilmasa, shuni ham hisobga olish kerak.
2. Tantal past erish nuqtasi bo'lgan suyuq metallarning ta'siriga ancha chidamli.
3. Tantal 400 0 S gacha bo'lgan haroratda havoda mukammal barqarorlik xususiyatlariga ega, saqlash yoki qayta ishlash jarayonida himoya oksidi plyonkasi paydo bo'ladi.
4. Elektron nurlanish usuli bilan eritilgan tantal plastiklik xususiyatiga ega, bu metall deformatsiyalanganda kattaroq siqilishga imkon beradi.
5. U zarbga yaxshi mos keladigan lavhaga aylanadi.
6. Sovuq deformatsiya paytida qayta ishlashga yaxshi yordam beradi. Biroq, bu metallni issiq holatda deformatsiya qilmaslik kerakligini tushunishingiz kerak, chunki qizdirilganda tantal azot, karbonat angidrid, kislorodni o'zlashtira boshlaydi va natijada material juda mo'rt bo'ladi.
7. Tantalni qayta ishlashning asosiy operatsiyalaridan biri materialni yuqori tezlikda ishlaydigan uskunada kesishdir.

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

• payvandlash;
• lehimlash;
• perchinlar yordamida ulanish.

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

Tantalni qo'llash sohalari

Bu xususiyatlar uni sanoatning turli sohalarida keng qo'llash imkonini beradi. Keling, tantal kabi noyob materialdan foydalanishning asosiy yo'nalishlarini batafsil ko'rib chiqaylik.

Metallurgiya sanoati

Metallurgiya bu metallning asosiy iste'molchisi hisoblanadi. Tantal ishlab chiqarishning 45% metallurgiya sanoati hissasiga to'g'ri keladi.

Tantaldan asosiy foydalanish quyidagi muhim jihatlardan iborat:

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

Elektrotexnika sanoati

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

• elektrolitik tantal kondansatkichlari barqaror ishlash bilan tavsiflanadi;
• anodlar, bilvosita isitiladigan katodlar va panjaralar kabi lampalarning strukturaviy elementlarini ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi;
• tantal sim kompyuter texnologiyasining ajralmas elementlari bo'lgan kryotron qismlarini ishlab chiqarishda ishlatiladi;
• Yuqori haroratli ish sharoitlariga ega bo'lgan pechlar uchun isitgichlar ushbu metalldan juda muvaffaqiyatli ishlab chiqariladi.

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

Kimyo sanoati

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

• quyidagi turdagi kislotalarni ishlab chiqarish:

1. azot;
2. Olyanaya;
3. oltingugurt;
4. fosfor;
5. sirka

• vodorod peroksid, brom va xlor ishlab chiqarish;
• quyidagi turdagi kimyoviy uskunalar ishlab chiqarish:

1. aeratorlar;
2. distillash zavodlari;
3. har xil turdagi rulonlar;
4. aralashtirgichlar;
5. valf

IN tibbiyot sanoati dunyoda qazib olinadigan tantalning 5% dan ko'pi foydalanilmaydi. Tibbiyotda bu metall plastik va suyak jarrohligida juda muvaffaqiyatli qo'llaniladi, shuning uchun undan suyaklarni mahkamlash, tikuv va boshqalar uchun tantal elementlari tayyorlanadi. Bunga tantalning tananing hayotiy funktsiyalariga zarar bermasligi va tirik to'qimalarni bezovta qilmasligi tufayli erishiladi.