Mga katangiang pisikal

Ang pagtuklas ng tantalum ay malapit na nauugnay sa pagtuklas ng niobium. Sa loob ng ilang dekada, itinuturing ng mga chemist ang elementong columbium, na natuklasan ng English chemist na si Hatchett noong 1802, at tantalum, na natuklasan noong 1802 ng Swede Ekeberg, bilang isang elemento. Noong 1844 lamang pinatunayan ng German chemist na si Rose na ang mga ito ay dalawang magkaibang elemento, na halos magkapareho sa kanilang mga katangian. At dahil ang tantalum ay ipinangalan sa bayani ng mga sinaunang alamat ng Griyego na Tantalus, iminungkahi niyang tawagan ang "Columbium" na niobium mula sa anak ni Tantalus na si Niobe. Ang Tantalum mismo ay nakuha ang pangalan nito mula sa expression na "torment of Tantalum", dahil sa kawalang-saysay ng mga pagtatangka ni Ekeberg na matunaw ang oxide ng elementong ito na nakuha niya sa mga acid.

Resibo:

Ang Tantalum ay halos palaging sinasamahan ng niobium sa mga tantalites at niobites. Ang mga pangunahing deposito ng tantalite ay matatagpuan sa Finland, Scandinavia at North America.
Ang agnas ng mga tantalum ores sa teknolohiya ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-init ng mga ito ng potassium hydrogen sulfate sa mga sisidlan ng bakal, pag-leaching ng haluang metal na may mainit na tubig at pag-dissolving ng natitirang powdered tantalic acid residue na may kontaminadong niobic acid. Pagkatapos ang tantalum oxide ay binabawasan ng karbon sa 1000°C at ang resultang metal ay pinaghihiwalay sa anyo ng isang itim na pulbos na naglalaman ng isang maliit na halaga ng oksido. Gayundin, ang metal powder ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng TaCl 5 na may hydrogen o magnesium, pati na rin ang potassium tritantalate na may sodium: K 2 TaF 7 + 5Na = Ta + 2KF + 5NaF.
Ang metal powder ay pinoproseso sa compact metal gamit ang powder metalurgy method, pagpindot sa "stacks", na sinusundan ng plasma o electrobeam melting.

Mga katangiang pisikal:

Ang Tantalum ay isang mabigat, platinum-grey na makintab na metal na may mala-bughaw na tint, medyo matigas, ngunit sobrang malleable at ductile; tumataas ang ductility nito habang nililinis ito. Matunaw = 3027°C (pangalawa lamang sa tungsten at rhenium). Mabigat, density 16.65 g/cm 3

Mga katangian ng kemikal:

Sa temperatura ng silid, mayroon itong pambihirang paglaban sa kemikal. Bukod sa hydrofluoric acid, ang tantalum ay hindi apektado ng anumang iba pang mga acid, kahit na ang aqua regia. Nakikipag-ugnayan ito sa pinaghalong hydrofluoric at nitric acids, sulfuric anhydride, mga solusyon at natutunaw ng alkalis, kapag pinainit sa 300-400°C na may halogens, hydrogen, oxygen, nitrogen, sa itaas 1000°C - na may carbon.
Sa mga compound ay nagpapakita ito ng estado ng oksihenasyon ng +5. Gayunpaman, ang mga tantalum compound na may mas mababang estado ng oksihenasyon ay kilala rin: TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2.

Ang pinakamahalagang koneksyon:

Tantalum(V) oxide Ang Ta 2 O 5 sa isang purong estado ay pinaka-maginhawang makuha sa pamamagitan ng calcination ng purong tantalum metal sa isang stream ng oxygen o sa pamamagitan ng agnas ng Ta (OH) 5 hydroxide. Ang Tantalum(V) oxide ay isang puti, hindi matutunaw sa tubig at mga acid (maliban sa hydrofluoric acid) na pulbos na may tiyak na gravity na 8.02. Hindi ito nagbabago kapag na-calcine sa hangin, sa isang kapaligiran ng hydrogen sulfide o sa sulfur vapor. Gayunpaman, sa mga temperatura na higit sa 1000°C, ang oxide ay tumutugon sa chlorine at hydrogen chloride. Ang Tantalum(V) oxide ay dimorphic. Sa ordinaryong temperatura, ang rhombic modification nito ay stable.

Tantalates at tantalic acid. Sa pamamagitan ng pagsasama ng tantalum(V) oxide na may alkalis o alkali metal carbonates, ang mga tantalate ay nakukuha - mga salts ng metatantalum HTaO 3 at orthotantalic acids H 3 TaO 4 . Mayroon ding mga asin na may komposisyong M 5 TaO 5 . Mga kristal na sangkap. ginamit bilang ferroelectrics.
Ang mga tantalic acid ay mga puting gelatinous precipitates na may variable na nilalaman ng tubig, kahit na ang mga sariwang inihanda ay hindi natutunaw sa hydrochloric at nitric acid. Mahusay silang natutunaw sa mga solusyon sa HF at alkali. Sa teknolohiya, ang tantalic acid ay karaniwang nakukuha sa pamamagitan ng decomposing tantalum at potassium double fluoride (potassium heptafluorotantalate) na may sulfuric acid.
Tantalum(V) chloride, mga kristal, hygroscopic, na-hydrolyzed ng tubig, natutunaw sa CS 2 at CCl 4. Ito ay ginagamit sa paggawa ng tantalum at patong.
Tantalum pentafluoride. Maaaring makuha sa pamamagitan ng pagtugon sa pentachloride na may likidong hydrogen fluoride. Ito ay bumubuo ng walang kulay na mga prisma at na-hydrolyzed ng tubig. Matunaw=96.8°C, pigsa=229°C. Ginagamit para sa paglalagay ng tantalum coatings.
Potassium heptafluorotantlate- Ang K 2 TaF 7 ay isang kumplikadong tambalan na maaaring makuha sa pamamagitan ng pagtugon sa tantalum pentafluoride sa potassium fluoride. Mga puting kristal, matatag sa hangin. Na-hydrolyzed ng tubig: K 2 TaF 7 + H 2 O -> Ta 2 O 5 *nH 2 O + KF + HF

Application:

Dahil pinagsasama ng tantalum ang mahusay na mga katangian ng metal na may pambihirang paglaban sa kemikal, napatunayang angkop ito para sa paggawa ng mga instrumentong pang-opera at ngipin tulad ng mga tip sa tweezer, mga karayom ​​sa iniksyon, mga karayom, atbp. Sa ilang mga kaso maaari itong palitan ang platinum.
Ginagamit din ang mga ito para sa paggawa ng mga capacitor, cathodes ng mga electron tubes, kagamitan sa industriya ng kemikal at nuclear energy, at namatay para sa produksyon ng mga artipisyal na hibla. Carbide, silicide, tantalum nitride - mga materyales na lumalaban sa init, mga bahagi ng matigas at lumalaban sa init na mga haluang metal.
Ang mga haluang metal na lumalaban sa init ng tantalum na may niobium at tungsten ay ginagamit sa teknolohiya ng rocket at espasyo.

E. Rosenberg.

Mga Pinagmulan: Tantalum // Popular library ng mga elemento ng kemikal Publishing house "Science", 1977.
Tantalum // Wikipedia. Petsa ng pag-update: 12/12/2017. (petsa ng pag-access: 05/20/2018).
// S. I. Levchenkov. Isang maikling balangkas ng kasaysayan ng kimika/ SFU.

Metal Tantalum binuksan kamakailan lamang, lalo na noong 1802. Ang Swedish chemist na si A.G. ay pinalad na matuklasan ang metal na ito. Ekeberg. Kapag pinag-aaralan ang dalawang bagong mineral na natagpuan sa mga bansang Scandinavian, lumabas na bilang karagdagan sa mga kilalang elemento, naglalaman din sila ng mga dati nang hindi pinag-aralan. Ang siyentipiko ay hindi kailanman nagawang ihiwalay ang metal mula sa mineral sa dalisay nitong anyo, dahil ang mga malalaking paghihirap ay lumitaw dito.

Kaugnay nito, ang hindi pa natutuklasang metal ay pinangalanan sa isang bayani mula sa mitolohiya ng Sinaunang Greece, at pagkatapos nito ay isinulat ito. mito ni Tantalus. Pagkatapos nito, higit sa 40 taon, pinaniniwalaan na tantalum at niobium- ito ay ang parehong metal. Gayunpaman, pinatunayan ng isang German chemist ang pagkakaiba sa pagitan ng mga metal, at pagkatapos nito ay isa pang German na nakahiwalay na tantalum sa dalisay nitong anyo, at nangyari lamang ito noong 1903.

Serial na produksyon ng mga pinagsamang produkto at mga produktong tantalum nagsimula lamang noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig. Ngayon ang elementong ito ay binibigyan ng pangalang "matalinong metal", dahil ang mabilis na pagbuo ng electronics ay hindi magagawa kung wala ito.

Paglalarawan at katangian ng tantalum

Tantalum ay isang metal na may mataas na tigas at atomic density. Sa pana-panahong mga elemento ng kemikal, ang tantalum ay matatagpuan sa posisyon 73. Sa pagsasanay sa mundo, kaugalian na tukuyin ang metal na ito sa pamamagitan ng kumbinasyon ng dalawang titik, katulad ng Ta. Sa atmospheric pressure at room temperature, ang tantalum ay may katangian na kulay silvery-metallic. Ang oxide film na nabubuo sa ibabaw ng metal ay magbibigay ito ng tint na tingga.

Elemento ng Tantalum hindi aktibo sa temperatura ng silid. Ang oksihenasyon ng ibabaw ng metal na ito sa pamamagitan ng hangin ay posible lamang sa mga temperatura na higit sa 280 degrees. Ang Tantalum ay tumutugon sa mga halogen sa temperatura na 30 degrees mas mababa kaysa sa hangin. Sa kasong ito, ang isang proteksiyon na pelikula ay nabuo sa ibabaw, na pumipigil sa karagdagang pagtagos ng mga elemento ng oxidizing sa lalim ng metal.

Tantalum kemikal na elemento na may medyo mataas na punto ng pagkatunaw. Kaya, ito ay 3290 K, at ang kumukulo na punto ay umabot sa 5731 K. Sa kabila ng mataas na density (16.7 g/cm3) at katigasan, ito ay medyo plastik. Sa mga tuntunin ng ductility, ang tantalum ay maaaring ihambing sa. Ang dalisay na metal ay napakadali at maginhawang gamitin.

Madali itong makina, halimbawa, maaari itong igulong sa kapal na 1-10 microns. Dapat ding tandaan na ang tantalum ay paramagnetic. Ang isang kagiliw-giliw na tampok ng metal na ito ay nagsisimulang lumitaw sa temperatura na 800 degrees: ang tantalum ay sumisipsip ng 740 ng mga volume ng gas nito.

Mayroon nang isang bilang ng mga katotohanan sa pagsasanay sa mundo na nagpapahiwatig ng mahusay na tibay ng metal na ito sa napaka-agresibong mga kapaligiran. Halimbawa, alam na ang tantalum ay hindi nasira kahit na sa pamamagitan ng 70% nitric acid. Ang sulfuric acid hanggang sa 150 degrees ay hindi rin humahantong sa kinakaing unti-unti na pagkasira, ngunit nasa 200 degrees na ang metal ay magsisimulang matunaw sa isang rate ng 0.006 mm / taon.

Ang ilang mga katotohanan ng produksyon ay nagpapahiwatig din na ang tantalum ay mas lumalaban kaysa sa austenitic na hindi kinakalawang na asero. Samakatuwid, mayroong isang kilalang kaso kung saan mga bahagi ng tantalum tumagal ng 20 taon na mas mahaba kaysa sa mga bahaging hindi kinakalawang na asero.

Ang isa pang kawili-wiling katotohanan ay ang tantalum ay ginagamit para sa catalytic separation ng ginto. Ang mga cathode ay ginawa mula dito, kung saan ang marangal na metal ay idineposito, at pagkatapos ay hugasan ng aqua regia. Kasabay nito, ang katod at tantalum, dahil sa mahusay na pagtutol nito sa mga acid, ay nananatiling buo.

Mga aplikasyon ng tantalum

Noong unang panahon, ginamit ang metal na ito upang makagawa ng mga filament sa mga lamp na maliwanag na maliwanag. Ngayong tantalum at mga haluang metal ng tantalum ginagamit sa mga sumusunod na industriya at produkto:

— kapag tinutunaw ang mga haluang metal na lumalaban sa init at lumalaban sa kaagnasan (halimbawa, mga bahagi ng makina ng sasakyang panghimpapawid);

— sa industriya ng kemikal upang lumikha ng kagamitan na lumalaban sa kaagnasan;

— sa paggawa ng metalurhiko para sa paggawa ng mga metal na bihirang lupa;

— sa panahon ng pagtatayo ng mga nuclear reactor (tantalum ang pinaka-lumalaban na metal sa singaw ng cesium);

- dahil sa mataas na biocompatibility nito, ang tantalum ay ginagamit para sa paggawa ng mga medikal na implant at prostheses;

- para sa paggawa ng mga superconductors - cryotrons (ito ay mga elemento ng teknolohiya ng computer);

- ginagamit sa industriya ng militar para sa paggawa ng mga shell. Ang paggamit ng metal na ito ay nagpapataas ng lakas ng pagtagos ng mga bala;

- mas mahusay na mababang boltahe capacitors ay ginawa mula sa tantalum;

- Kamakailan, ang tantalum ay naging matatag sa negosyo. Ito ay dahil sa kakayahan ng metal na bumuo ng malakas na mga pelikulang oksido sa ibabaw, na maaaring may iba't ibang kulay at lilim;

- isang malaking bilang pagbabago ng tantalum naipon sa mga nuclear reactor. Para sa mga layunin ng laboratoryo o militar, ang pagbabagong ito ng metal ay maaaring gamitin bilang pinagmumulan ng gamma radiation;

— ang metal na ito ay ginagamit bilang pangunahing (pagkatapos ng platinum) para sa paggawa ng mga pamantayan ng masa, na nadagdagan ang katumpakan;

- ilang intermetallic tantalum compounds ay may napakataas na katigasan at lakas, pati na rin ang pagtaas ng paglaban sa oksihenasyon. Ang mga compound na ito ay ginagamit sa mga industriya ng abyasyon at espasyo;

— Ang tantalum carbide ay ginagamit para sa paggawa ng mga tool sa pagputol na may tumaas na pulang resistensya. Ang tool ay nakuha sa pamamagitan ng sintering ng pinaghalong carbide powder. Ang mga tool na ito ay ginagamit sa napakahirap na mga kondisyon, halimbawa, sa panahon ng pagbabarena ng pagtambulin;

- pentavalent tantalum oxide kinakailangan para sa welding glass sa nuclear technology.

Mga deposito at pagmimina ng tantalum

Ang Tantalum ay isang bihirang metal. Ang halaga nito sa crust ng lupa ay 0.0002% lamang. Kasama sa halagang ito ang dalawang pagbabago ng metal: stable at radioactive. Ang bihirang metal na ito ay nangyayari sa anyo ng sarili nitong mga compound at bahagi ng maraming mineral. Kung ang tantalum ay kasama sa isang mineral, ito ay palaging kasama ng niobium.

Mga deposito ng tantalum compound at mineral ay matatagpuan sa maraming bansa. Ang pinakamalaking deposito ng elementong ito sa Europa ay matatagpuan sa France. Sa kontinente ng Africa, ang Egypt ang may pinakamaraming tantalum. Ang China at Thailand ay mayroon ding mataas na reserba ng metal na ito. Ang mas maliliit na deposito ay matatagpuan sa CIS, Nigeria, Canada, Australia at iba pang mga bansa. Gayunpaman, ang pinakamalaking deposito na natuklasan hanggang sa kasalukuyan ay nasa Australia.

Humigit-kumulang 420 tonelada ng tantalum ang mina taun-taon sa mundo. Ang mga pangunahing halaman sa pagproseso para sa metal na ito ay matatagpuan sa USA at Germany. Kapansin-pansin na ang internasyonal na komunidad ay nagdedeklara ng pangangailangan na dagdagan ang produksyon ng bihirang metal na ito. Ang ganitong mga pahayag ay pangunahing nauugnay sa pagtaas ng produksyon ng mga electronics, kung saan ang elementong ito ay masinsinang ginagamit.

Kaya, ang bilang ng mga binuo na larangan ay tumataas bawat taon. Halimbawa, sa pangunahing mundo sa pagbuo ng mga larangan, mas maraming lugar ang idinagdag sa Brazil, USA at South Africa. Gayunpaman, ito ay nagkakahalaga ng noting na sa huling 10 taon nagkaroon ng matinding pagbawas sa produksyon ng tantalum. Ang pinakamababang bilang ng produksyon sa ika-21 siglo ay naganap noong 2010.

Presyo ng tantalum

Malaki ang pagbabago sa halaga ng tantalum sa nakalipas na 15 taon. Kaya, noong 2002-2003 bumili ng tantalum ito ay posible sa pinakamababang presyo. Ngayong taon presyo ng tantalum mula 340 hanggang 375 dolyar bawat kilo. Sa Russia ngayon maaari kang bumili tantalum, presyo na 2950 rubles bawat kilo.

Ang Tantalum (Ta) ay isang elemento na may atomic number 73 at atomic weight 180.948. Ito ay isang elemento ng pangalawang subgroup ng ikalimang pangkat, ang ikaanim na yugto ng periodic table ni Dmitry Ivanovich Mendeleev. Ang Tantalum sa libreng estado sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay isang platinum-grey na metal na may bahagyang tint na tint, na isang kinahinatnan ng pagbuo ng isang oxide film (Ta 2 O 5). Ang Tantalum ay isang mabigat, matigas ang ulo, medyo matigas, ngunit hindi malutong na metal, sa parehong oras ito ay napaka-malleable, madaling makina, lalo na sa dalisay nitong anyo.

Sa kalikasan, ang tantalum ay matatagpuan sa anyo ng dalawang isotopes: stable 181 Ta (99.99%) at radioactive 180 Ta (0.012%) na may kalahating buhay na 10 12 taon. Sa artipisyal na nakuhang radioactive 182 Ta (kalahating buhay 115.1 araw) ang ginagamit bilang isotope indicator.

Ang elemento ay natuklasan noong 1802 ng Swedish chemist na si A. G. Ekeberg sa dalawang mineral na natagpuan sa Finland at Sweden. Ipinangalan ito sa bayani ng mga sinaunang alamat ng Griyego na si Tantalus dahil sa hirap na ihiwalay siya. Sa mahabang panahon, ang mga mineral na columbite, na naglalaman ng columbium (niobium), at tantalite, na naglalaman ng tantalum, ay itinuturing na isa at pareho. Pagkatapos ng lahat, ang dalawang elementong ito ay madalas na kasama ng isa't isa at magkatulad sa maraming paraan. Ang opinyon na ito ay itinuturing na tama sa loob ng mahabang panahon sa mga chemist ng lahat ng mga bansa, noong 1844 lamang ang German chemist na si Heinrich Rose ay muling nag-aral ng mga columbites at tatalites mula sa iba't ibang lugar at natagpuan sa kanila ang isang bagong metal, na katulad ng mga katangian ng tantalum. Ito ay niobium. Ang plastic pure metal tantalum ay unang nakuha ng German scientist na si W. von Bolton noong 1903.

Ang mga pangunahing deposito ng mga mineral na tantalum ay matatagpuan sa Finland, mga bansang Scandinavian, North America, Brazil, Australia, France, China at isang bilang ng iba pang mga bansa.

Dahil sa ang katunayan na ang tantalum ay may isang bilang ng mga mahalagang katangian - magandang kalagkitan, mataas na lakas, weldability, kaagnasan paglaban sa katamtamang temperatura, refractoriness at isang bilang ng iba pang mahahalagang katangian - ang paggamit ng pitumpu't tatlong elemento ay napakalawak. Ang pinakamahalagang lugar ng aplikasyon ng tantalum ay electronics at mechanical engineering. Humigit-kumulang isang-kapat ng produksyon ng tantalum sa mundo ang napupunta sa mga industriyang elektrikal at vacuum. Sa electronics, ginagamit ito para sa paggawa ng mga electrolytic capacitor, anodes ng mga high-power lamp, at grids. Sa industriya ng kemikal, ang tantalum ay ginagamit upang gumawa ng mga bahagi ng makina na ginagamit sa paggawa ng mga acid, dahil ang elementong ito ay may pambihirang paglaban sa kemikal. Ang Tantalum ay hindi natutunaw kahit na sa isang chemically agresibong kapaligiran gaya ng aqua regia! Ang mga metal, tulad ng mga rare earth, ay natutunaw sa tantalum crucibles. Ang mga heater para sa mataas na temperatura na mga hurno ay ginawa mula dito. Dahil sa ang katunayan na ang tantalum ay hindi nakikipag-ugnayan sa mga nabubuhay na tisyu ng katawan ng tao at hindi nakakapinsala sa kanila, ginagamit ito sa operasyon upang pagsamahin ang mga buto sa panahon ng mga bali. Gayunpaman, ang pangunahing mamimili ng naturang mahalagang metal ay metalurhiya (higit sa 45%). Sa mga nagdaang taon, ang tantalum ay lalong ginagamit bilang isang elemento ng haluang metal sa mga espesyal na bakal - napakalakas, lumalaban sa kaagnasan, lumalaban sa init. Bilang karagdagan, maraming mga materyales sa istruktura ang mabilis na nawawalan ng thermal conductivity: isang oxide o salt film na hindi maganda ang pagsasagawa ng init ay nabuo sa kanilang ibabaw. Ang mga istrukturang gawa sa tantalum at mga haluang metal nito ay hindi nahaharap sa gayong mga problema. Ang oxide film na nabuo sa kanila ay manipis at mahusay na nagsasagawa ng init, at mayroon ding proteksiyon na mga katangian ng anti-corrosion.

Hindi lamang purong tantalum ang mahalaga, kundi pati na rin ang mga compound nito. Kaya, ang mataas na tigas ng tantalum carbide ay ginagamit sa paggawa ng mga tool ng carbide para sa high-speed cutting ng metal. Ang mga haluang metal ng tantalum-tungsten ay nagbibigay ng paglaban sa init sa mga bahagi na ginawa mula sa kanila.

Mga katangian ng biyolohikal

Dahil sa mataas na biological compatibility nito - ang kakayahang makibagay sa mga nabubuhay na tisyu nang hindi nagiging sanhi ng pangangati o pagtanggi ng katawan - malawak na ginagamit ang tantalum sa medisina, pangunahin sa reconstructive surgery - upang maibalik ang katawan ng tao. Ang mga manipis na plato ng tantalum ay ginagamit para sa pinsala sa bungo - isinasara nila ang mga break sa bungo. Alam ng medisina ang isang kaso kung saan ang isang artipisyal na tainga ay ginawa mula sa isang tantalum plate, at ang balat na inilipat mula sa hita ay nag-ugat nang mahusay at mabilis na sa lalong madaling panahon ang artipisyal na organ ay hindi na makilala mula sa tunay. Ang mga tantalum thread ay ginagamit upang ibalik ang nasirang tissue ng kalamnan. Gumagamit ang mga surgeon ng mga tantalum plate upang i-fasten ang mga dingding ng cavity ng tiyan pagkatapos ng operasyon. Kahit na ang mga daluyan ng dugo ay maaaring konektado gamit ang mga tantalum paper clip. Ang mga network na ginawa mula sa natatanging materyal na ito ay ginagamit sa paggawa ng mga prostheses sa mata. Ang mga sinulid na gawa sa metal na ito ay ginagamit upang palitan ang mga litid at kahit na tahiin ang mga hibla ng nerve.

Hindi gaanong kalat ang paggamit ng tantalum pentoxide Ta 2 O 5 - ang halo nito na may isang maliit na halaga ng iron trioxide ay iminungkahi na gamitin upang mapabilis ang pamumuo ng dugo.

Sa nakalipas na dekada, isang bagong sangay ng medisina ang umuunlad, batay sa paggamit ng mga short-range na static electric field upang pasiglahin ang mga positibong biological na proseso sa katawan ng tao. Bukod dito, ang mga patlang ng kuryente ay nabuo hindi dahil sa tradisyunal na mga pinagmumulan ng enerhiya ng kuryente na may mga mains o supply ng kuryente ng baterya, ngunit dahil sa mga autonomously functioning electret coatings (isang dielectric na nagpapanatili ng isang hindi nabayarang singil sa kuryente sa loob ng mahabang panahon), na inilapat sa mga implant para sa iba't ibang layunin, malawakang. ginagamit sa medisina.

Sa kasalukuyan, ang mga positibong resulta mula sa paggamit ng mga electret films ng tantalum pentoxide ay nakuha sa mga sumusunod na lugar ng gamot: maxillofacial surgery (ang paggamit ng mga implant na pinahiran ng Ta 2 O 5 ay nag-aalis ng paglitaw ng mga nagpapaalab na proseso at binabawasan ang oras ng pagpapagaling ng implant) ; orthopaedic dentistry (coating dentures na gawa sa acrylic plastics na may film ng tantalum pentoxide ay nag-aalis ng lahat ng posibleng pathological manifestations na dulot ng intolerance sa acrylates); pagtitistis (paggamit ng isang electret applicator sa paggamot ng mga depekto ng balat at nag-uugnay na tissue sa mga pangmatagalang proseso ng di-pagpapagaling na sugat, bedsores, neurotrophic ulcers, thermal injuries); traumatology at orthopedics (pagpabilis ng pag-unlad ng bone tissue sa paggamot ng mga bali at sakit ng musculoskeletal system ng tao sa ilalim ng impluwensya ng isang static na field na nilikha ng isang electret coating film).

Ang lahat ng mga natatanging pang-agham na pag-unlad ay naging posible salamat sa gawaing pang-agham ng mga espesyalista mula sa St. Petersburg State Electrotechnical University (LETI).

Bilang karagdagan sa mga lugar na nakalista sa itaas kung saan ang mga natatanging tantalum pentoxide coatings ay ginagamit na o ipinakilala, may mga pag-unlad na nasa pinakaunang yugto. Kabilang dito ang mga pag-unlad para sa mga sumusunod na lugar ng medisina: cosmetology (paggawa ng isang materyal batay sa tantalum pentoxide coatings, na papalit sa "mga gintong sinulid"); pagtitistis sa puso (paglalapat ng mga electret film sa panloob na ibabaw ng mga artipisyal na daluyan ng dugo, na pumipigil sa pagbuo ng mga clots ng dugo); endoprosthetics (pagbabawas ng panganib ng pagtanggi sa mga prostheses na patuloy na nakikipag-ugnayan sa tissue ng buto). Bilang karagdagan, ang isang surgical instrument na pinahiran ng tantle pentoxide film ay nililikha.

Ito ay kilala na ang tantalum ay napaka-lumalaban sa mga agresibong kapaligiran, bilang ebidensya ng isang bilang ng mga katotohanan. Kaya sa temperatura na 200 °C ang metal na ito ay hindi apektado ng pitumpung porsyentong nitric acid! Sa sulfuric acid sa temperatura na 150 °C, ang tantalum corrosion ay hindi rin sinusunod, at sa 200 °C ang metal corrodes, ngunit sa pamamagitan lamang ng 0.006 mm bawat taon!

May isang kilalang kaso kapag sa isang negosyo na gumamit ng gas na hydrogen chloride, nabigo ang mga hindi kinakalawang na asero pagkalipas lamang ng ilang buwan. Gayunpaman, sa sandaling ang bakal ay pinalitan ng tantalum, kahit na ang mga manipis na bahagi (0.3...0.5 mm ang kapal) ay naging halos hindi tiyak - ang kanilang buhay ng serbisyo ay tumaas sa 20 taon!

Ang Tantalum, kasama ang nickel at chromium, ay malawakang ginagamit bilang isang anti-corrosion coating. Sinasaklaw nito ang mga bahagi ng iba't ibang uri ng hugis at sukat: crucibles, pipe, sheet, rocket nozzle at marami pang iba. Bukod dito, ang materyal na kung saan inilapat ang tantalum coating ay maaaring magkakaiba: bakal, tanso, grapayt, kuwarts, salamin at iba pa. Ang pinaka-interesante ay ang tigas ng tantalum coating ay tatlo hanggang apat na beses na mas mataas kaysa sa tigas ng technical tantalum sa annealed form!

Dahil sa ang katunayan na ang tantalum ay isang napakahalagang metal, ang paghahanap para sa mga hilaw na materyales nito ay nagpapatuloy ngayon. Natuklasan ng mga mineralogist na ang mga ordinaryong granite, bilang karagdagan sa iba pang mahahalagang elemento, ay naglalaman din ng tantalum. Ang isang pagtatangka na kunin ang tantalum mula sa mga granite na bato ay ginawa sa Brazil, nakuha ang metal, ngunit ang naturang pagkuha ay hindi umabot sa isang pang-industriya na sukat - ang proseso ay naging napakamahal at kumplikado.

Ang mga modernong electrolytic tantalum capacitor ay matatag, maaasahan at matibay. Ang mga miniature capacitor na ginawa mula sa materyal na ito, na ginagamit sa iba't ibang mga elektronikong sistema, bilang karagdagan sa mga pakinabang sa itaas, ay may isang natatanging kalidad: maaari nilang isagawa ang kanilang sariling pag-aayos sa kanilang sarili! Paano ito nangyayari? Ipagpalagay na ang integridad ng pagkakabukod ay nasira dahil sa isang pagbaba ng boltahe o para sa isa pang dahilan - agad na nabuo muli ang isang insulating oxide film sa lugar ng pagkasira, at ang kapasitor ay patuloy na gumagana na parang walang nangyari!

Walang alinlangan, ang terminong "matalinong metal", na lumitaw sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, iyon ay, isang metal na tumutulong sa mga matalinong makina na gumana, ay maaaring italaga sa tantalum.

Sa ilang mga lugar, ang tantalum ay pumapalit at kung minsan ay nakikipagkumpitensya pa sa platinum! Kaya, sa gawaing alahas, madalas na pinapalitan ng tantalum ang isang mas mahal na marangal na metal sa paggawa ng mga pulseras, mga kaso ng relo at iba pang alahas. Sa ibang lugar, matagumpay na nakikipagkumpitensya ang tantalum sa platinum - ang mga karaniwang balanseng analytical na ginawa mula sa metal na ito ay hindi mas mababa sa kalidad kaysa sa mga platinum.

Bilang karagdagan, pinapalitan ng tantalum ang mas mahal na iridium sa paggawa ng mga nibs para sa mga awtomatikong panulat.

Dahil sa mga natatanging katangian ng kemikal nito, natagpuan ng tantalum ang aplikasyon bilang isang materyal para sa mga cathode. Kaya, ang mga tantalum cathode ay ginagamit sa electrolytic separation ng ginto at pilak. Ang kanilang halaga ay nakasalalay sa katotohanan na ang sediment ng mga marangal na metal ay maaaring hugasan ng aqua regia, na hindi nakakapinsala sa tantalum.

Tiyak na masasabi ng isang tao ang katotohanan na mayroong isang bagay na sinasagisag, kung hindi mystical, sa katotohanan na ang Swedish chemist na si Ekeberg, na sinusubukang ibabad ang isang bagong sangkap na may mga acid, ay tinamaan ng "uhaw" nito at binigyan ng pangalan ang bagong elemento sa karangalan ng mythical villain na pumatay sa sarili niyang anak at nagtaksil sa mga diyos. At makalipas ang dalawang daang taon, ang elementong ito ay may kakayahang literal na "pananahi" ng isang tao at kahit na "palitan" ang kanyang mga tendon at nerbiyos! Lumalabas na ang martir, na nahihirapan sa ilalim ng mundo, ay nagbabayad para sa kanyang pagkakasala sa pamamagitan ng pagtulong sa tao, sinusubukan na humingi ng kapatawaran sa mga diyos...

Kwento

Si Tantalus ay isang bayani ng mga sinaunang alamat ng Griyego, isang Lydian o Phrygian na hari, ang anak ni Zeus. Inihayag niya ang mga lihim ng mga diyos ng Olympian, ninakaw ang ambrosia mula sa kanilang kapistahan at tinatrato ang mga Olympian sa isang ulam na inihanda mula sa katawan ng kanyang sariling anak na si Pelops, na kanyang pinatay. Para sa kanyang mga kalupitan, si Tantalus ay hinatulan ng mga diyos ng walang hanggang pagdurusa ng gutom, uhaw at takot sa underworld ng Hades. Mula noon, siya ay nakatayo hanggang sa kanyang leeg sa transparent at malinaw na tubig, ang mga sanga ay nakayuko patungo sa kanyang ulo sa ilalim ng bigat ng mga hinog na prutas. Tanging hindi niya mapawi ang kanyang uhaw o gutom - bumaba ang tubig sa sandaling subukan niyang uminom, at ang mga sanga ay itinaas ng hangin, mula sa mga kamay ng isang gutom na mamamatay. Isang bato ang nakasabit sa ulo ni Tantalus, na maaaring gumuho anumang oras, na pinipilit ang kapus-palad na makasalanan na magpakailanman na magdusa sa takot. Salamat sa alamat na ito, ang pananalitang "Pagdurusa ni Tantalum" ay lumitaw, na nagpapahiwatig ng hindi mabata na pagdurusa, mga ethereal na pagtatangka na palayain ang sarili mula sa pagdurusa. Tila, sa panahon ng hindi matagumpay na mga pagtatangka ng Swedish chemist na si Ekeberg na matunaw ang "lupa" na natuklasan niya noong 1802 sa mga acid at ihiwalay ang isang bagong elemento mula dito, ito ang ekspresyong pumasok sa kanyang isip. Higit sa isang beses naisip ng siyentipiko na malapit na siya sa kanyang layunin, ngunit hindi niya nagawang ihiwalay ang bagong metal sa dalisay nitong anyo. Ito ay kung paano lumitaw ang pangalan ng "martyrdom" ng bagong elemento.

Ang pagtuklas ng tantalum ay malapit na nauugnay sa pagtuklas ng isa pang elemento - niobium, na ipinanganak isang taon na ang nakaraan at orihinal na pinangalanang Columbia, na ibinigay dito ng nakatuklas na Hatchet. Ang elementong ito ay kambal ng tantalum at malapit dito sa ilang mga katangian. Ang kalapit na ito ang naglinlang sa mga chemist, na, pagkatapos ng maraming debate, ay dumating sa maling konklusyon na ang tantalum at columbium ay iisang elemento. Ang maling kuru-kuro na ito ay tumagal ng higit sa apatnapung taon, hanggang noong 1844 ang sikat na Aleman na chemist na si Heinrich Rose, sa panahon ng paulit-ulit na pag-aaral ng mga columbite at tantalites mula sa iba't ibang deposito, ay nagpatunay na ang columbium ay isang malayang elemento. Ang Columbia na pinag-aralan ni Gatchet ay niobium na may mataas na nilalaman ng tantalum, na nagliligaw sa mundong siyentipiko. Bilang parangal sa gayong malapit na relasyon sa pagitan ng dalawang elemento, binigyan ni Rose ang Colombia ng bagong pangalan na Niobium - bilang parangal sa anak na babae ng hari ng Phrygian na si Tantalus Niobia. Bagama't nagkamali din si Rose sa diumano'y pagtuklas ng isa pang bagong elemento, na pinangalanan niyang Pelopius (pagkatapos ng anak ni Tantalus na si Pelops), ang kanyang gawa ay naging batayan para sa isang mahigpit na pagkakaiba sa pagitan ng niobium (Columbium) at tantalum. Lamang, kahit na matapos ang ebidensya ni Rose, ang tantalum at niobium ay nalito sa mahabang panahon. Kaya ang tantalum ay tinawag na columbium, sa Russia columbus. Si Hess, sa kanyang "Principles of Pure Chemistry" hanggang sa ikaanim na edisyon nito (1845), ay nagsasalita lamang ng tantalum, nang hindi binabanggit ang Columbia; Binanggit ni Dvigubsky (1824) ang pangalang tantalium. Ang ganitong mga pagkakamali at reserbasyon ay nauunawaan - ang paraan para sa paghihiwalay ng tantalum at niobium ay binuo lamang noong 1866 ng Swiss chemist na si Marignac, at dahil ang dalisay na elemental na tantalum ay hindi pa umiiral: pagkatapos ng lahat, nakuha ng mga siyentipiko ang metal na ito sa dalisay nitong compact. nabuo lamang noong ika-20 siglo. Ang unang nakakuha ng tantalum metal ay ang German chemist na si von Bolton, at nangyari lamang ito noong 1903. Dati, siyempre, ang mga pagtatangka ay ginawa upang makakuha ng purong tantalum metal, ngunit ang lahat ng mga pagsisikap ng mga chemist ay hindi nagtagumpay. Halimbawa, ang French chemist na si Moissan ay nakakuha ng metal powder, na inaangkin niyang purong tantalum. Gayunpaman, ang pulbos na ito, na nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng tantalum pentoxide Ta 2 O 5 na may carbon sa isang electric furnace, ay hindi purong tantalum ang pulbos na naglalaman ng 0.5% na carbon.

Bilang resulta, ang isang detalyadong pag-aaral ng mga katangian ng physicochemical ng pitumpu't tatlong elemento ay naging posible lamang sa simula ng ikadalawampu siglo. Sa loob ng ilang taon, hindi nakahanap ng praktikal na gamit ang tantalum. Noong 1922 lamang ito magagamit sa mga AC rectifier.

Ang pagiging likas

Ang average na nilalaman ng pitumpu't tatlong elemento sa crust ng lupa (clarke) ay 2.5∙10 -4% sa pamamagitan ng masa. Ang Tantalum ay isang katangian na elemento ng acidic na mga bato - granite at sedimentary shell, kung saan ang average na nilalaman nito ay umabot sa 3.5∙10 -4%, tulad ng para sa ultrabasic at pangunahing mga bato - ang itaas na bahagi ng mantle at ang malalalim na bahagi ng crust ng lupa, ang konsentrasyon ng tantalum doon ay mas mababa: 1 .8∙10 -6%. Ang Tantalum ay nakakalat sa mga bato ng igneous na pinagmulan, gayundin sa biosphere, dahil ito ay isomorphic na may maraming elemento ng kemikal.

Sa kabila ng mababang nilalaman ng tantalum sa crust ng lupa, ang mga mineral nito ay napakalawak - mayroong higit sa isang daan sa kanila, parehong mga mineral na tantalum mismo at mga ores na naglalaman ng tantalum, lahat ng mga ito ay nabuo na may kaugnayan sa aktibidad ng magmatic (tantalite, columbite, loparite, pyrochlore at iba pa). Sa lahat ng mineral, ang kasama ng tantalum ay niobium, na ipinaliwanag ng matinding pagkakatulad ng kemikal ng mga elemento at halos magkaparehong sukat ng kanilang mga ion.

Ang mga tantalum ores mismo ay may ratio na Ta 2 O 5: Nb 2 O 5 ≥1. Ang mga pangunahing mineral ng tantalum ores ay columbite-tantalite (Ta 2 O 5 content 30-45%), tantalite at manganotantalit (Ta 2 O 5 45-80%), wodginite (Ta, Mn, Sn) 3 O 6 (Ta 2 O 5 60-85%), microlite Ca 2 (Ta, Nb) 2 O 6 (F, OH) (Ta 2 O 5 50-80%) at iba pa. Ang Tantalite (Fe, Mn)(Ta, Nb) 2 O 6 ay may ilang uri: ferrotantalite (FeO>MnO), manganotantalit (MnO>FeO). Ang Tantalite ay may iba't ibang kulay mula itim hanggang pula-kayumanggi. Ang mga pangunahing mineral ng tantalum-niobium ores, kung saan, kasama ng niobium, ang mas mahal na tantalum ay nakuha, ay columbite (Ta 2 O 5 5-30%), tantalum-containing pyrochlore (Ta 2 O 5 1-4%) , loparite (Ta 2 O 5 0.4-0.8%), gatchettolite (Ca, Tr, U) 2 (Nb, Ta) 2 O 6 (F, OH)∙nH 2 O (Ta 2 O 5 8-28%), ixiolite (Nb , Ta, Sn, W, Sc) 3 O 6 at ilang iba pa. Ang mga tantalum-niobates na naglalaman ng U, Th, TR ay metamict, mataas ang radioactive at naglalaman ng variable na dami ng tubig; Ang mga polymorphic na pagbabago ay karaniwan. Ang mga tantalum-niobates ay bumubuo ng maliliit na pagpapakalat, ang malalaking alokasyon ay bihira (ang mga kristal ay karaniwang pangunahin para sa loparite, pyrochlore at columbite-tantalite). Kulay itim, maitim na kayumanggi, kayumanggi-dilaw. Karaniwang translucent o bahagyang translucent.

Mayroong ilang mga pangunahing pang-industriya at genetic na uri ng mga deposito ng tantalum ore. Ang mga bihirang-metal na pegmatite ng uri ng natro-lithium ay kinakatawan ng mga zoned vein body na binubuo ng albite, microcline, quartz, at, sa mas mababang lawak, spodumene o petalite. Ang mga bihirang-metal na tantalum-bearing granite (apogranites) ay kinakatawan ng maliliit na stock at domes ng microcline-quartz-albite granite, kadalasang pinayaman sa topaz at lithium micas na naglalaman ng manipis na pagpapakalat ng columbite-tantalite at microlite. Ang mga weathering crust, deluvial-alluvial at alluvial placer na nagmumula kaugnay ng pagkasira ng pegmatites ay naglalaman ng cassiterite at mineral ng columbite-tantalite group. Loparite-bearing nepheline syenites ng lujavrite at foyalite na komposisyon.

Bilang karagdagan, ang mga deposito ng kumplikadong tantalum-niobium ores, na kinakatawan ng mga carbonatites at nauugnay na forsterite-apatite-magnetite na bato, ay kasangkot sa pang-industriyang paggamit; microcline-albite riebeckite alkaline granite at granosyenites at iba pa. Ang ilang tantalum ay nakuha mula sa mga wolframites ng greisen deposits.

Ang pinakamalaking deposito ng mga titanium ores ay matatagpuan sa Canada (Manitoba, Bernick Lake), Australia (Greenbushes, Pilbara), Malaysia at Thailand (tantalum-bearing tin placers), Brazil (Paraiba, Rio Grande do Norte), at ilang African. estado (Zaire, Nigeria, Southern Rhodesia).

Aplikasyon

Natagpuan ng Tantalum ang teknikal na aplikasyon nito na medyo huli - sa simula ng ika-20 siglo ito ay ginamit bilang isang materyal para sa maliwanag na maliwanag na mga filament ng mga electric lamp, na dahil sa kalidad ng metal na ito, tulad ng refractoriness. Gayunpaman, sa lalong madaling panahon nawala ang kahalagahan nito sa lugar na ito, na pinalitan ng mas mura at mas matigas ang ulo tungsten. Ang Tantalum ay muling naging "hindi angkop sa teknikal" hanggang sa ikadalawampu ng ika-20 siglo, nang magsimula itong magamit sa mga alternating current rectifier (tantalum, na pinahiran ng isang oxide film, pumasa sa kasalukuyang sa isang direksyon lamang), at isang taon mamaya - sa mga radio tubes . Pagkatapos kung saan ang metal ay nakakuha ng pagkilala at sa lalong madaling panahon ay nagsimulang masakop ang higit pa at higit pang mga bagong lugar ng industriya.

Sa kasalukuyan, dahil sa mga natatanging katangian nito, ang tantalum ay ginagamit sa electronics (paggawa ng mga capacitor na may mataas na tiyak na kapasidad). Humigit-kumulang isang-kapat ng produksyon ng tantalum sa mundo ang napupunta sa mga industriyang elektrikal at vacuum. Dahil sa mataas na chemical inertness ng parehong tantalum mismo at ang oxide film nito, ang mga electrolytic tantalum capacitor ay napakatatag sa operasyon, maaasahan at matibay: ang kanilang buhay ng serbisyo ay maaaring umabot ng higit sa labindalawang taon. Sa radio engineering, ang tantalum ay ginagamit sa radar equipment. Ang Tantalum mini capacitors ay ginagamit sa mga radio transmitters, radar installations at iba pang electronic system.

Ang pangunahing mamimili ng tantalum ay metalurhiya, na gumagamit ng higit sa 45% ng metal na ginawa. Ang Tantalum ay aktibong ginagamit bilang isang elemento ng haluang metal sa mga espesyal na bakal - napakalakas, lumalaban sa kaagnasan, lumalaban sa init. Ang pagdaragdag ng elementong ito sa maginoo na chromium steels ay nagpapataas ng kanilang lakas at nagpapababa ng brittleness pagkatapos ng hardening at annealing. Ang produksyon ng heat-resistant alloys ay isang malaking pangangailangan para sa rocket at space technology. Sa mga kaso kung saan ang mga rocket nozzle ay pinalamig ng likidong metal na maaaring magdulot ng kaagnasan (lithium o sodium), imposibleng gawin nang walang tantalum-tungsten alloy. Bilang karagdagan, ang mga heater para sa mga vacuum furnace na may mataas na temperatura, heater, at mixer ay gawa sa mga bakal na lumalaban sa init. Ang Tantalum carbide (melting point 3,880 °C) ay ginagamit sa paggawa ng mga matitigas na haluang metal (mga halo ng tungsten at tantalum carbide - mga grado na may TT index, para sa pinakamahirap na kondisyon ng metalworking at rotary impact drilling ng pinakamalakas na materyales (bato, composite ).

Ang mga bakal na pinaghalo na may tantalum ay malawakang ginagamit, halimbawa sa chemical engineering. Pagkatapos ng lahat, ang mga naturang haluang metal ay may pambihirang paglaban sa kemikal, sila ay malagkit, lumalaban sa init at lumalaban sa init, salamat sa mga katangiang ito na ang tantalum ay naging isang kailangang-kailangan na materyal na istruktura para sa industriya ng kemikal. Ang kagamitan sa tantalum ay ginagamit sa paggawa ng maraming mga acid: hydrochloric, sulfuric, nitric, phosphoric, acetic, pati na rin ang bromine, chlorine at hydrogen peroxide. Ang mga coil, distiller, valve, mixer, aerator at marami pang ibang bahagi ng chemical apparatus ay ginawa mula dito. Minsan - buong device. Ang mga tantalum cathode ay ginagamit sa electrolytic separation ng ginto at pilak. Ang bentahe ng mga cathode na ito ay ang mga deposito ng ginto at pilak ay maaaring hugasan ng aqua regia, na hindi nakakapinsala sa tantalum.

Bilang karagdagan, ang tantalum ay ginagamit sa paggawa ng instrumento ( X-ray equipment, control instruments, diaphragms); sa medisina (materyal para sa reconstructive surgery); sa nuclear energy - bilang heat exchanger para sa nuclear energy systems (tantalum ang pinaka-stable sa lahat ng metal sa superheated melts at cesium-133 vapors). Ang mataas na kakayahan ng tantalum na sumipsip ng mga gas ay ginagamit upang mapanatili ang mataas na vacuum (electric vacuum device).

Sa mga nagdaang taon, ang tantalum ay ginamit bilang isang materyal na alahas dahil sa kakayahang bumuo ng matibay na mga pelikulang oksido ng anumang kulay sa ibabaw.

Ang mga tantalum compound ay malawakang ginagamit din. Ang Tantalum pentoxide ay ginagamit sa teknolohiyang nuklear upang matunaw ang salamin na sumisipsip ng gamma radiation. Ang potasa fluorotantalate ay ginagamit bilang isang katalista sa paggawa ng sintetikong goma. Ang tantalum pentoxide ay gumaganap din ng parehong papel kapag gumagawa ng butadiene mula sa ethyl alcohol.

Produksyon

Ito ay kilala na ang mga ores na naglalaman ng tantalum ay bihira at mahirap sa elementong ito. Ang pangunahing hilaw na materyales para sa paggawa ng tantalum at mga haluang metal nito ay tantalite at loparite concentrates na naglalaman lamang ng 8% Ta 2 O 5 at higit sa 60% Nb 2 O 5. Bilang karagdagan, kahit na ang mga ores na naglalaman lamang ng sandaang bahagi ng isang porsyento (Ta, Nb) 2 O 5 ay pinoproseso!

Ang teknolohiya ng produksyon ng tantalum ay medyo kumplikado at isinasagawa sa tatlong yugto: pagbubukas o agnas; paghihiwalay ng tantalum mula sa niobium at pagkuha ng kanilang mga purong kemikal na compound; pagbawi at pagpino ng tantalum.

Ang pagbubukas ng tantalum concentrate, sa madaling salita, ang pagkuha ng tantalum mula sa mga ores ay isinasagawa gamit ang alkalis (fusion) o gamit ang hydrofluoric acid (decomposition) o pinaghalong hydrofluoric at sulfuric acid. Pagkatapos nito ay lumipat sila sa ikalawang yugto ng produksyon - pagkuha ng pagkuha at paghihiwalay ng tantalum at niobium. Ang huling gawain ay napakahirap dahil sa pagkakapareho ng mga kemikal na katangian ng mga metal na ito at ang halos magkaparehong sukat ng kanilang mga ion. Hanggang kamakailan lamang, ang mga metal ay pinaghiwalay lamang sa pamamaraang iminungkahi noong 1866 ng Swiss chemist na si Marignac, na sinamantala ang iba't ibang solubility ng potassium fluorotantalate at potassium fluoroniobate sa dilute hydrofluoric acid. Ang modernong industriya ay gumagamit ng ilang mga paraan para sa paghihiwalay ng tantalum at niobium: pagkuha ng mga organikong solvent, pumipili na pagbawas ng niobium pentachloride, fractional crystallization ng mga kumplikadong fluoride salts, paghihiwalay gamit ang mga resin ng palitan ng ion, pagwawasto ng mga klorido. Sa kasalukuyan, ang pinakakaraniwang ginagamit na paraan ng paghihiwalay (ito rin ang pinaka-advanced) ay ang pagkuha mula sa mga solusyon ng tantalum at niobium fluoride compound na naglalaman ng hydrofluoric at sulfuric acids. Kasabay nito, ang tantalum at niobium ay dinadalisay din mula sa mga dumi ng iba pang mga elemento: silikon, titanium, bakal, mangganeso at iba pang mga kaugnay na elemento. Tulad ng para sa loparite ores, ang kanilang mga concentrates ay pinoproseso gamit ang chlorine method upang makabuo ng condensate ng tantalum at niobium chlorides, na higit na pinaghihiwalay ng rectification. Ang paghihiwalay ng pinaghalong chlorides ay binubuo ng mga sumusunod na yugto: paunang pagwawasto (paghihiwalay ng tantalum at niobium chlorides mula sa mga kasamang impurities ay nangyayari), pangunahing pagwawasto (upang makakuha ng purong NbCl 5 at TaCl 5 concentrate) at panghuling pagwawasto ng tantalum fraction (sa kumuha ng purong TaCl 5). Kasunod ng paghihiwalay ng mga kaugnay na metal, ang yugto ng tantalum ay pina-precipitate at dinadalisay upang makagawa ng potassium fluorotantalate ng tumaas na kadalisayan (gamit ang KCl).

Ang tantalum metal ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga high-purity compound nito, kung saan maaaring gamitin ang ilang mga pamamaraan. Ito ay alinman sa pagbawas ng tantalum mula sa pentoxide na may soot sa temperatura na 1800-2000 ° C (carbothermic method), o ang pagbabawas ng potassium fluorotantalate na may sodium kapag pinainit (sodium thermal method), o electrochemical reduction mula sa isang melt na naglalaman ng potassium fluorotantalate at tantalum oxide (electrolytic method). Sa isang paraan o iba pa, ang metal ay nakuha sa anyo ng pulbos na may kadalisayan ng 98-99%. Upang makakuha ng metal sa mga ingot, ito ay sintered sa anyo ng mga pre-compressed billet mula sa pulbos. Ang sintering ay nangyayari sa pamamagitan ng pagpasa ng kasalukuyang sa temperatura na 2,500–2,700 °C o sa pamamagitan ng pagpainit sa vacuum sa 2,200–2,500 °C. Pagkatapos nito, ang kadalisayan ng metal ay tumataas nang malaki, nagiging katumbas ng 99.9-99.95%.

Para sa karagdagang pagpino at paggawa ng mga tantalum ingots, ginagamit ang electric vacuum melting sa mga arc furnace na may consumable electrode, at para sa mas malalim na pagpino, ginagamit ang electron beam melting, na makabuluhang binabawasan ang nilalaman ng mga impurities sa tantalum, pinatataas ang ductility nito at binabawasan ang temperatura. ng paglipat sa isang malutong na estado. Ang Tantalum ng naturang kadalisayan ay nagpapanatili ng mataas na ductility sa mga temperatura na malapit sa absolute zero! Ang ibabaw ng isang tantalum ingot ay natunaw (upang ibigay ang mga kinakailangang katangian sa ibabaw ng ingot) o naproseso sa isang lathe.

Mga katangiang pisikal

Sa simula lamang ng ika-20 siglo nakuha ng mga siyentipiko ang kanilang mga kamay sa purong tantalum na metal at nagawang pag-aralan nang detalyado ang mga katangian ng mapusyaw na kulay-abo na metal na ito na may bahagyang mala-bughaw na tint. Anong mga katangian mayroon ang elementong ito? Tiyak, ang tantalum ay isang mabigat na metal: ang density nito ay 16.6 g/cm 3 sa 20 ° C (para sa paghahambing, ang bakal ay may density na 7.87 g/cm 3, ang density ng lead ay 11.34 g/cm 3) at para sa pagdadala ng isa. metro kubiko Ang elementong ito ay mangangailangan ng anim na tatlong toneladang trak. Ang mataas na lakas at katigasan ay pinagsama sa mahusay na mga katangian ng plastik. Ang purong tantalum ay angkop sa pagpoproseso ng makina, madaling natatakan, naproseso sa pinakamanipis na mga sheet (mga 0.04 mm ang kapal) at wire (elastic modulus ng tantalum 190 Hn/m2 o 190·102 kgf/mm2 sa 25 °C). Sa malamig, ang metal ay maaaring iproseso nang walang makabuluhang pagpapatigas sa trabaho at napapailalim sa pagpapapangit na may ratio ng compression na 99% nang walang intermediate na pagpapaputok. Ang paglipat ng tantalum mula sa isang ductile hanggang sa isang malutong na estado ay hindi sinusunod kahit na ito ay pinalamig hanggang -196 °C. Ang tensile strength ng annealed high purity tantalum ay 206 MN/m2 (20.6 kgf/mm2) sa 27 °C at 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) sa 490 °C; relatibong pagpahaba 36% (sa 27 °C) at 20% (sa 490 °C). Ang Tantalum ay may body-centered cubic lattice (a = 3.296 A); atomic radius 1.46 A, ionic radii Ta 2+ 0.88 A, Ta 5+ 0.66 A.

Tulad ng nabanggit kanina, ang tantalum ay isang napakatigas na metal (ang Brinell hardness ng mga tantalum sheet sa annealed state ay 450-1250 MPa, sa deformed state 1250-3500 MPa). Bukod dito, posible na madagdagan ang katigasan ng metal sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang bilang ng mga impurities dito, halimbawa carbon o nitrogen (ang Brinell tigas ng isang tantalum sheet pagkatapos sumisipsip ng mga gas sa panahon ng pag-init ay tumataas sa 6000 MPa). Bilang resulta, ang mga interstitial impurities ay nag-aambag sa pagtaas ng katigasan ng Brinell, lakas ng makunat, at lakas ng ani, ngunit binabawasan nila ang mga katangian ng plasticity at pinatataas ang malamig na brittleness sa madaling salita, ginagawa nilang malutong ang metal. Ang iba pang katangian ng pitumpu't tatlong elemento ay ang mataas na thermal conductivity nito, sa 20–100 °C ang halagang ito ay 54.47 W/(m∙K) o 0.13 cal/(cm·sec·°C) at refractoriness (marahil ang pinaka isang mahalagang pisikal na pag-aari ng tantalum) - natutunaw ito sa halos 3,000 °C (mas tiyak, sa 2,996 °C), pangalawa lamang sa tungsten at rhenium. Ang boiling point ng tantalum ay napakataas din: 5,300 °C.

Tulad ng iba pang pisikal na katangian ng tantalum, ang tiyak na init nito sa mga temperatura mula 0 hanggang 100 °C ay 0.142 kJ/(kg K) o 0.034 cal/(g °C); ang koepisyent ng temperatura ng linear expansion ng tantalum ay 8.0·10 -6 (sa temperaturang 20–1,500 °C). Ang electrical resistivity ng pitumpu't tatlong elemento sa 0 °C ay 13.2 10 -8 ohm m, sa 2000 °C 87 10 -8 ohm m. Sa 4.38 K ang metal ay nagiging superconductor. Ang Tantalum ay paramagnetic, partikular na magnetic susceptibility 0.849·10 -6 (sa 18 °C).

Kaya, ang tantalum ay may natatanging hanay ng mga pisikal na katangian: mataas na koepisyent ng paglipat ng init, mataas na kakayahang sumipsip ng mga gas, paglaban sa init, refractoriness, tigas, at plasticity. Bilang karagdagan, ito ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na lakas - ito ay nagpapahiram nang maayos sa paggamot ng presyon gamit ang lahat ng umiiral na mga pamamaraan: forging, stamping, rolling, drawing, twisting. Ang Tantalum ay nailalarawan sa pamamagitan ng mahusay na weldability (welding at paghihinang sa argon, helium, o sa vacuum). Bilang karagdagan, ang tantalum ay may pambihirang paglaban sa kemikal at kaagnasan (na may pagbuo ng isang anodic na pelikula), mababang presyon ng singaw at mababang pag-andar ng electron, at, bilang karagdagan, ito ay nakakasama nang maayos sa buhay na tisyu ng katawan.

Mga katangian ng kemikal

Tiyak, ang isa sa mga pinakamahalagang katangian ng tantalum ay ang pambihirang paglaban sa kemikal: sa bagay na ito ito ay pangalawa lamang sa marangal na mga metal, at kahit na hindi palaging. Ito ay lumalaban sa hydrochloric, sulfuric, nitric, phosphoric at organic acids ng lahat ng konsentrasyon (hanggang sa temperatura na 150 ° C). Sa mga tuntunin ng katatagan ng kemikal nito, ang tantalum ay katulad ng salamin - ito ay hindi matutunaw sa mga acid at ang kanilang mga pinaghalong, kahit na ang aqua regia ay hindi natutunaw, laban sa kung saan ang ginto at platinum at isang bilang ng iba pang mahahalagang metal ay walang kapangyarihan. Ang pitumpu't tatlong elemento ay natutunaw lamang sa pinaghalong hydrofluoric at nitric acid. Bukod dito, ang reaksyon sa hydrofluoric acid ay nangyayari lamang sa metal na alikabok at sinamahan ng isang pagsabog. Kahit na sa mainit na hydrochloric at sulfuric acid, ang tantalum ay mas lumalaban kaysa sa kambal nitong kapatid na niobium. Gayunpaman, ang tantalum ay hindi gaanong lumalaban sa alkalis - ang mga mainit na solusyon ng caustic alkalis ay nakakasira sa metal. Ang mga asin ng mga tantalic acid (tantalates) ay ipinahayag ng pangkalahatang formula: xMe 2 O yTa 2 O 5 H 2 O, kabilang dito ang metatantalates MeTaO 3, orthotantalates Me 3 TaO 4, mga asin tulad ng Me 5 TaO 5, kung saan ang Me ay isang alkali metal ; sa pagkakaroon ng hydrogen peroxide, ang mga pertantalates ay nabuo din. Ang pinakamahalagang alkali metal tatalates ay KTaO 3 at NaTaO 3; ang mga asing-gamot na ito ay ferroelectrics.

Ang mataas na resistensya ng kaagnasan ng tantalum ay ipinahiwatig din sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan nito sa atmospheric oxygen, o sa halip, ang mataas na pagtutol nito sa impluwensyang ito. Ang metal ay nagsisimulang mag-oxidize lamang sa 280 °C, na natatakpan ng isang proteksiyon na pelikula ng Ta 2 O 5 (tantalum pentoxide ay ang tanging matatag na metal oxide), na nagpoprotekta sa metal mula sa pagkilos ng mga kemikal na reagents at pinipigilan ang daloy ng electric current. mula sa metal hanggang sa electrolyte. Gayunpaman, sa pagtaas ng temperatura hanggang 500 ° C, ang oxide film ay unti-unting nagiging porous, delaminates at humiwalay sa metal, na nag-aalis sa ibabaw ng protective layer laban sa corrosion. Samakatuwid, ipinapayong magsagawa ng paggamot sa mainit na presyon sa isang vacuum, dahil sa hangin ang metal ay nag-oxidize sa isang makabuluhang lalim. Ang pagkakaroon ng nitrogen at oxygen ay nagpapataas ng katigasan at lakas ng tantalum, habang sabay na binabawasan ang ductility nito at ginagawang malutong ang metal, at, tulad ng nabanggit kanina, ang tantalum ay bumubuo ng isang solidong solusyon at oxide Ta 2 O 5 na may oxygen (na may pagtaas sa O 2 na nilalaman sa tantalum, isang matalim na pagtaas sa mga katangian ng lakas ay nangyayari at isang malakas na pagbaba sa kalagkitan at paglaban sa kaagnasan). Ang Tantalum ay tumutugon sa nitrogen upang bumuo ng tatlong yugto - isang solidong solusyon ng nitrogen sa tantalum, tantalum nitride: Ta 2 N at TaN - sa hanay ng temperatura mula 300 hanggang 1,100 ° C. Posibleng maalis ang nitrogen at oxygen sa tantalum sa ilalim ng mataas na mga kondisyon ng vacuum (sa mga temperatura na higit sa 2,000 °C).

Ang Tantalum ay tumutugon nang mahina sa hydrogen hanggang sa pinainit sa 350 °C; Ang parehong pag-init sa isang vacuum (mahigit sa 800 °C) ay nakakatulong upang maalis ang hydrogen, kung saan ang mga mekanikal na katangian ng tantalum ay naibalik at ang hydrogen ay ganap na naalis.

Ang fluorine ay kumikilos sa tantalum na nasa temperatura ng silid, at ang hydrogen fluoride ay tumutugon din sa metal. Ang dry chlorine, bromine at iodine ay may kemikal na epekto sa tantalum sa temperaturang 150 °C pataas. Ang klorin ay nagsisimulang aktibong makipag-ugnayan sa metal sa temperatura na 250 °C, bromine at yodo sa temperatura na 300 °C. Nagsisimulang makipag-ugnayan ang Tantalum sa carbon sa napakataas na temperatura: 1,200–1,400 °C, at ang pagbuo ng refractory tantalum carbide ay nangyayari, na lubhang lumalaban sa mga acid. Ang Tantalum ay pinagsama sa boron upang bumuo ng mga boride - solid, refractory compound na lumalaban sa mga epekto ng aqua regia. Ang Tantalum ay bumubuo ng tuluy-tuloy na solidong solusyon na may maraming metal (molybdenum, niobium, titanium, tungsten, vanadium at iba pa). Ang Tantalum ay bumubuo ng mga limitadong solidong solusyon na may ginto, aluminyo, nikel, beryllium at silikon. Ang Tantalum ay hindi bumubuo ng anumang mga compound na may magnesium, lithium, potassium, sodium at ilang iba pang mga elemento. Ang purong tantalum ay lumalaban sa maraming likidong metal (Na, K, Li, Pb, U-Mg at Pu-Mg na mga haluang metal).

Ang Tantalum ay isang pilak-puting metal na may mataas na punto ng pagkatunaw. Ang figure na ito ay 3017 degrees Celsius. Ang Tantalum ay may mataas na halaga para sa modernong industriya, dahil ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng katigasan, ngunit sa parehong oras ito ay ductile tulad ng ginto. Ang metal ay napatunayang mabuti sa machining;

Ang Tantalum ay unang natuklasan ng Swedish chemist na si A.G. Ekeberg. Ang mineral na ito ay bahagi ng dalawang mineral na natagpuan sa Finland at Sweden. Noong panahong iyon, walang nakitang paraan na magpapahintulot na makuha ang metal na ito sa dalisay nitong anyo. Ang metal ay nagsimulang minahan sa isang pang-industriya na sukat na medyo kamakailan - noong 1922.

Ang Tantalum ay may mahusay na mga katangian ng paramagnetic. Ang purong metal ay hindi tumutugon sa alkalis, organic at inorganic acids. Ang oksihenasyon ng tantalum sa hangin ay nangyayari sa mga temperatura na higit sa 250 degrees Celsius. Kung pinag-uusapan natin ang paglaban sa kemikal nito sa mga reagents, kung gayon sa bagay na ito ay katulad ito ng salamin.

Pagmimina at produksyon ng tantalum

Ang Tantalum ay inuri bilang isang bihirang metal. Sa kalikasan, umiiral ito sa anyo ng mga isotopes - matatag at radioactive. Sa ngayon, humigit-kumulang dalawampung tantalum mineral at humigit-kumulang animnapung mineral na naglalaman ng metal na ito ay nakahiwalay. Ang pinakamalaking deposito ng tantalum ay natuklasan sa Australia. Ang mineral na ito ay minahan din sa China, France, CIS countries, Brazil, at Canada. Ang rehiyon ng Murmansk ay gumagawa ng karamihan ng tantalum, na natuklasan sa mga deposito ng Russian Federation.

Ang Tantalum ay may medyo kumplikadong teknolohiya ng produksyon. Upang makuha ito, higit sa tatlong libong tonelada ng mineral ang naproseso, dahil sa kung saan ang metal ay may napakataas na halaga, na higit sa $4,500 kada kilo.

Mga aplikasyon ng tantalum

Ang metal ay nakatanggap ng malawak na hanay ng mga gamit. Sa paunang yugto ng produksyon, ito ay pangunahing ginagamit upang makagawa ng wire para sa mga lamp na maliwanag na maliwanag. Sa ngayon, ang isang malawak na hanay ng mga produkto ay ginawa gamit ang metal at mga haluang metal nito. Ang pinakasikat at mataas na hinihiling ay kinabibilangan ng mga kagamitan para sa industriya ng kemikal at mga heat exchanger para sa mga nuclear energy system. Ang tantalum wire ay aktibong ginagamit sa mga cryotron.

Ang metal ay natagpuan ang malawak na aplikasyon sa modernong gamot. Dito ginagamit ito upang makagawa ng wire, foil at mga sheet na inilaan para sa pangkabit ng mga tisyu at nerbiyos at paggawa ng mga prosthesis.

Ang Tantalum ay nasa mataas na demand sa paggawa ng alahas. Sa lugar na ito, ang kakayahang bumuo ng isang matibay na oxide film, na may iridescent na hitsura, ay pinahahalagahan. Ginagamit ang metal sa industriya ng nuklear at militar, kung saan ginagamit ito sa paggawa ng mga armas. Kasama ng hafnium, maaari itong magsilbi bilang perpektong pinagmumulan ng gamma radiation. Sa paggawa ng kagamitan sa aerospace, ginagamit ang titanium berylide, na sikat sa mahusay na katigasan at paglaban sa mga negatibong kadahilanan sa kapaligiran.

Sa hinaharap, ang saklaw ng aplikasyon ng metal na ito ay lalawak pa, dahil mayroon itong mahusay na kemikal at pisikal na mga katangian.

Bumili ng tantalum

Isa sa mga aktibidad ng aming kumpanya ay ang pagbili ng tantalum. Nag-aalok kami ng mga kanais-nais na tuntunin ng pakikipagtulungan. Maaaring ibalik ang mga produkto sa isang collection point o ipadala sa pamamagitan ng koreo.

Tantalum- mapusyaw na kulay-abo na metal na may bahagyang maasul na kulay. Sa mga tuntunin ng refractoriness (titik ng pagkatunaw ng humigit-kumulang 3000°C), ito ay pangalawa lamang sa tungsten at rhenium. Ang mataas na lakas at katigasan ay pinagsama sa mahusay na mga katangian ng plastik. Ang purong tantalum ay angkop para sa iba't ibang mekanikal na pagproseso, madaling naselyohan, at naproseso sa pinakamanipis na mga sheet (mga 0.04 milimetro ang kapal) at wire.

Ang Tantalum ay may body-centered cubic lattice (a = 3.296 Å); atomic radius 1.46 Å, ionic radii Ta 2+ 0.88 Å, Ta 5+ 0.66 Å; density 16.6 g/cm 3 sa 20 °C; t pl 2996 °C; Kip temperatura 5300 °C; tiyak na kapasidad ng init sa 0-100°C 0.142 kJ/(kg K); thermal conductivity sa 20-100 °C 54.47 W/(m K). Temperature coefficient ng linear expansion 8.0·10 -6 (20-1500 °C); tiyak na resistivity ng kuryente sa 0 °C 13.2·10 -8 ohm·m, sa 2000 °С 87·10 -8 ohm·m.

Sa 4.38 K ito ay nagiging isang superconductor. Ang Tantalum ay paramagnetic, partikular na magnetic susceptibility 0.849·10 -6 (18 °C). Ang purong tantalum ay isang ductile metal na maaaring iproseso sa pamamagitan ng presyon sa malamig na walang makabuluhang hardening. Maaari itong ma-deform na may rate ng pagbawas na 99% nang walang intermediate annealing. Ang paglipat ng tantalum mula sa isang ductile hanggang sa isang malutong na estado sa paglamig hanggang -196 °C ay hindi nakita.

Ang elastic modulus ng tantalum ay 190 H/m 2 (190·10 2 kgf/mm 2) sa 25 °C. Ang tensile strength ng annealed high purity Tantalum ay 206 MN/m2 (20.6 kgf/mm2) sa 27 °C at 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) sa 490 °C; relatibong pagpahaba 36% (27 °C) at 20% (490 °C). Ang katigasan ng Brinell ng purong recrystallized tantalum ay 500 Mn/m2 (50 kgf/mm2). Ang mga katangian ng tantalum ay higit na nakasalalay sa kadalisayan nito; Ang mga impurities ng hydrogen, nitrogen, oxygen at carbon ay ginagawang malutong ang metal.