Танта́л вЂ” химический элемент СЃ зарядом СЏРґСЂР° 73, РїСЂРё обычных условиях вЂ” металл серого цвета (СЃРѕ слабым свинцовым оттенком вследствие образования плотной РѕРєСЃРёРґРЅРѕР№ плёнки).

�стория

Тантал открыт РІ 1802 Рі. шведским С…РёРјРёРєРѕРј Рђ. Р“. Р­РєРµР±РµСЂРіРѕРј РІ РґРІСѓС… минералах, найденных РІ Финляндии Рё Швеции. Р’ последующем тантал Рё колумбий считали тождественными. Лишь РІ 1844 Рі. немецкий С…РёРјРёРє Р РѕР·Рµ доказал, что минерал колумбит содержит РґРІР° различных элемента вЂ” РЅРёРѕР±РёР№ Рё тантал.

Пластичный металлический тантал впервые получен немецким учёным Р’. Больтеном РІ 1903 Рі.

Нахождение в природе

Р’ РїСЂРёСЂРѕРґРµ встречается РІ РІРёРґРµ РґРІСѓС… изотопов: стабильного ¹⁸¹РўР° (99,9877 %) Рё радиоактивного СЃ периодом полураспада 10¹² лет ¹⁸⁰РўР° (0,0123 %).

Р�звестно около 20 собственно минералов тантала вЂ” серия колумбит вЂ” танталит, воджинит, лопарит, манганотанталит Рё РґСЂСѓРіРёРµ, Р° также более 60 минералов, содержащих тантал. Р’СЃРµ РѕРЅРё связаны СЃ эндогенным минералообразованием. Р’ минералах тантал всегда находится совместно СЃ ниобием вследствие сходства РёС… физических Рё химических свойств. Тантал вЂ” типично рассеянный элемент, так как изоморфен СЃРѕ РјРЅРѕРіРёРјРё химическими элементами. Месторождения тантала приурочены Рє гранитным пегматитам, карбонатитам Рё щелочным расслоенным интрузиям.

Месторождения

Самые крупные месторождения танталовых руд находятся во Франции, Египте, Таиланде, Китае^[2].

Также есть месторождения танталовых руд в Мозамбике, Австралии, Нигерии^[2].

Крупнейшее мировое месторождение танталовых руд Гринбушес расположено в Австралии в штате Западная Австралия в 250 км к югу от Перта^[3].

Происхождение названия

Элемент назван по имени героя древнегреческой мифологии Тантала, из-за трудностей его получения в чистом виде.

Физические свойства

Обладает высокой температурой плавления (3017 °C), температура кипения 5458 °C, цвет в чистом виде серо-стальной, плотность 16,6, несмотря на твёрдость пластичен, как золото.

Химические свойства

РџСЂРё нормальных условиях тантал малоактивен, РЅР° РІРѕР·РґСѓС…Рµ окисляется лишь РїСЂРё температуре свыше 280 В°C, покрываясь защитной плёнкой Ta₂O₅; СЃ галогенами реагирует РїСЂРё температуре свыше 250 В°C. РџСЂРё нагревании реагирует СЃ РЎ, Р’, Si, P, Se, РўРµ, Рќ₂Рћ, РЎРћ, РЎРћ₂, NO, HCl, H₂S.

Химически чистый тантал исключительно устойчив к действию жидких щелочных металлов, большинства неорганических и органических кислот, а также многих других агрессивных сред (за исключением расплавленных щелочей).

В отношении химической устойчивости к реагентам, тантал подобен стеклу. Тантал нерастворим в кислотах и их смесях, его не растворяет даже царская водка. Растворим только в смеси плавиковой и азотной кислот. Реакция с плавиковой кислотой идет только с пылью металла и сопровождается взрывом. Очень устойчив к воздействию серной кислоты любой концентрации и температуры, устойчив в обескислороженных расплавленных щелочных металлах и перегретых парах их (литий, натрий, калий, рубидий, цезий).

Токсикология

ПДК 5 мг/м³.

Распространённость

Среднее содержание тантала (по массе):

• РІ земной РєРѕСЂРµ 2,4В·10^в€’4 %
• РІ ультраосновных породах 1В·10^в€’6 %
• РІ основных породах 4,8В·10^в€’5 %
• РІ кислых породах 3,5В·10^в€’4 %
• РІ полукислых породах 7В·10^в€’4 %

Получение

Основным сырьём для производства тантала Рё его сплавов служат танталитовые Рё лопаритовые концентраты, содержащие около 8 % РўР°₂Рћ₅, 60 % Рё более Nb₂O₅. Концентраты разлагают кислотами или щелочами, лопаритовые вЂ” хлорируют. Разделение РўР° Рё Nb РїСЂРѕРёР·РІРѕРґСЏС‚ СЃ помощью экстракции. Металлический тантал обычно получают восстановлением Ta₂O₅ углеродом, либо электрохимически РёР· расплавов. Компактный металл РїСЂРѕРёР·РІРѕРґСЏС‚ вакуумно-РґСѓРіРѕРІРѕР№, плазменной плавкой или методом порошковой металлургии.

Стоимость

Стоимость тантала вЂ” 1800—2500$ Р·Р° 1 РєРі (сентябрь 2011)^[4]. РћСЃРѕР±Рѕ чистый тантал (РѕС‚ 99,985 %) имеет цену РїРѕСЂСЏРґРєР° 4500$ Р·Р° 1 РєРі^[5].

Применение

Первоначально использовался для изготовления проволоки для ламп накаливания. Сегодня из тантала и его сплавов изготовляют:

• жаропрочные Рё коррозионностойкие сплавы;
• РєРѕСЂСЂРѕР·РёРѕРЅРЅРѕ-устойчивую аппаратуру для химической промышленности, фильеры, лабораторную РїРѕСЃСѓРґСѓ Рё тигли для получения, плавки, Рё литья редкоземельных элементов, Р° также иттрия Рё скандия;
• теплообменники для ядерно-энергетических систем (тантал наиболее РёР· всех металлов устойчив РІ перегретых расплавах Рё парах цезия);
• РІ С…РёСЂСѓСЂРіРёРё листы, фольгу Рё проволоку РёР· тантала используют для скрепления тканей, нервов, наложения швов, изготовления протезов, заменяющих повреждённые части костей (РІРІРёРґСѓ биологической совместимости);
• карбид тантала (температура плавления 3880 В°C) применяется РІ производстве твёрдых сплавов (смеси карбидов вольфрама Рё тантала вЂ” марки СЃ индексом РўРў, для тяжелейших условий металлообработки Рё ударно-поворотного бурения крепчайших материалов (камень, композиты);
• РІ производстве боеприпасов тантал применяется для изготовления металлической облицовки перспективных кумулятивных зарядов улучшающей бронепробиваемость;
• тантал Рё РЅРёРѕР±РёР№ используют для производства электролитических конденсаторов высокой удельной емкости (РЅРѕ тантал позволяет производить более качественные конденсаторы);
• тантал используется РІ последние РіРѕРґС‹ РІ качестве ювелирного металла, РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ его способностью образовывать РЅР° поверхности прочные пленки РѕРєСЃРёРґР° любого цвета;
• тантал-182 используется РІ ядерно-физических лабораториях РњР’Р”.
• ядерный изомер тантал-180m2, накапливающийся РІ конструкционных материалах атомных реакторов, может наряду СЃ гафнием-178m2 служить источником гамма-лучей Рё энергии РїСЂРё разработке оружия Рё специальных транспортных средств.

Бериллид тантала чрезвычайно тверд Рё устойчив Рє окислению РЅР° РІРѕР·РґСѓС…Рµ РґРѕ 1650 В°C, применяется РІ авиакосмической технике.

Пятиокись тантала используется РІ атомной технике для варки стекла поглощающего гамма-излучение. РћРґРёРЅ РёР· наиболее широко применяемых составов такого стекла: кремния РґРІСѓРѕРєРёСЃСЊ вЂ” 2 %, РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґ свинца (глет) вЂ” 82 %, РѕРєСЃРёРґ Р±РѕСЂР° вЂ” 14 %, пятиокись тантала вЂ” 2 %.

См. также

• Колумбит-танталит (колтан)

Примечания