Vetitë fizike dhe kimike të tantalit. A e dini se si vetitë kimike të tantalit

Zhvillimi i shpejtë i teknologjive moderne sot sigurisht që lidhet me përdorimin e materialeve dhe substancave efektive që kanë veti dhe veçori mjaft praktike dhe shumë të dobishme.

Nga ky këndvështrim, ia vlen t'i kushtohet vëmendje një elementi kimik të tillë unik si tantal. Dhe kjo nuk është për t'u habitur, sepse falë karakteristikave të tij të forcës, sot përdorimi i tantalit po bëhet mjaft i rëndësishëm në shumë fusha të industrisë.

Për të zgjeruar horizontet e një personi mesatar në këtë temë, ne do të përshkruajmë në detaje vetitë fizike dhe kimike të tantalit dhe do të flasim se ku përdoret me shumë sukses ky metal sot.

Karakteristikat teknike të tantalit

Para së gjithash, vlen të kuptohet se tantali është një metal gri me një nuancë të shndritshme që mund të përpunohet lehtësisht mekanikisht.

Ndër veçoritë e metalit, vlen të përmendet një numër i aspekteve të rëndësishme të mëposhtme:

• numri i serisë në tabelën periodike - 73;
• pesha atomike - 180;
• dendësia e substancës është 60 g/cm3;
• pika e shkrirjes - 3015 0 C;
• Pika e vlimit të substancës është 5300 0 C.

Karakteristikat e metaleve

Për shkak të këtyre karakteristikave, tantal padyshim ka këto karakteristika të dobishme:

1. Tantali është një metal zjarrdurues, dhe, si rezultat, elementi ka vetitë e mëposhtme:

• shkalla e vogël e zgjerimit linear;
• nivel i mirë i përçueshmërisë termike;
• forcë e lartë mekanike dhe duktilitet.

1. Ka cilësi të shkëlqyera kundër korrozionit. Vlen të përmendet se tantali në kushte normale është praktikisht inert ndaj ujit të detit, por nëse është i ngopur me oksigjen, atëherë metali në këtë rast vetëm njollos.
2. Tantali ka rezistencë të mirë ndaj llojeve të mëposhtme të kripërave:

• klorur hekuri dhe bakri;
• nitrate;
• sulfate;
• kripërat e acideve organike, megjithatë, me kusht që ato të mos përmbajnë fluor ose fluoride.

1. Tantali fillon të humbasë karakteristikat e tij të forcës kur reagon me fluorin. Vlen gjithashtu të merret në konsideratë fakti që tantali nuk reagon kimikisht me bromin, jodin dhe klorin e lëngshëm nëse nuk arrihet një temperaturë prej 150 0 C.
2. Tantali është mjaft rezistent ndaj efekteve të metaleve të lëngëta me një pikë të ulët shkrirjeje.
3. Tantali ka karakteristika të shkëlqyera qëndrueshmërie në ajër në temperatura deri në 400 0 C, ndërsa një film mbrojtës oksidi shfaqet gjatë ruajtjes ose përpunimit.
4. Tantali i shkrirë me metodën e rrezeve elektronike ka një veti të rritur të plasticitetit, e cila, kur metali deformohet, lejon një shkallë më të madhe ngjeshjeje.
5. Shndërrohet mirë në fletë metalike, e cila i përshtatet mirë falsifikimit.
6. I përshtatet mirë përpunimit gjatë deformimit të ftohtë. Sidoqoftë, duhet të kuptoni që ky metal nuk duhet të deformohet në një gjendje të nxehtë, pasi kur nxehet, tantal fillon të thithë azot, dioksid karboni, oksigjen dhe, si rezultat, materiali bëhet mjaft i brishtë.
7. Një nga operacionet kryesore në përpunimin e tantalit është prerja e materialit në pajisje me shpejtësi të lartë.

Sa i përket lidhjes së pjesëve të tantalit, kjo mund të bëhet në mënyrat e mëposhtme:

• saldim;
• saldim;
• lidhje duke përdorur thumba.

Këtu vlen të merret parasysh fakti se dy metodat e fundit përdoren mjaft rrallë, kështu që cilësia e nyjeve të salduara me tantal mbetet gjithmonë në një nivel të lartë.

Fushat e aplikimit të tantalit

Këto veti bëjnë të mundur përdorimin e gjerë të tij në fusha të ndryshme të industrisë. Le të shënojmë në detaje drejtimet kryesore të përdorimit të një materiali të tillë unik si tantal.

Industria metalurgjike

Metalurgjia është konsumatori kryesor i këtij metali. Industria metalurgjike përbën 45% të prodhimit të tantalit.

Përdorimi kryesor i tantalit qëndron në një sërë aspektesh të rëndësishme të mëposhtme:

• metali është elementi kryesor aliazh në prodhimin e klasave të çelikut rezistente ndaj nxehtësisë dhe kundër korrozionit;
• Karbidi i tantalit është një mbrojtje e besueshme për kallëpet e çelikut në shkritore.

Industria elektrike

Para së gjithash, vlen të përmendet fakti se një e katërta e tantalit të prodhuar në botë përdoret në industrinë elektrike. Dhe kjo nuk është për t'u habitur, sepse llojet e mëposhtme të produkteve elektrike prodhohen duke përdorur këtë metal:

• kondensatorët elektrolitikë të tantalit karakterizohen nga funksionimi i qëndrueshëm;
• përdoret gjerësisht në prodhimin e elementeve strukturorë të llambave si anoda, katoda dhe rrjeta të ngrohura në mënyrë indirekte;
• teli tantal përdoret në prodhimin e pjesëve kriotron, të cilat janë elemente integrale të teknologjisë kompjuterike;
• Ngrohësit për furrat me kushte funksionimi me temperaturë të lartë janë bërë me shumë sukses nga ky metal.

Fakt interesant! Kondensatorët tantal priren të vetë-riparohen. Për shembull, kur u shfaq papritur një tension i lartë, një shkëndijë shkatërroi shtresën izoluese. Në këtë rast, një film oksid izolues formohet menjëherë në vendin e defektit, ndërsa kondensatori do të vazhdojë të funksionojë në modalitetin normal të funksionimit!

Industria kimike

Para së gjithash është e nevojshme të theksohet fakti se 20% e tantalit të përdorur shkon për nevojat e industrisë kimike. Në veçanti, ky metal përdoret në rastet e mëposhtme:

• prodhimi i llojeve të mëposhtme të acideve:

1. nitrogjen;
2. Olyanaya;
3. sulfurik;
4. fosfor;
5. uthull

• prodhimi i peroksidit të hidrogjenit, bromit dhe klorit;
• prodhimi i pajisjeve kimike të llojeve të mëposhtme:

1. aeratorë;
2. impiante distilimi;
3. bobina të llojeve të ndryshme;
4. trazues;
5. valvul

NË industria mjekësore përdoret jo më shumë se 5% e tantalit të nxjerrë në botë. Në mjekësi, ky metal përdoret me shumë sukses në kirurgjinë plastike dhe të kockave, kështu që prej tij bëhen elementë tantal për fiksimin e kockave, qepjen, etj. Kjo arrihet për faktin se tantali nuk dëmton funksionet vitale të trupit dhe nuk irriton indet e gjalla.

(Tantalum; emëruar sipas mbretit mitologjik Frigian Tantalus), Ta-khim. element i grupit V të sistemit periodik të elementeve; në. n. 73, në. m 180,9479. Metal plastik me ngjyrë gri-çeliku me një nuancë kaltërosh. Gjendja më tipike e oksidimit për T. është + 5; Njihen edhe komponime me gjendje oksidimi - 1, + 1, + 2, + 3 dhe + 4 T. Natyrore përbëhet nga izotopi i qëndrueshëm 181Ta dhe izotopi radioaktiv 180Ta me gjysmë jetëgjatësi 1012 vjet. Janë marrë 15 izotope radioaktive. T. u zbulua për herë të parë (1802) nga kimisti suedez A. G. Ekeberg në mineralet e Gadishullit Skandinav. Për shkak të afërsisë fiziko-kimike. Shën në tantal dhe gjithmonë shoqërojnë njëri-tjetrin, dhe ata konsideroheshin prej kohësh identike. Në formën e tij të pastër, T. mori (1903) gjermanisht. kimisti V. von Bolton. Mbrëmja e maturës. Prodhimi i T. filloi në vitin 1922 (SHBA).

Përmbajtja e tantalit në koren e tokës 2< 10-4 %. Т. в природе встречается совместно с ниобием в виде изоморфных танталитов и ниобатов, Известно более 100 минералов, содержащих тантал. Основные из них: колумбит-танталит, микролит, некоторые титановые (напр., ильменорутил). Большинство танталовых руд содержит значительное количествониобия. Кристаллическая решетка Т.объемноцентрированная кубическаяс периодом а - 3,3025 А. Плотность 16,65 г/см9; tпл 2996° С; tкип 53009 С;температурный коэфф. линейного расширения (град): 6,55 х 10-6 (т-ра 0-100° С); 6,6 х 10-6 (т-ра 0-500° С) и 8,0 х 10-6 (т-ра 20-1500° С); коэфф. теплопроводности (при комнатной т-ре) 0,130 кал/см х сек х град. Удельная теплоемкость (кал/г-град): 0,03322 (т-ра 0° С); 0,03364 (т-ра 100° С); 0,03495 (т-ра 400° С); 0,03679 (т-ра 800° С); 0,03873 (т-ра 1200° С); 0,04078 (т-ра 1600° С) и 0,044 (т-ра 2000° С). Удельное электрическое сопротивление (мком х см), 12,4 (т-ра 18° С); 54 (т-ра 1000° С); 71 (т-ра 1500° С) и 87 (т-ра 2000° С). Скрытая теплота плавления 6,9 ккал/молъ; теплота испарения составляет 180 ккал/г-атом. Твердость 90-150 кгс/мм2 при чистоте 99,95-99,9%; твердость после электроннолучевой или зонной плавки 70-90 кгс/мм2, при т-ре 1200° С она составляет 20 кгс/мм2. Предел прочности Т. высокой чистоты 19-23 кгс/мм2; предел текучести 18,4 кгс/мм2; относительное удлинение 36-38%; относительное сужение поперечного сечения около 90%. В зависимости от содержания примесей предел прочности достигает 126 кгс/мм2. С повышением т-ры предел прочности снижается до 5кгс/мм2 при т-ре 1550° С и до 3,6 кгс/мм2 при т-ре 1980° С. Модуль упругости 19 000 кгс/мм2; модуль сдвига 7000 кгс/мм2; коэфф. сжимаемости 0,52-10 6 см2/кгс.

Kalimi nga një gjendje plastike në një gjendje të brishtë nuk u zbulua deri në një temperaturë prej - 250 ° C. Temperatura e rikristalizimit është 1050 - 1500 ° C, në varësi të pastërtisë dhe shkallës së deformimit. Potenciali jonizues 7,3 ± 0,3 eV. Funksioni i punës së elektroneve 4.1 eV. ena Temperatura e kalimit në gjendjen superpërcjellëse është 4,38 K. Seksioni i kapjes termike të neutronit është 21,3 hambar/atom. Tantalum metalik është rezistent ndaj ambienteve më agresive, përfshirë. lugë në "vodka mbretërore". Ai ndërvepron me acidin hidrofluorik, me shkrirjet e alkaleve, me acidet sulfurik dhe ortofosforik mbi temperaturat 50-100° C. Rezistenca e acidit metalik është për shkak të pranisë së një filmi të hollë e të qëndrueshëm të pentoksidit Ta205 në sipërfaqe.

Jonet e fluorit, anhidridi sulfurik dhe shkrirja e alkalit kanë aftësinë të shkatërrojnë një film të tillë. T. thith në sasi të konsiderueshme, dhe. Rezistent ndaj ajrit të ftohtë. Kur nxehet mbi 300°C, fillon të oksidohet dhe në sipërfaqe krijohet një shtresë poroze e pentoksidit T me veti amfoterike, kryesisht. acidike. Me bazat T. pentaoksidi formon kripëra, të cilat janë derivate të acidit hipotetik të tantalit - tantalateve. T. ndërvepron me fluorin në temperaturën e dhomës, me klorin - mbi një temperaturë prej 250°C, me bromin - mbi një temperaturë prej 300°C dhe nuk ndërvepron me jodin deri në një temperaturë të kuqe të nxehtë. dhe gazrat që përmbajnë karbon në një temperaturë prej 1200-1400 ° C ndërveprojnë me temperaturën për të formuar karbide. Në një temperaturë prej ~ 500 ° C, formohen hidride. Tantali nuk ndërvepron me klorurin e gaztë të hidrogjenit deri në temperaturën 400°C, dhe me hidrogjen bromin - deri në temperaturën 375°C. Formon komponime ndërmetalike kryesisht. me metale kalimtare VII-VIII dhe metale Hie - IVe të nëngrupeve të sistemit periodik të elementeve. T. është rezistent ndaj veprimit të disa metaleve të shkrirë, për shembull. bismut - deri në një temperaturë prej 980 ° C, plumb - deri në një temperaturë prej 1000 ° C.

Përpunimi i lëndëve të para të xehes në tantal metalik përfshin prodhimin e koncentrateve që përmbajnë deri në 40-65% Ta2Ob (pasurimi i gravitetit i ndjekur nga ndarja elektromagnetike ose elektrostatike, notimi ose përdorimi i metodave komplekse magnetike-kimike); hapja e koncentrateve (nga shkrirja me alkalet ose zbërthimi i komponimeve, veçanërisht fluori), si rezultat i të cilit tantali dhe substancat shoqëruese fitohen në formën e oksideve, klorureve ose komplekseve të fluorit. kripëra; ndarja e komponimeve të tantalit dhe niobiumit (ekstraktimi i lëngshëm me reagentë organikë, kristalizimi i pjesshëm i përbërjeve komplekse të fluorit, korrigjimi i klorureve, si dhe ndarja duke përdorur rrëshira të shkëmbimit të joneve); marrja e metalit metalik nga komponimet e tij (me elektrolizë të mjediseve të shkrirë të fluorit; reduktimi me natrium nga kripërat komplekse të fluorit, veçanërisht nga K2TaF7; reduktimi i halogjeneve me ashkla magnezi ose natriumi; shpërbërja termike e halogjeneve).

Në mënyrë tipike, tantali merret në formën e pluhurit të tantalit me një pastërti prej 98-99%. Për të marrë metal në një formë kompakte, ata përdorin shkrirjen e boshllëqeve të para-ngjeshur duke kaluar drejtpërdrejt rrymë në një temperaturë prej 2500-2700 ° C ose me ngrohje indirekte në një temperaturë prej 2200-2500 ° C në vakum; në të njëjtën kohë, pastërtia e metalit rritet në 99.9-99.95%. J Për të marrë shufra të mëdha dhe për rafinim, shkrirja elektrike me vakum përdoret në furrat me hark me elektrodë harxhuese dhe në furrat me rreze elektronike. Gjatë procesit të rishkrirjes me vakum, përmbajtja totale e oksigjenit, azotit dhe karbonit reduktohet nga 0,1-0,5 në 0,01-0,05%. Për prodhimin e shufrave me pastërti të lartë dhe prodhimin e kristaleve të vetme, përdoret shkrirja e zonës. Tantali i nënshtrohet përpunimit me presion të ftohtë (falsifikim, rrotullim, stampim, nxjerrje, vizatim), duke prodhuar shufra, tela, fletë, tuba dhe produkte në formë. Për të lehtësuar stresin, gjatë procesit të deformimit të produkteve, pjekja e ndërmjetme kryhet në një vakum të lartë ose në një mjedis të pastruar të gazit inert në një temperaturë prej 1200-1650 ° C. T. ka saldueshmëri të mirë, dhe për këtë arsye lloje të ndryshme saldimi me hark në argon ose përdoren helium, saldimi me rreze elektronike është premtues.

Mundësia e saldimit special. saldimet me masa paraprake. T. mund të lyhet me çelik inoksi dhe me metale e aliazhe zjarrduruese, të përpunuara me prerje (nëse lubrifikohet). Zonat e aplikimit të T. përcaktohen nga një kombinim i favorshëm i pikës së lartë të shkrirjes, duktilitetit, forcës, saldueshmërisë, rezistencës ndaj korrozionit, përçueshmërisë termike, aftësisë për të thithur gazra dhe presionit të ulët të avullit. Sasia kryesore e T. (60-75%) përdoret në teknologjinë e vakumit elektrik: shërben si material për marrës, anoda, rrjeta etj. dhe pjesë tubash elektronikë. Në industrinë elektrike, ngrohësit përdoren për prodhimin e ngrohësve për elementët strukturorë (ekranet, kontaktet, etj.) të furrave që operojnë në temperatura mbi 1700°C në një mjedis vakum ose gaz inert; për prodhimin e kondensatorëve elektrolitikë, ndreqësve.

Rreth 20-30% e metalit përdoret në prodhimin e pjesëve kimike. pajisje. T. është një zëvendësues i platinit në prodhimin e qelqeve laboratorike dhe balancave analitike. Mjetet tjerrëse janë bërë nga T., të cilat përdoren për prodhimin e fijeve artificiale të mëndafshit. T. përdoret si një aditiv aliazh në prodhimin e çeliqeve me qëndrueshmëri të lartë, rezistente ndaj korrozionit dhe rezistent ndaj nxehtësisë dhe çeliqeve speciale. lidhjeve Komponimet e tantalit (për shembull, kripërat komplekse të fluorit) përdoren si katalizatorë pentoksidi i tantalit përdoret në prodhimin e gotave dhe qeramikës me veti të veçanta. Vetitë. Shihni gjithashtu Tantalus.

Karakteristikat e elementeve

Tantali është një metal, por në gjendje oksidimi +5 shfaq veti jo metalike. Pothuajse nuk formon katione, por njihen një numër mjaft i madh i anioneve komplekse, të cilat përfshijnë këtë element.

Vetitë e substancave dhe të përbërjeve të thjeshta

Në gjendjen e tyre të lirë dhe ndërveprimet kimike, anëtarët e nëngrupit VB - tantal - ndryshojnë ndjeshëm nga antimoni dhe bismuti.

Metali - tantal - është shumë refraktar, i fortë dhe kimikisht joaktiv. Kristalizohet në një rrjetë kub me qendër trupin. Aktiviteti kimik është afërsisht i njëjtë me niobiumin.

As, as shumica e acideve nuk kanë ndonjë efekt mbi të. Në ajër, ai është i mbuluar me një shtresë të dendur oksidesh, e cila në temperatura të zakonshme parandalon ndërveprimin e tyre të mëtejshëm edhe me reagentë kimikë aktivë të tillë si., Dhe . Vetëm ngrohja mjaft domethënëse mund ta nxjerrë atë nga një gjendje kaq pasive. Edhe "vodka regia", një përzierje e aftë për t'u tretur, nuk ka asnjë efekt mbi tantalin. Mund të shpërndahet vetëm në një përzierje edhe më të frikshme të acideve hidrofluorike dhe nitrik. Ndërveprimi me hidrogjenin është mjaft i lehtë, por kur këto metale thithin hidrogjenin, nuk formohen komponime specifike. Përbërja e produkteve të ngopura maksimalisht me hidrogjen i afrohet formulës EN, d.m.th., ekziston një atom hidrogjeni për çdo atom metali. Nëse marrim parasysh vetitë e metaleve në një gjendje me gjendje oksidimi +5, duhet të theksohet si vijon: oksidet janë të dendura, të qëndrueshme, inerte. Për sa i përket madhësisë së atomit dhe joneve, tantal dhe niob janë afër njëri-tjetrit. Kjo reflektohet edhe në vetitë e oksideve, temperatura e formimit të të cilave për niobin dhe tantalin është e lartë, siç është pika e shkrirjes së oksideve, dhe oksidet më të larta Nb2Os dhe Ta2O5 janë praktikisht të patretshëm në ujë. Vetitë acidike të hidroksideve janë më të larta se në nëngrupin e titanit dhe zvogëlohen nga vanadium në tantal. Hidroksidi i vanadiumit është një acid i dobët, dhe tantal është një përbërje amfoterike. Meqenëse ky element nuk është i mbushurd -orbitale, që do të thotë se është në gjendje të formojë komponime komplekse. Duke ndërvepruar me një përzierje të acideve nitrik dhe hidrofluorik, ai jep komplekse të tipit H(TaF6].

Marrja dhe përdorimi

Tantali (Ta) është një element me numër atomik 73 dhe peshë atomike 180.948. Është një element i një nëngrupi dytësor të grupit të pestë, periudha e gjashtë e tabelës periodike të Dmitry Ivanovich Mendeleev. Tantali në gjendje të lirë në kushte normale është një metal gri platini me një nuancë pak plumbi, e cila është pasojë e formimit të një filmi oksid (Ta 2 O 5). Tantali është një metal i rëndë, zjarrdurues, mjaft i fortë, por jo i brishtë, në të njëjtën kohë është shumë i lakueshëm, lehtësisht i përpunuar, veçanërisht në formën e tij të pastër.

Në natyrë, tantali gjendet në formën e dy izotopeve: stabil 181 Ta (99,99%) dhe radioaktiv 180 Ta (0,012%) me një gjysmë jetëgjatësi prej 10 12 vjetësh. Nga radioaktivi i marrë artificialisht, 182 Ta (gjysma e jetës 115,1 ditë) përdoret si tregues izotop.

Elementi u zbulua në 1802 nga kimisti suedez A. G. Ekeberg në dy minerale të gjetura në Finlandë dhe Suedi. Ai u emërua sipas heroit të miteve të lashta greke Tantalus për shkak të vështirësisë për ta izoluar. Për një kohë të gjatë, mineralet kolumbite, që përmban kolumbium (niobium) dhe tantalit, që përmban tantal, konsideroheshin të njëjtat. Në fund të fundit, këta dy elementë janë shoqërues të shpeshtë të njëri-tjetrit dhe janë të ngjashëm në shumë mënyra. Ky mendim u konsiderua i saktë për një kohë të gjatë midis kimistëve të të gjitha vendeve, vetëm në 1844 kimisti gjerman Heinrich Rose studioi përsëri kolumbitë dhe tantalitët nga vende të ndryshme dhe gjeti në to një metal të ri, të ngjashëm në vetitë me tantalin. Ishte niobium. Tantali prej metali të pastër plastik u mor për herë të parë nga shkencëtari gjerman W. von Bolton në 1903.

Depozitat kryesore të mineraleve të tantalit ndodhen në Finlandë, vendet skandinave, Amerikën e Veriut, Brazil, Australi, Francë, Kinë dhe një numër vendesh të tjera.

Për shkak të faktit se tantali ka një numër të vetive të vlefshme - duktilitet të mirë, forcë të lartë, saldim, rezistencë ndaj korrozionit në temperatura të moderuara, refraktaritet dhe një sërë cilësish të tjera të rëndësishme - përdorimi i elementit të shtatëdhjetë e tretë është shumë i gjerë. Fushat më të rëndësishme të aplikimit të tantalit janë elektronika dhe inxhinieria mekanike. Përafërsisht një e katërta e prodhimit të tantalit në botë shkon në industrinë elektrike dhe vakum. Në elektronikë, përdoret për prodhimin e kondensatorëve elektrolitikë, anodave të llambave me fuqi të lartë dhe rrjeteve. Në industrinë kimike, tantali përdoret për të bërë pjesë makinerish që përdoren në prodhimin e acideve, sepse ky element ka rezistencë të jashtëzakonshme kimike. Tantali nuk tretet as në një mjedis kaq agresiv kimik si aqua regia! Metalet, të tilla si tokat e rralla, shkrihen në kazanët e tantalit. Ngrohësit për furrat me temperaturë të lartë bëhen prej tij. Për shkak të faktit se tantali nuk ndërvepron me indet e gjalla të trupit të njeriut dhe nuk i dëmton ato, ai përdoret në kirurgji për të mbajtur kockat së bashku gjatë frakturave. Sidoqoftë, konsumatori kryesor i një metali kaq të vlefshëm është metalurgjia (mbi 45%). Vitet e fundit, tantali përdoret gjithnjë e më shumë si një element aliazh në çeliqe speciale - ultra i fortë, rezistent ndaj korrozionit, rezistent ndaj nxehtësisë. Për më tepër, shumë materiale strukturore humbasin shpejt përçueshmërinë termike: në sipërfaqen e tyre formohet një film oksid ose kripe që përçon dobët nxehtësinë. Strukturat e bëra nga tantal dhe lidhjet e tij nuk përballen me probleme të tilla. Filmi oksid i formuar mbi to është i hollë dhe përcjell mirë nxehtësinë, dhe gjithashtu ka veti mbrojtëse kundër korrozionit.

Jo vetëm tantali i pastër është i vlefshëm, por edhe komponimet e tij. Kështu, fortësia e lartë e karabit të tantalit përdoret në prodhimin e veglave karabit për prerjen e metaleve me shpejtësi të lartë. Lidhjet tantal-tungsten u japin rezistencë ndaj nxehtësisë pjesëve të bëra prej tyre.

Vetitë biologjike

Për shkak të përputhshmërisë së tij të lartë biologjike - aftësisë për t'u marrë vesh me indet e gjalla pa shkaktuar acarim ose refuzim nga trupi - tantali ka gjetur përdorim të gjerë në mjekësi, kryesisht në kirurgjinë rindërtuese - për të rivendosur trupin e njeriut. Pllakat e holla të tantalit përdoren për dëmtimin e kafkës - ato mbyllin thyerjet në kafkë. Mjekësia njeh një rast kur një vesh artificial është bërë nga një pllakë tantal, dhe lëkura e transplantuar nga kofsha zuri rrënjë aq mirë dhe shpejt, sa shpejt organi artificial nuk mund të dallohej nga ai real. Fijet e tantalit përdoren për të rivendosur indet e dëmtuara të muskujve. Kirurgët përdorin pllaka tantal për të fiksuar muret e zgavrës së barkut pas operacioneve. Edhe enët e gjakut mund të lidhen duke përdorur kapëse tantal. Rrjetet e bëra nga ky material unik përdoren në prodhimin e protezave të syve. Fijet e bëra nga ky metal përdoren për të zëvendësuar tendinat dhe madje për të qepur së bashku fibrat nervore.

Jo më pak i përhapur është përdorimi i pentoksidit të tantalit Ta 2 O 5 - përzierja e tij me një sasi të vogël të trioksidit të hekurit propozohet të përdoret për të përshpejtuar koagulimin e gjakut.

Gjatë dekadës së fundit, një degë e re e mjekësisë është zhvilluar, e bazuar në përdorimin e fushave elektrike statike me rreze të shkurtër për të stimuluar proceset biologjike pozitive në trupin e njeriut. Për më tepër, fushat elektrike nuk formohen për shkak të burimeve tradicionale të energjisë elektrike me furnizim me energji rrjeti ose baterie, por për shkak të veshjeve elektrike që funksionojnë në mënyrë autonome (një dielektrik që ruan një ngarkesë elektrike të pakompensuar për një kohë të gjatë), të aplikuara në implante për qëllime të ndryshme, gjerësisht. përdoret në mjekësi.

Aktualisht, rezultate pozitive nga përdorimi i filmave elektronikë të pentoksidit të tantalit janë marrë në fushat e mëposhtme të mjekësisë: kirurgjia maksilofaciale (përdorimi i implanteve të veshura me Ta 2 O 5 eliminon shfaqjen e proceseve inflamatore dhe zvogëlon kohën e shërimit të implantit) ; stomatologji ortopedike (veshja e protezave të bëra nga plastika akrilike me një shtresë pentoksidi tantal eliminon të gjitha manifestimet e mundshme patologjike të shkaktuara nga intoleranca ndaj akrilateve); kirurgji (përdorimi i një aplikuesi elektret në trajtimin e defekteve të lëkurës dhe indit lidhës në proceset e plagëve jo-shëruese afatgjata, plagët e shtratit, ulcerat neurotrofike, lëndimet termike); traumatologjia dhe ortopedia (përshpejtimi i zhvillimit të indit kockor në trajtimin e frakturave dhe sëmundjeve të sistemit muskuloskeletor të njeriut nën ndikimin e një fushe statike të krijuar nga një shtresë elektrike).

Të gjitha këto zhvillime unike shkencore u bënë të mundura falë punës shkencore të specialistëve të Universitetit Shtetëror Elektroteknik të Shën Petersburgut (LETI).

Përveç zonave të listuara më sipër, ku veshjet unike të pentoksidit të tantalit tashmë po përdoren ose po futen, ka zhvillime që janë në fazat shumë të hershme. Këto përfshijnë zhvillime për fushat e mëposhtme të mjekësisë: kozmetologjia (prodhimi i një materiali të bazuar në veshjet e pentoksidit të tantalit, i cili do të zëvendësojë "fijet e arta"); kirurgjia kardiake (aplikimi i filmave elektrik në sipërfaqen e brendshme të enëve artificiale të gjakut, duke parandaluar formimin e mpiksjes së gjakut); endoprostetikë (duke ulur rrezikun e refuzimit të protezave që janë në ndërveprim të vazhdueshëm me indin kockor). Përveç kësaj, është duke u krijuar një instrument kirurgjik i veshur me film pentoksidi.

Dihet që tantali është shumë rezistent ndaj mjediseve agresive, siç dëshmohet nga një sërë faktesh. Pra, në një temperaturë prej 200 °C ky metal nuk ndikohet nga acidi nitrik shtatëdhjetë për qind! Në acidin sulfurik në një temperaturë prej 150 °C, korrozioni i tantalit gjithashtu nuk vërehet, dhe në 200 °C metali gërryhet, por vetëm me 0.006 mm në vit!

Ekziston një rast i njohur kur në një ndërmarrje që përdorte gaz klorur hidrogjeni, pjesët prej çeliku inoks dështuan pas vetëm disa muajsh. Sidoqoftë, sapo çeliku u zëvendësua nga tantal, edhe pjesët më të holla (0,3 ... 0,5 mm të trasha) rezultuan të ishin praktikisht të pacaktuara - jeta e tyre e shërbimit u rrit në 20 vjet!

Tantali, së bashku me nikelin dhe kromin, përdoret gjerësisht si një shtresë kundër korrozionit. Ai mbulon pjesë të një larmie të gjerë formash dhe përmasash: enë, tuba, fletë, grykë raketash dhe shumë më tepër. Për më tepër, materiali mbi të cilin aplikohet veshja e tantalit mund të jetë shumë e larmishme: hekur, bakër, grafit, kuarc, qelq dhe të tjerë. Ajo që është më interesante është se ngurtësia e veshjes së tantalit është tre deri në katër herë më e lartë se ngurtësia e tantalit teknik në formë të pjekjes!

Për faktin se tantali është një metal shumë i vlefshëm, kërkimi për lëndët e para të tij vazhdon edhe sot. Mineralogët kanë zbuluar se granitët e zakonshëm, përveç elementëve të tjerë të vlefshëm, përmbajnë edhe tantal. Një përpjekje për të nxjerrë tantalin nga shkëmbinjtë e granitit u bë në Brazil, metali u mor, por nxjerrja e tillë nuk arriti në një shkallë industriale - procesi doli të ishte jashtëzakonisht i shtrenjtë dhe kompleks.

Kondensatorët modernë elektrolitikë tantal janë të qëndrueshëm në funksionim, të besueshëm dhe të qëndrueshëm. Kondensatorët miniaturë të bërë nga ky material, të përdorur në sisteme të ndryshme elektronike, përveç avantazheve të mësipërme, kanë një cilësi unike: ata mund të kryejnë vetë riparimet e tyre! Si ndodh kjo? Supozoni se integriteti i izolimit është dëmtuar për shkak të një rënie të tensionit ose për një arsye tjetër - menjëherë një film oksid izolues formohet përsëri në vendin e prishjes, dhe kondensatori vazhdon të funksionojë sikur të mos kishte ndodhur asgjë!

Pa dyshim, termi "metal i zgjuar", i cili u shfaq në mesin e shekullit të 20-të, domethënë një metal që ndihmon makinat inteligjente të funksionojnë, me të drejtë mund t'i caktohet tantalit.

Në disa zona, tantali zëvendëson dhe ndonjëherë edhe konkurron me platinin! Kështu, në punën e bizhuterive, tantali shpesh zëvendëson një metal fisnik më të shtrenjtë në prodhimin e byzylykëve, kutive të orëve dhe bizhuterive të tjera. Në një zonë tjetër, tantali konkurron me sukses me platinin - balancat analitike standarde të bëra nga ky metal nuk janë inferiorë në cilësi ndaj atyre të platinit.

Përveç kësaj, tantal po zëvendëson iridiumin më të shtrenjtë në prodhimin e majave për stilolapsa automatikë.

Për shkak të vetive kimike unike, tantali ka gjetur aplikim si material për katoda. Kështu, katodat e tantalit përdoren në ndarjen elektrolitike të arit dhe argjendit. Vlera e tyre qëndron në faktin se sedimenti i metaleve fisnike mund të lahet me aqua regia, i cili nuk dëmton tantalin.

Mund të flitet patjetër për faktin se ka diçka simbolike, nëse jo mistike, në faktin se kimisti suedez Ekeberg, duke u përpjekur të ngopte një substancë të re me acide, u godit nga "etja" e tij dhe i dha elementit të ri një emër në nderi i zuzarit mitik që vrau djalin e vet dhe tradhtoi perënditë. Dhe dyqind vjet më vonë doli se ky element është në gjendje të "qepë" fjalë për fjalë një person dhe madje të "zëvendësojë" tendinat dhe nervat e tij! Rezulton se martiri, i lënguar në botën e krimit, shlyen fajin e tij duke ndihmuar njeriun, përpiqet të kërkojë falje nga perënditë...

Histori

Tantali është një hero i miteve të lashta greke, një mbret lidian ose frigian, i biri i Zeusit. Ai zbuloi sekretet e perëndive olimpike, vodhi ambrozinë nga gostia e tyre dhe i trajtoi olimpianët me një pjatë të përgatitur nga trupi i djalit të tij Pelops, të cilin e vrau. Për mizoritë e tij, Tantalus u dënua nga perënditë me vuajtje të përjetshme të urisë, etjes dhe frikës në botën e krimit të Hades. Që atëherë, ai ka qëndruar deri në qafë në ujë të pastër kristal, me degë të përkulura drejt kokës nën peshën e frutave të pjekur. Vetëm ai nuk mund ta shuajë etjen ose urinë - uji zbret sapo ai përpiqet të pijë dhe degët i ngre era, nga duart e një vrasësi të uritur. Mbi kokën e Tantalit qëndron një shkëmb, i cili mund të shembet në çdo moment, duke e detyruar mëkatarin fatkeq të vuajë përgjithmonë nga frika. Falë këtij miti, u ngrit shprehja "vuajtja e Tantalum", që tregon vuajtje të padurueshme, përpjekje eterike për t'u çliruar nga mundimi. Me sa duket, gjatë përpjekjeve të pasuksesshme të kimistit suedez Ekeberg për të shpërndarë "tokën" që ai zbuloi në 1802 në acide dhe për të izoluar një element të ri prej tij, ishte kjo shprehje që i erdhi në mendje. Më shumë se një herë shkencëtari mendoi se ai ishte afër qëllimit të tij, por ai kurrë nuk ishte në gjendje të izolonte metalin e ri në formën e tij të pastër. Kështu u shfaq emri “martiroz” i elementit të ri.

Zbulimi i tantalit është i lidhur ngushtë me zbulimin e një elementi tjetër - niobiumit, i cili lindi një vit më parë dhe fillimisht u quajt Columbia, i cili iu dha nga zbuluesi i tij Hatchet. Ky element është një binjak i tantalit dhe është afër tij në një numër karakteristikash. Ishte kjo afërsi që mashtronte kimistët, të cilët, pas shumë debatesh, arritën në përfundimin e gabuar se tantal dhe kolumbium ishin i njëjti element. Ky keqkuptim zgjati për më shumë se dyzet vjet, derisa në 1844 kimisti i famshëm gjerman Heinrich Rose, gjatë një studimi të përsëritur të kolumbitëve dhe tantalitëve nga depozitime të ndryshme, vërtetoi se kolumbi është një element i pavarur. Kolumbia e studiuar nga Gatchet ishte niobium me një përmbajtje të lartë tantal, e cila mashtronte botën shkencore. Për nder të një marrëdhënieje kaq të ngushtë midis dy elementëve, Rose i dha Kolumbisë emrin e ri Niobium - për nder të vajzës së mbretit frigian Tantalus Niobia. Megjithëse Rose bëri gjithashtu gabimin duke zbuluar gjoja një element tjetër të ri, të cilin e quajti Pelopius (sipas djalit të Tantalus Pelops), puna e tij u bë baza për një dallim të rreptë midis niobiumit (Columbium) dhe tantalit. Vetëm, edhe pas dëshmive të Rose, tantal dhe niobium u ngatërruan për një kohë të gjatë. Pra, tantali quhej kolumbium, në Rusi kolumbus. Hess, në "Parimet e kimisë së pastër" deri në botimin e gjashtë (1845), flet vetëm për tantalin, pa përmendur Kolumbinë; Dvigubsky (1824) përmend emrin tantalium. Gabime dhe rezerva të tilla janë të kuptueshme - metoda për ndarjen e tantalit dhe niobiumit u zhvillua vetëm në 1866 nga kimisti zviceran Marignac, dhe si i tillë tantal i pastër elementar nuk ekzistonte ende: në fund të fundit, shkencëtarët ishin në gjendje ta merrnin këtë metal në kompaktin e tij të pastër. formohen vetëm në shekullin e 20-të. I pari që mundi të merrte metal tantal ishte kimisti gjerman von Bolton, dhe kjo ndodhi vetëm në 1903. Më parë, natyrisht, u bënë përpjekje për të marrë metal të pastër tantal, por të gjitha përpjekjet e kimistëve ishin të pasuksesshme. Për shembull, kimisti francez Moissan mori një pluhur metalik, për të cilin ai pretendonte se ishte tantal i pastër. Megjithatë, ky pluhur, i marrë nga reduktimi i pentoksidit të tantalit Ta 2 O 5 me karbon në një furrë elektrike, nuk ishte tantal i pastër, pluhuri përmbante 0,5% karbon.

Si rezultat, një studim i detajuar i vetive fiziko-kimike të elementit të shtatëdhjetë e tretë u bë i mundur vetëm në fillim të shekullit të njëzetë. Për disa vite të tjera, tantali nuk gjeti përdorim praktik. Vetëm në vitin 1922 mund të përdoret në ndreqësit AC.

Të qenit në natyrë

Përmbajtja mesatare e elementit të shtatëdhjetë e tretë në koren e tokës (Clarke) është 2,5∙10 -4% në masë. Tantali është një element karakteristik i shkëmbinjve acidë - graniti dhe predha sedimentare, në të cilat përmbajtja mesatare e tij arrin 3,5∙10 -4%, si për shkëmbinjtë ultrabazikë dhe bazë - pjesët e sipërme të mantelit dhe pjesët e thella të kores së tokës, përqendrimi i tantalit atje është shumë më i ulët: 1 .8∙10 -6%. Tantali është i shpërndarë në shkëmbinj me origjinë magmatike, si dhe në biosferë, pasi është izomorfik me shumë elementë kimikë.

Megjithë përmbajtjen e ulët të tantalit në koren e tokës, mineralet e tij janë shumë të përhapura - ka më shumë se njëqind prej tyre, si vetë mineralet e tantalit ashtu edhe mineralet që përmbajnë tantal, të gjitha të formuara në lidhje me aktivitetin magmatik (tantalit, kolumbit, loparit, piroklor dhe të tjerë). Në të gjitha mineralet, shoqëruesi i tantalit është niobium, i cili shpjegohet me ngjashmërinë ekstreme kimike të elementeve dhe madhësitë pothuajse identike të joneve të tyre.

Vetë xeherorët e tantalit kanë një raport Ta 2 O 5: Nb 2 O 5 ≥1. Mineralet kryesore të xeheve të tantalit janë kolumbit-tantalit (përmbajtja Ta 2 O 5 30-45%), tantaliti dhe manganotantalit (Ta 2 O 5 45-80%), wodginiti (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%) dhe të tjerë. Tantalit (Fe, Mn)(Ta, Nb) 2 O 6 ka disa varietete: ferrotantalit (FeO>MnO), manganotantalit (MnO>FeO). Tantaliti vjen në nuanca të ndryshme nga e zeza në të kuqe-kafe. Mineralet kryesore të xeheve tantal-niobium, nga të cilat, së bashku me niobin, nxirret tantal shumë më i shtrenjtë, janë kolumbiti (Ta 2 O 5 5-30%), piroklori që përmban tantal (Ta 2 O 5 1-4%). , loparit (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%), iksiolit (Nb, Ta, Sn, W, Sc) 3 O 6 dhe disa të tjerë. Tantalum-niobatet që përmbajnë U, Th, TR janë metamict, shumë radioaktive dhe përmbajnë sasi të ndryshueshme uji; modifikimet polimorfike janë të zakonshme. Tantalum-niobatet formojnë përhapje të vogla, alokimet e mëdha janë të rralla (kristalet janë tipike kryesisht për loparitin, piroklorin dhe kolumbit-tantalitin). Ngjyra e zezë, kafe e errët, kafe-verdhë. Zakonisht i tejdukshëm ose pak i tejdukshëm.

Ekzistojnë disa lloje kryesore industriale dhe gjenetike të depozitave të xehes së tantalit. Pegmatitet e metaleve të rralla të llojit natro-litium përfaqësohen nga trupa venë të zonuar të përbërë nga albiti, mikroklina, kuarci dhe, në një masë më të vogël, spodumeni ose petaliti. Granitet (apogranitët) me tantal me metal të rrallë përfaqësohen nga rezerva të vogla dhe kupola granitesh mikroklin-kuarc-albit, shpesh të pasuruar me topaz dhe mika litium që përmbajnë përhapje të hollë të kolumbit-tantalitit dhe mikrolitit. Koret e motit, vendosjet deluviale-aluviale dhe aluviale që lindin në lidhje me shkatërrimin e pegmatiteve përmbajnë kasitit dhe minerale të grupit kolumbit-tantalit. Sienite nefelinë me loparit me përbërje lujavriti dhe fojalit.

Përveç kësaj, depozitat e xeheve komplekse tantal-niobium, të përfaqësuara nga karbonatite dhe shkëmbinjtë e lidhur forsterit-apatit-magnetit, përfshihen në përdorim industrial; mikroklino-albit riebeckite granitet alkaline dhe granozenite dhe të tjera. Një pjesë e tantalit nxirret nga volframitet e depozitave greisen.

Depozitat më të mëdha të xeheve të titanit ndodhen në Kanada (Manitoba, Liqeni Bernick), Australi (Greenbushes, Pilbara), Malajzi dhe Tajlandë (vendosje kallaji me tantal), Brazil (Paraiba, Rio Grande do Norte) dhe një numër vendesh afrikane. shtetet (Zaire, Nigeri, Rodezia Jugore).

Aplikacion

Tantali e gjeti aplikimin e tij teknik mjaft vonë - në fillim të shekullit të 20-të u përdor si material për fijet inkandeshente të llambave elektrike, gjë që ishte për shkak të cilësisë së këtij metali, siç është refraktariteti. Megjithatë, ai shpejt humbi rëndësinë e tij në këtë fushë, duke u zëvendësuar nga tungsteni më pak i shtrenjtë dhe më zjarrdurues. Tantali u bë përsëri "teknikisht i papërshtatshëm" deri në vitet njëzetë të shekullit të 20-të, kur filloi të përdoret në ndreqësat e rrymës alternative (tantali, i veshur me një film oksidi, kalon rrymë në vetëm një drejtim), dhe një vit më vonë - në tuba radio . Pas së cilës metali fitoi njohje dhe shpejt filloi të pushtojë gjithnjë e më shumë fusha të reja të industrisë.

Në ditët e sotme, për shkak të vetive të tij unike, tantali përdoret në elektronikë (prodhimi i kondensatorëve me kapacitet të lartë specifik). Rreth një e katërta e prodhimit të tantalit në botë shkon në industrinë elektrike dhe vakum. Për shkak të inertitetit të lartë kimik të vetë tantalit dhe filmit të tij oksid, kondensatorët elektrolitikë të tantalit janë shumë të qëndrueshëm në funksionim, të besueshëm dhe të qëndrueshëm: jeta e tyre e shërbimit mund të arrijë më shumë se dymbëdhjetë vjet. Në inxhinierinë radio, tantali përdoret në pajisjet e radarit. Mini kondensatorët tantal përdoren në transmetues radio, instalime radari dhe sisteme të tjera elektronike.

Konsumatori kryesor i tantalit është metalurgjia, e cila përdor mbi 45% të metalit të prodhuar. Tantali përdoret në mënyrë aktive si një element aliazh në çelik të veçantë - ultra i fortë, rezistent ndaj korrozionit, rezistent ndaj nxehtësisë. Shtimi i këtij elementi në çeliqet konvencionale të kromit rrit forcën e tyre dhe zvogëlon brishtësinë pas ngurtësimit dhe pjekjes. Prodhimi i lidhjeve rezistente ndaj nxehtësisë është një nevojë e madhe për teknologjinë e raketave dhe hapësirës. Në rastet kur grykat e raketave ftohen nga metal i lëngshëm që mund të shkaktojë korrozion (litium ose natrium), është thjesht e pamundur të bëhet pa një aliazh tantal-tungsten. Përveç kësaj, ngrohësit për furrat me vakum me temperaturë të lartë, ngrohësit dhe miksera janë bërë nga çeliqe rezistente ndaj nxehtësisë. Karbidi i tantalit (pika e shkrirjes 3880 °C) përdoret në prodhimin e lidhjeve të forta (përzierjet e karbiteve të tungstenit dhe tantalit - klasa me indeksin TT, për kushtet më të vështira të përpunimit të metaleve dhe shpimit me ndikim rrotullues të materialeve më të forta (guri, kompozitat ).

Çeliqet e lidhur me tantal përdoren gjerësisht, për shembull në inxhinierinë kimike. Në fund të fundit, lidhjet e tilla kanë rezistencë të jashtëzakonshme kimike, ato janë duktile, rezistente ndaj nxehtësisë dhe rezistente ndaj nxehtësisë, është falë këtyre vetive që tantali është bërë një material strukturor i domosdoshëm për industrinë kimike. Pajisjet e tantalit përdoren në prodhimin e shumë acideve: klorhidrik, sulfurik, nitrik, fosforik, acetik, si dhe brom, klor dhe peroksid hidrogjeni. Prej tij bëhen bobina, distilues, valvola, mikser, ajrosës dhe shumë pjesë të tjera të aparateve kimike. Ndonjëherë - pajisje të tëra. Katodat e tantalit përdoren në ndarjen elektrolitike të arit dhe argjendit. Avantazhi i këtyre katodave është se depozitat e arit dhe argjendit mund të lahen me aqua regia, e cila nuk dëmton tantalin.

Përveç kësaj, tantali përdoret në prodhimin e instrumenteve (pajisje me rreze X, instrumente kontrolli, diafragma); në mjekësi (material për kirurgji rindërtuese); në energjinë bërthamore - si një shkëmbyes nxehtësie për sistemet e energjisë bërthamore (tantali është më i qëndrueshëm nga të gjitha metalet në shkrirjet e mbinxehura dhe avujt e cezium-133). Aftësia e lartë e tantalit për të thithur gazra përdoret për të mbajtur vakum të lartë (pajisje elektrike vakum).

Vitet e fundit, tantali është përdorur si material bizhuteri për shkak të aftësisë së tij për të formuar filma oksidi të qëndrueshëm të çdo ngjyre në sipërfaqe.

Komponimet e tantalit përdoren gjithashtu gjerësisht. Pentoksidi i tantalit përdoret në teknologjinë bërthamore për të shkrirë qelqin që thith rrezatimin gama. Fluorotantalati i kaliumit përdoret si katalizator në prodhimin e gomës sintetike. Pentoksidi i tantalit gjithashtu luan të njëjtin rol kur prodhon butadien nga alkooli etilik.

Prodhimi

Dihet se mineralet që përmbajnë tantal janë të rralla dhe të varfëra në këtë element. Lëndët e para kryesore për prodhimin e tantalit dhe lidhjeve të tij janë koncentratet tantalite dhe loparite që përmbajnë vetëm 8% Ta 2 O 5 dhe më shumë se 60 % Nb 2 O 5. Përveç kësaj, edhe ato xehe që përmbajnë vetëm të qindtat e përqindjes (Ta, Nb) 2 O 5 përpunohen!

Teknologjia e prodhimit të tantalit është mjaft komplekse dhe kryhet në tre faza: hapje ose dekompozim; ndarja e tantalit nga niobium dhe marrja e komponimeve të tyre kimike të pastra; rikuperimi dhe rafinimi i tantalit.

Hapja e koncentratit të tantalit, me fjalë të tjera, nxjerrja e tantalit nga xehet kryhet duke përdorur alkale (bashkim) ose duke përdorur acid fluorik (dekompozim) ose një përzierje të acideve fluorike dhe sulfurike. Pas së cilës ata kalojnë në fazën e dytë të prodhimit - nxjerrjen e nxjerrjes dhe ndarjen e tantalit dhe niobit. Detyra e fundit është shumë e vështirë për shkak të ngjashmërisë së vetive kimike të këtyre metaleve dhe madhësisë pothuajse identike të joneve të tyre. Deri vonë, metalet ndaheshin vetëm me metodën e propozuar në vitin 1866 nga kimisti zviceran Marignac, i cili përfitoi nga tretshmëria e ndryshme e fluorotantalatit të kaliumit dhe fluoroniobatit të kaliumit në acidin hidrofluorik të holluar. Industria moderne përdor disa metoda për ndarjen e tantalit dhe niobit: nxjerrja me tretës organikë, reduktimi selektiv i pentaklorurit të niobiumit, kristalizimi i pjesshëm i kripërave komplekse të fluorit, ndarja duke përdorur rrëshirat e shkëmbimit të joneve, korrigjimi i klorureve. Aktualisht, metoda më e përdorur e ndarjes (është edhe më e avancuara) është nxjerrja nga solucionet e komponimeve të fluorit të tantalit dhe niobiumit që përmbajnë acide hidrofluorike dhe sulfurike. Në të njëjtën kohë, tantalit dhe niobiumit pastrohen gjithashtu nga papastërtitë e elementëve të tjerë: silic, titan, hekur, mangan dhe elementë të tjerë të lidhur. Sa i përket xeheve të loparitit, koncentratet e tyre përpunohen duke përdorur metodën e klorit për të prodhuar një kondensatë të klorureve të tantalit dhe niobiumit, të cilat ndahen më tej me korrigjim. Ndarja e përzierjes së klorureve përbëhet nga fazat e mëposhtme: korrigjimi paraprak (ndodh ndarja e klorureve të tantalit dhe niobiumit nga papastërtitë shoqëruese), korrigjimi kryesor (për të marrë koncentrat të pastër NbCl 5 dhe TaCl 5) dhe korrigjimi përfundimtar i fraksionit të tantalit (në merrni TaCl 5 të pastër). Pas ndarjes së metaleve të lidhura, faza e tantalit precipitohet dhe pastrohet për të prodhuar fluorotantalat kaliumi me pastërti të shtuar (duke përdorur KCl).

Metali tantal përftohet duke reduktuar përbërjet e tij me pastërti të lartë, për të cilat mund të përdoren disa metoda. Ky është ose reduktimi i tantalit nga pentoksidi me blozë në një temperaturë prej 1800-2000 ° C (metoda karbotermike), ose reduktimi i fluorotantalatit të kaliumit me natrium kur nxehet (metoda termike e natriumit), ose reduktim elektrokimik nga një shkrirje që përmban fluorotantalat kaliumi dhe oksidi i tantalit (metoda elektrolitike). Në një mënyrë apo tjetër, metali merret në formë pluhuri me një pastërti prej 98-99%. Për të marrë metal në shufra, ai sinterizohet në formën e biletave të para-ngjeshur nga pluhuri. Sinterizimi ndodh duke kaluar rrymë në një temperaturë prej 2500–2700 °C ose duke u ngrohur në vakum në 2200–2500 °C. Pas së cilës pastërtia e metalit rritet ndjeshëm, duke u bërë e barabartë me 99.9-99.95%.

Për rafinimin dhe prodhimin e mëtejshëm të shufrave të tantalit, shkrirja elektrike me vakum përdoret në furrat me hark me një elektrodë harxhuese, dhe për rafinim më të thellë përdoret shkrirja e rrezeve elektronike, e cila redukton ndjeshëm përmbajtjen e papastërtive në tantal, rrit duktilitetin e tij dhe ul temperaturën. të kalimit në një gjendje të brishtë. Tantali i një pastërtie të tillë ruan duktilitet të lartë në temperatura afër zeros absolute! Sipërfaqja e shufrës së tantalit shkrihet (për t'i dhënë karakteristikat e kërkuara sipërfaqes së shufrës) ose përpunohet në torno.

Vetitë fizike

Vetëm në fillim të shekullit të 20-të, shkencëtarët morën në dorë metalin e pastër tantal dhe ishin në gjendje të studionin në detaje vetitë e këtij metali gri të lehtë me një nuancë plumbi paksa kaltërosh. Çfarë cilësish ka ky element? Definitivisht, tantali është një metal i rëndë: dendësia e tij është 16,6 g/cm 3 në 20 ° C (për krahasim, hekuri ka një densitet prej 7,87 g/cm 3, dendësia e plumbit është 11,34 g/cm 3) dhe për transportimin e një metër kub Ky element do të kërkonte gjashtë kamionë tretonësh. Fortësia dhe fortësia e lartë kombinohen me karakteristika të shkëlqyera plastike. Tantali i pastër i përshtatet mirë përpunimit mekanik, stampohet lehtësisht, përpunohet në fletët më të holla (rreth 0,04 mm të trasha) dhe tela (moduli elastik i tantalit 190 Hn/m2 ose 190·102 kgf/mm2 në 25 °C). Në të ftohtë, metali mund të përpunohet pa forcim të konsiderueshëm të punës dhe i nënshtrohet deformimit me një raport ngjeshje prej 99% pa pjekje të ndërmjetme. Kalimi i tantalit nga një gjendje plastike në një gjendje të brishtë nuk vërehet edhe kur ftohet në -196 °C. Rezistenca në tërheqje e tantalit të pjekur me pastërti të lartë është 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) në 27 °C dhe 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) në 490 °C; zgjatja relative 36% (në 27 °C) dhe 20% (në 490 °C). Tantali ka një grilë kubike me qendër trupin (a = 3,296 A); rrezja atomike 1,46 A, rrezet jonike Ta 2+ 0,88 A, Ta 5+ 0,66 A.

Siç u përmend më herët, tantali është një metal shumë i fortë (ngurtësia Brinell e fletëve të tantalit në gjendje të pjekjes është 450-1250 MPa, në gjendje të deformuar 1250-3500 MPa). Për më tepër, është e mundur të rritet ngurtësia e metalit duke shtuar një sërë papastërtish në të, për shembull karbon ose azot (fortësia Brinell e një fletë tantal pasi thith gazrat gjatë ngrohjes rritet në 6000 MPa). Si rezultat, papastërtitë intersticiale kontribuojnë në një rritje të ngurtësisë së Brinell-it, forcës në tërheqje dhe forcës së rendimentit, por ato zvogëlojnë karakteristikat e plasticitetit dhe rrisin brishtësinë e ftohtë, me fjalë të tjera, ato e bëjnë metalin të brishtë. Tipare të tjera karakteristike të elementit të shtatëdhjetë e tretë janë përçueshmëria e tij e lartë termike, në 20–100 °C kjo vlerë është 54,47 W/(m∙K) ose 0,13 cal/(cm·sek·°С) dhe refraktariteti (ndoshta më një veti e rëndësishme fizike e tantalit) - ai shkrihet në pothuajse 3,000 °C (më saktë, në 2,996 °C), i dyti vetëm pas tungstenit dhe reniumit. Pika e vlimit të tantalit është gjithashtu jashtëzakonisht e lartë: 5300 °C.

Sa për vetitë e tjera fizike të tantalit, nxehtësia specifike e tij në temperaturat nga 0 deri në 100 °C është 0,142 kJ/(kg K) ose 0,034 cal/(g °C); koeficienti i temperaturës së zgjerimit linear të tantalit është 8,0·10 -6 (në temperaturat 20–1500 °C). Rezistenca elektrike e elementit të shtatëdhjetë e tretë në 0 °C është 13,2 10 -8 ohm m, në 2000 °C 87 10 -8 ohm m. Në 4.38 K metali bëhet një superpërçues. Tantali është paramagnetik, me ndjeshmëri magnetike specifike 0,849·10 -6 (në 18 °C).

Pra, tantali ka një grup unik të vetive fizike: koeficient të lartë të transferimit të nxehtësisë, aftësi të lartë për të thithur gazra, rezistencë ndaj nxehtësisë, refraktaritet, fortësi dhe plasticitet. Përveç kësaj, dallohet nga forca e lartë - i përshtatet mirë trajtimit me presion duke përdorur të gjitha metodat ekzistuese: falsifikim, vulosje, rrotullim, vizatim, përdredhje. Tantali karakterizohet nga saldim i mirë (saldim dhe saldim në argon, helium ose në vakum). Për më tepër, tantali ka rezistencë të jashtëzakonshme kimike dhe korrozioni (me formimin e një filmi anodik), presion të ulët të avullit dhe funksion të ulët të punës së elektroneve, dhe, përveç kësaj, shoqërohet mirë me indet e gjalla të trupit.

Vetitë kimike

Padyshim, një nga vetitë më të vlefshme të tantalit është rezistenca e tij e jashtëzakonshme kimike: në këtë aspekt është i dyti vetëm pas metaleve fisnike, dhe madje jo gjithmonë. Është rezistent ndaj acideve klorhidrik, sulfurik, nitrik, fosforik dhe organik të të gjitha përqendrimeve (deri në një temperaturë prej 150 ° C). Për sa i përket qëndrueshmërisë kimike, tantali është i ngjashëm me qelqin - është i patretshëm në acide dhe përzierjet e tyre, madje as aqua regia nuk e tret atë, ndaj të cilit ari dhe platini dhe një sërë metalesh të tjera të vlefshme janë të pafuqishëm. Elementi i shtatëdhjetë e tretë është i tretshëm vetëm në një përzierje të acideve hidrofluorike dhe nitrik. Për më tepër, reagimi me acidin hidrofluorik ndodh vetëm me pluhurin metalik dhe shoqërohet me një shpërthim. Edhe në acidet klorhidrike dhe sulfurike të nxehta, tantali është më rezistent se vëllai i tij binjak niobium. Megjithatë, tantali është më pak rezistent ndaj alkaleve - tretësirat e nxehta të alkaleve kaustike gërryejnë metalin. Kripërat e acideve tantalike (tantalatet) shprehen me formulën e përgjithshme: xMe 2 O yTa 2 O 5 H 2 O, këto përfshijnë metatantalatet MeTaO 3, ortotantalatet Me 3 TaO 4, kripërat si Me 5 TaO 5, ku Me është një metal alkali. ; në prani të peroksidit të hidrogjenit, formohen edhe pertantalate. Tantalatet më të rëndësishme të metaleve alkali janë KTaO 3 dhe NaTaO 3; këto kripëra janë ferroelektrikë.

Rezistenca e lartë ndaj korrozionit të tantalit tregohet gjithashtu nga ndërveprimi i tij me oksigjenin atmosferik, ose më saktë, rezistenca e tij e lartë ndaj këtij ndikimi. Metali fillon të oksidohet vetëm në 280 °C, duke u mbuluar me një shtresë mbrojtëse të Ta 2 O 5 (pentoksidi i tantalit është i vetmi oksid metalik i qëndrueshëm), i cili mbron metalin nga veprimi i reagentëve kimikë dhe parandalon rrjedhën e rrymës elektrike. nga metali në elektrolit. Sidoqoftë, me një rritje të temperaturës në 500 ° C, filmi i oksidit gradualisht bëhet poroz, delaminohet dhe ndahet nga metali, duke privuar sipërfaqen e shtresës mbrojtëse kundër korrozionit. Prandaj, këshillohet të kryhet trajtimi me presion të nxehtë në vakum, pasi në ajër metali oksidohet në një thellësi të konsiderueshme. Prania e azotit dhe oksigjenit rrit fortësinë dhe forcën e tantalit, duke ulur njëkohësisht duktilitetin e tij dhe duke e bërë metalin të brishtë, dhe, siç u përmend më herët, tantali formon një tretësirë ​​të ngurtë dhe oksidin Ta 2 O 5 me oksigjenin (me një rritje në Përmbajtja e O 2 në tantal, ndodh një rritje e mprehtë e vetive të forcës dhe një rënie e fortë e duktilitetit dhe rezistencës ndaj korrozionit). Tantali reagon me azotin për të formuar tre faza - një zgjidhje e ngurtë e azotit në tantal, nitridet e tantalit: Ta 2 N dhe TaN - në intervalin e temperaturës nga 300 në 1100 ° C. Është e mundur të çlirohemi nga azoti dhe oksigjeni në tantal në kushte të larta vakumi (në temperatura mbi 2000 °C).

Tantali reagon dobët me hidrogjenin derisa nxehet në 350 °C, shpejtësia e reagimit rritet ndjeshëm vetëm nga 450 °C (hidridi i tantalit formohet dhe tantali bëhet i brishtë). E njëjta ngrohje në vakum (mbi 800 °C) ndihmon për të hequr qafe hidrogjenin, gjatë së cilës vetitë mekanike të tantalit rikthehen dhe hidrogjeni hiqet plotësisht.

Fluori vepron mbi tantalin tashmë në temperaturën e dhomës, dhe fluori i hidrogjenit gjithashtu reagon me metalin. Klori i thatë, bromi dhe jodi kanë një efekt kimik në tantal në temperaturat 150 °C dhe më lart. Klori fillon të ndërveprojë në mënyrë aktive me metalin në një temperaturë prej 250 °C, bromi dhe jodi në një temperaturë prej 300 °C. Tantali fillon të ndërveprojë me karbonin në temperatura shumë të larta: 1200–1400 °C dhe ndodh formimi i karbiteve refraktare të tantalit, të cilët janë shumë rezistent ndaj acideve. Tantali kombinohet me borin për të formuar boride - komponime të ngurta, zjarrduruese që janë rezistente ndaj efekteve të aqua regia. Tantali formon tretësira të ngurta të vazhdueshme me shumë metale (molibden, niobium, titan, tungsten, vanadium dhe të tjerë). Tantali formon zgjidhje të kufizuara të ngurta me ar, alumin, nikel, berilium dhe silikon. Tantali nuk formon asnjë përbërje me magnez, litium, kalium, natrium dhe disa elementë të tjerë. Tantali i pastër është rezistent ndaj shumë metaleve të lëngëta (lidhjet Na, K, Li, Pb, U-Mg dhe Pu-Mg).

Tantalum është zgjedhja e zgjuar për të gjitha aplikimet ku kërkohet rezistencë e lartë ndaj korrozionit. Megjithëse tantali nuk është një metal fisnik, ai është i krahasueshëm në stabilitetin e tij kimik. Për më tepër, tantal mund të formohet lehtësisht edhe në temperatura nën temperaturën e dhomës për shkak të strukturës së tij kristalore kubike me qendër trupin. Rezistenca e lartë ndaj korrozionit të tantalit e bën atë një material të vlefshëm për përdorim në një shumëllojshmëri të gjerë mjedisesh kimike. Ne përdorim materialin tonë "të palëkundur", për shembull, për shkëmbyesit e nxehtësisë për sektorin e instrumenteve, tabaka karikimi për ndërtimin e furrave, implantet për teknologjinë mjekësore dhe komponentët e kondensatorëve për industrinë elektronike.

Pastërti e garantuar

Ju mund të jeni të sigurt në cilësinë e produkteve tona. Ne i bëjmë vetë produktet tona të tantalit - nga pluhuri metalik deri te produkti i përfunduar. Ne përdorim vetëm pluhurin më të pastër të tantalit si material fillestar. Në këtë mënyrë ju garantojmë pastërti jashtëzakonisht të lartë të materialit.

Ne garantojmë cilësi pastërtia e tantalit të sinterizuar - 99,95 % (pastërtia e metalit pa niobium). Sipas analizave kimike, përmbajtja e mbetur përbëhet nga elementët e mëposhtëm:

Elementi	Maksimumi standard. vlera [µg/g]	Maksimumi i garantuar. kuptimi [µg/g]
Fe	17	50
Mo	10	50
Nb	10	100
Ni	5	50
Si	10	50
Ti	1	10
W	20	50
C	11	50
H	2	15
N	5	50
O	81	150
Cd	5	10
Hg*	--	1
Pb	5	10

Ne garantojmë cilësia e pastërtisë së tantalit të marra nga shkrirja - 99,95 % (pastërtia e metalit pa niobium) Sipas analizave kimike, përmbajtja e mbetur përbëhet nga elementët e mëposhtëm:

Elementi	Vlera tipike max. [µg/g]	Vlera e garantuar [µg/g]
Fe	5	100
Mo	10	100
Nb	19	400
Ni	5	50
Si	10	50
Ti	1	50
W	20	100
C	10	30
H	4	15
N	5	50
O	13	100
Cd	--	10
Hg*	--	1
Pb	--	10

Prania e Cr(VI) dhe papastërtive organike eliminohet nga procesi i prodhimit (trajtimi i shumëfishtë termik në temperatura mbi 1000 °C në një atmosferë me vakum të lartë). * Vlera fillestare.

Material me talent të veçantë

Sado unike janë vetitë e tantalit tonë, qëllimi i aplikimit të tij në industri është po aq specifik. Më poshtë do të prezantojmë shkurtimisht dy prej tyre:

Vetitë kimike dhe elektrike të zgjedhura individualisht.

Për shkak të mikrostrukturës së tij jashtëzakonisht të imët, tantali është një material ideal për prodhimin e telave ultra të hollë me një sipërfaqe të përsosur, jashtëzakonisht të pastër për përdorim në kondensatorët tantal. Ne mund të përcaktojmë vetitë kimike, elektrike dhe mekanike të telit të tillë me një shkallë të lartë saktësie. Kështu, ne u ofrojmë klientëve tanë veti të zgjedhura individualisht dhe të qëndrueshme të komponentëve, të cilat vazhdimisht i zhvillojmë dhe i përmirësojmë.

Qëndrueshmëri e shkëlqyer dhe duktilitet i lartë në të ftohtë

Qëndrueshmëria e shkëlqyer e kombinuar me formueshmërinë dhe saldueshmërinë e shkëlqyer e bëjnë tantalin një material ideal për shkëmbyesit e nxehtësisë. Këmbyesit tanë të nxehtësisë së tantalit janë jashtëzakonisht të qëndrueshëm dhe rezistent ndaj një game të gjerë mjedisesh agresive. Me shumë vite përvojë në përpunimin e tantalit, ne mund të prodhojmë gjithashtu gjeometri komplekse që i përshtaten kërkesave tuaja ekzakte.

Tantalum i pastër apo një aliazh?

Ne përgatisim në mënyrë optimale tantalin tonë për çdo aplikim. Duke përdorur elementë të ndryshëm aliazh, ne mund të ndryshojmë vetitë e mëposhtme të tungstenit:

• vetitë fizike(p.sh. pika e shkrirjes, presioni i avullit, dendësia, përçueshmëria elektrike, përçueshmëria termike, zgjerimi termik, kapaciteti i nxehtësisë)
• vetitë mekanike(p.sh. forca, mekanizmi i dështimit, duktiliteti)
• Vetitë kimike(p.sh. rezistenca ndaj korrozionit, etchability)
• përpunueshmëria(p.sh. përpunueshmëria, formueshmëria, saldueshmëria)
• struktura dhe karakteristikat e rikristalizimit(p.sh. temperatura e rikristalizimit, brishtësia, efekti i plakjes, madhësia e kokrrizave)

Dhe kjo nuk është e gjitha: duke përdorur teknologjitë tona të veçanta të prodhimit, ne mund të ndryshojmë veti të tjera të ndryshme të tantalit në një gamë të gjerë. Rezultati: dy teknologji të ndryshme të prodhimit të tantalit dhe aliazhe me veti të ndryshme për të përmbushur saktësisht kërkesat e një aplikacioni të veçantë.

Tantali i prodhuar nga sinterizimi (TaS).

Tantali i pastër i sinterizuar dhe tantali i pastër shkrirës kanë këto karakteristika të përgjithshme:

• pika e lartë e shkrirjes 2996 °C
• duktilitet i shkëlqyer i ftohtë
• rikristalizimi në temperatura nga 900 deri në 1450 °C (në varësi të shkallës së deformimit dhe pastërtisë)
• rezistencë e shkëlqyer në tretësirat ujore dhe metalet e shkrira
• superpërcjellshmëri
• niveli i lartë i përputhshmërisë biologjike

Kur puna është jashtëzakonisht e vështirë, tantali ynë i sinterizuar do të ndihmojë: falë procesit tonë të metalurgjisë së pluhurit tantal i sinterizuar, (TaS) ka një strukturë kokrrizash jashtëzakonisht të imët dhe pastërti të lartë. Në këtë drejtim, materiali është i ndryshëm cilësia më e lartë e sipërfaqes dhe veti të mira mekanike.

Për përdorim në kondensatorë Ne rekomandojmë një nga varietetet tona të tantalit me cilësi jashtëzakonisht të lartë të sipërfaqes ( TaK). Ky tantal përdoret në formën e telit në kondensatorët tantal. Kapaciteti i lartë, rryma e ulët rrjedhjeje dhe rezistenca e ulët mund të garantohen vetëm kur përdoret tela që nuk ka defekte dhe papastërti.

Tantali i shkrirë (TaM)

Ju nuk keni gjithmonë nevojë për më të mirën nga më të mirat. Tantali i marrë nga shkrirja, (TaM), si rregull, më ekonomike në prodhim se tantali i sinteruar, dhe cilësia e tij është e mjaftueshme për shumë aplikime. Megjithatë, ky material nuk është aq i grimcuar dhe uniform sa tantali i sinterizuar. Thjesht na kontaktoni. Ne do të jemi të lumtur t'ju këshillojmë.

Tantalum i stabilizuar (TaKS)

ne ne lidhim tantalin tonë të stabilizuar të sinterizuar me silikon, e cila pengon rritjen e kokrrave edhe në temperatura të larta. Kjo e bën tantalin tonë të përshtatshëm për përdorim edhe në temperatura jashtëzakonisht të larta. Mikrostruktura me kokrriza të imta mbetet e qëndrueshme edhe pas pjekjes në temperatura deri në 2000 °C. Ky proces lejon që materiali të ruajë vetitë e tij të shkëlqyera mekanike, të tilla si duktiliteti dhe forca e tij. Tantali i stabilizuar në formën e telit ose fletëve është ideal për prodhimin e anodës së tantalit me sinterim ose për përdorim në sektorin e ndërtimit të furrave.

Tantalum-tungsten (TaW) ka veti të mira mekanike dhe rezistencë të shkëlqyer ndaj korrozionit. Ne shtojmë 2,5 deri në 10 përqind të peshës tungsten në tantal të pastër. Edhe pse aliazhi që rezulton 1.4 herë më i fortë tantal i pastër, përpunohet lehtë në temperatura deri në 1600 °C. Për këtë arsye, aliazhi ynë TaW është veçanërisht i përshtatshëm për shkëmbyesit e nxehtësisë dhe elementët ngrohës të përdorur në industrinë kimike.

Mirë në çdo mënyrë. Karakteristikat e tantalit.

Tantalum i përket grupit metale zjarrduruese. Metalet zjarrduruese kanë një pikë shkrirjeje më të lartë se pika e shkrirjes së platinit (1772 °C). Energjia që lidh atome individuale së bashku është jashtëzakonisht e lartë. Pika e lartë e shkrirjes së metaleve zjarrduruese kombinohet me presion të ulët të avullit. Metalet zjarrduruese karakterizohen gjithashtu nga dendësia e lartë dhe koeficienti i ulët i zgjerimit termik.

Në tabelën periodike, tantali është në të njëjtën periudhë me tungstenin. Ashtu si tungsteni, tantali ka një densitet shumë të lartë - 16,6 g/cm 3 . Megjithatë, ndryshe nga tungsteni, tantali bëhet i brishtë gjatë operacioneve të prodhimit që përfshijnë një atmosferë hidrogjeni. Prandaj, materiali prodhohet në vakum të lartë.

Tantali është pa dyshim më i qëndrueshëm nga metalet zjarrdurues. Është i qëndrueshëm në të gjitha acidet dhe bazat dhe ka veti jashtëzakonisht specifike:

Vetitë
Numer atomik		73
Masa atomike		180,95
Temperatura e shkrirjes		2996 °C/3269 °K
Temperatura e vlimit		5458 °C/5731 °K
Vëllimi atomik		1,80 10 -29 [m 3 ]
Presioni i avullit	në 1800 °C në 2200 °C	5 10 -8 [Pa] 7 10 -5 [Pa]
Dendësia në 20 °C (293 °K)		16,65 [g/cm 3 ]
Struktura kristalore		kub me qendër trupin
Konstante grilë		330 [rm]
Fortësia në 20 °C (293 °K)	i deformuar të rikristalizuara	120–220 80–125
Moduli i elasticitetit në 20 °C (293 °K)		186 [GPa]
raporti i Poisson-it		0,35
Koeficienti i zgjerimit termik linear në 20 °C (293 °K)		6,4 10 -6 [m/(m K)]
Përçueshmëri termike në 20 °C (293 °K)		57,5 [W/(m K)]
Kapaciteti specifik i nxehtësisë në 20 °C (293 °K)		0,14 [J/(g K)]
Përçueshmëri në 20 °C (293 °K)		8 10 6
Rezistenca elektrike në 20 °C (293 °K)		0,125 [(Ohm mm 2)/m]
Shpejtësia e zërit në 20 °C (293 °K)	Vala gjatësore Valë tërthore	4100 [m/s] 2900 [m/s]
Funksioni i punës së elektroneve		4,3 [eV]
Seksion kryq i kapjes së neutronit termik		2,13 10 -27 [m 2 ]
Temperatura e rikristalizimit (kohëzgjatja e pjekjes: 1 orë)		900–1450 °C
Superpërçues (temperatura e tranzicionit)		< -268,65 °C / < 4,5 °K

Vetitë termofizike

Metalet zjarrduruese, si rregull, kanë koeficienti i ulët i zgjerimit termik Dhe dendësi relativisht e lartë. Kjo vlen edhe për tantalin. Megjithëse përçueshmëria termike e tantalit është më e ulët se ajo e tungstenit dhe molibdenit, materiali ka një koeficient më të lartë të zgjerimit termik se shumë metale të tjera.

Vetitë termofizike të tantalit ndryshojnë me ndryshimet e temperaturës. Grafikët e mëposhtëm tregojnë kurbat e ndryshimit të variablave më të rëndësishëm:

Vetitë mekanike

Edhe sasi të vogla të elementeve intersticiale si oksigjeni, azoti, hidrogjeni dhe karboni mund të ndryshojnë vetitë mekanike të tantalit. Përveç kësaj, faktorë të tillë si pastërtia e pluhurit metalik, teknologjia e prodhimit (sinterimi ose shkrirja), shkalla e punës së ftohtë dhe lloji i trajtimit termik përdoren për të ndryshuar vetitë e tij mekanike.

Ashtu si tungsteni dhe molibdeni, tantali ka kub me qendër trupin rrjetë kristali. Temperatura e tranzicionit të brishtë-duktil të tantalit është -200 °C, e cila është dukshëm më e ulët se temperatura e dhomës. Falë këtij metali jashtëzakonisht i lehtë për tu formuar. Gjatë punës së ftohtë, forca në tërheqje dhe fortësia e metalit rritet, por në të njëjtën kohë zgjatja në thyerje zvogëlohet. Megjithëse materiali humbet duktilitetin e tij, ai nuk bëhet i brishtë.

Rezistenca ndaj nxehtësisë materiali është më i ulët se ai i tungstenit, por të krahasueshme me rezistencën ndaj nxehtësisë molibden i pastër. Për të rritur rezistencën ndaj nxehtësisë, ne shtojmë metale zjarrduruese në tantalin tonë, si tungsteni.

Moduli i elasticitetit të tantalit është më i ulët se ai i tungstenit dhe molibdenit dhe është i krahasueshëm me atë të hekurit të pastër. Moduli elastik zvogëlohet me rritjen e temperaturës.

Vetitë mekanike

Për shkak të duktilitetit të lartë, tantali është i përshtatshëm për të proceset e formimit të tilla si përkulja, stampimi, shtypja ose vizatimi i thellë. Tantali është i vështirë për t'u dhënë përpunimit. Patate të skuqura janë të vështira për t'u ndarë. Për këtë arsye, ne rekomandojmë përdorimin e hapave të evakuimit të çipit. Tantali është i ndryshëm saldueshmëri e shkëlqyer krahasuar me tungstenin dhe molibdenin.

A keni pyetje në lidhje me përpunimin e metaleve zjarrdurues? Ne do të jemi të lumtur t'ju ndihmojmë të përdorni përvojën tonë shumëvjeçare.

Vetitë kimike

Për shkak se tantali është rezistent ndaj të gjitha llojeve të kimikateve, materiali shpesh krahasohet me metalet e çmuara. Megjithatë, termodinamikisht, tantal është një metal bazë që megjithatë mund të formojë komponime të qëndrueshme me një gamë të gjerë elementësh. Kur ekspozohet ndaj ajrit, tantali formohet shumë shtresë e dendur oksidi(Ta 2 O 5), i cili mbron materialin bazë nga ndikimet agresive. Kjo shtresë oksidi prodhon tantal rezistente ndaj korrozionit.

Në temperaturën e dhomës, tantali nuk është i qëndrueshëm vetëm në substancat inorganike të mëposhtme: acid sulfurik të përqendruar, fluor, fluor hidrogjeni, acid hidrofluorik dhe tretësira acide që përmbajnë jone fluor. Tretësirat alkaline, hidroksidi i natriumit i shkrirë dhe hidroksidi i kaliumit gjithashtu kanë një efekt kimik në tantal. Në të njëjtën kohë, materiali është i qëndrueshëm në një zgjidhje ujore të amoniakut. Nëse tantali ekspozohet ndaj sulmit kimik, hidrogjeni depërton në rrjetën e tij kristalore dhe materiali bëhet i brishtë. Rezistenca ndaj korrozionit të tantalit zvogëlohet gradualisht me rritjen e temperaturës.

Tantali është inert ndaj shumë zgjidhjeve. Megjithatë, nëse tantali është i ekspozuar ndaj një solucioni të përzier, rezistenca e tij ndaj korrozionit mund të reduktohet, edhe nëse është i qëndrueshëm në përbërësit individualë të tretësirës. A keni pyetje komplekse rreth korrozionit? Ne do të jemi të lumtur t'ju ndihmojmë duke përdorur përvojën tonë dhe laboratorin tonë të korrozionit të brendshëm.

Rezistenca ndaj korrozionit në ujë, solucione ujore dhe mjedise jo metalike
Uji	Ujë i nxehtë< 150 °C	këmbëngulës
Acidet inorganike	Acidi klorhidrik< 30 % до 190 °C Acid sulfurik< 98 % до 190 °C Acid nitrik< 65 % до 190 °C Acidi hidrofluorik< 60 % Acid fosforik< 85 % до 150 °C	këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës e paqëndrueshme këmbëngulës
Acidet organike	Acid acetik< 100 % до 150 °C Acidi oksalik< 10 % до 100 °C Acid laktik< 85 % до 150 °C Acidi i verës< 20 % до 150 °C	këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës
Tretësira alkaline	Hidroksid natriumi< 5 % до 100 °C Hidroksidi i kaliumit< 5 % до 100 °C Zgjidhjet e amoniakut< 17 % до 50 °C Karbonat natriumi< 20 % до 100 °C	këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës
Zgjidhjet e kripës	Klorur amoniumi< 150 °C Klorur kalciumi< 150 °C Klorur ferrik< 150 °C Klorati i kaliumit< 150 °C Lëngjet biologjike< 150 °C Sulfati i magnezit< 150 °C Nitrat natriumi< 150 °C Klorur kallaji< 150 °C	këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës
jometalet	Fluori Klorin< 150 °C Bromin< 150 °C Jodi< 150 °C Squfuri< 150 °C Fosfori< 150 °C Bor< 1000 °C	jo të qëndrueshme këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës këmbëngulës

Tantali është i qëndrueshëm në disa shkrirje metalike si Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, °K, Li, Mg, Na dhe Pb, me kusht që këto shkrirje të përmbajnë një sasi të vogël oksigjeni. Megjithatë, ky material është i ndjeshëm ndaj Al, Fe, Be, Ni dhe Co.

Rezistenca ndaj korrozionit në metalet e shkrirë
Alumini	e paqëndrueshme	Litium	rezistent ndaj < 1000 °C
Berilium	e paqëndrueshme	Magnezi	rezistente ndaj temperaturës< 1150 °C
Plumbi	rezistent ndaj < 1000 °C	Natriumi	rezistent ndaj < 1000 °C
Kadmium	rezistent ndaj < 500 °C	Nikel	e paqëndrueshme
Cezium	rezistente ndaj temperaturës< 980 °C	Mërkuri	rezistente ndaj temperaturës< 600 °C
Hekuri	e paqëndrueshme	Argjendi	rezistent ndaj < 1200 °C
Galium	rezistente ndaj temperaturës< 450 °C	Bismut	rezistente ndaj temperaturës< 900 °C
Kaliumi	rezistent ndaj < 1000 °C	Zinku	rezistent ndaj < 500 °C
Bakri	rezistente ndaj temperaturës< 1300 °C	Kallaj	rezistente ndaj temperaturës< 260 °C
Kobalt	e paqëndrueshme

Kur një metal bazë si tantali bie në kontakt me metale fisnike si platini, një reaksion kimik ndodh shumë shpejt. Në këtë drejtim, është e nevojshme të merret parasysh reagimi i tantalit me materiale të tjera të pranishme në sistem, veçanërisht në temperatura të larta.

Tantali nuk reagon me gazrat inerte. Për këtë arsye, gazet inerte me pastërti të lartë mund të përdoren si gaze mbrojtëse. Megjithatë, ndërsa temperatura rritet, tantali reagon në mënyrë aktive me oksigjenin ose ajrin dhe mund të thithë sasi të mëdha hidrogjeni dhe azoti. Kjo e bën materialin të brishtë. Këto papastërti mund të eliminohen duke pjekur tantalin në një vakum të lartë. Hidrogjeni zhduket në një temperaturë prej 800 °C dhe azoti në 1700 °C.

Në furrat me temperaturë të lartë, tantal mund të reagojë me pjesët strukturore të bëra nga oksidet zjarrduruese ose grafiti. Edhe oksidet shumë të qëndrueshme si alumini, magnezi ose oksidi i zirkonit mund t'i nënshtrohen uljes së temperaturës së lartë nëse bien në kontakt me tantalin. Pas kontaktit me grafitin, mund të formohet karabit i tantalit, i cili çon në rritjen e brishtësisë së tantalit. Megjithëse tantali në përgjithësi mund të kombinohet lehtësisht me metale të tjera zjarrduruese si molibden ose tungsten, ai mund të reagojë me nitridin e borit gjashtëkëndor dhe nitridin e silikonit.

Tabela e mëposhtme tregon rezistencën ndaj korrozionit të materialit në lidhje me materialet rezistente ndaj nxehtësisë të përdorura në ndërtimin e furrave industriale. Kufijtë e specifikuar të temperaturës janë të vlefshme për vakum. Kur përdorni gaz mbrojtës, këto temperatura janë afërsisht 100–200 °C më të ulëta.

Rezistenca ndaj korrozionit në lidhje me materialet rezistente ndaj nxehtësisë të përdorura në ndërtimin e furrave industriale
Oksid alumini	rezistente ndaj temperaturës< 1900 °C	Molibden	këmbëngulës
Oksidi i beriliumit	rezistente ndaj temperaturës< 1600 °C	Nitridi i silikonit	rezistent ndaj < 700 °C
Gjashtëkëndor. nitridi i borit	rezistent ndaj < 700 °C	Oksid toriumi	rezistente ndaj temperaturës< 1900 °C
Grafit	rezistent ndaj < 1000 °C	Tungsteni	këmbëngulës
Oksidi i magnezit	rezistente ndaj temperaturës< 1800 °C	Oksidi i zirkonit	rezistente ndaj temperaturës< 1600 °C

Zbulimi i tantalit është i lidhur ngushtë me zbulimin e niobiumit. Për disa dekada, kimistët e konsideruan elementin kolumbium, të zbuluar nga kimisti anglez Hatchet në 1802 dhe tantalin, të zbuluar në 1802 nga suedezi Ekeberg, si një element. Vetëm në vitin 1844 kimisti gjerman Rose vërtetoi përfundimisht se këto janë dy elementë të ndryshëm, shumë të ngjashëm në vetitë e tyre. Dhe meqenëse tantali u emërua sipas heroit të miteve të lashta greke Tantalus, ai propozoi ta quante "Columbium" niobium sipas vajzës së Tantalus, Niobe. Vetë tantali mori emrin e tij nga shprehja "vuajtja e tantalit", për shkak të kotësisë së përpjekjeve të Ekeberg për të tretur oksidin e këtij elementi që ai mori në acide.

Faturë:

Tantali pothuajse gjithmonë shoqëron niobin në tantalitë dhe niobitet. Depozitat kryesore të tantalitit ndodhen në Finlandë, Skandinavi dhe Amerikën e Veriut.
Zbërthimi i xeheve të tantalit në teknologji kryhet duke i ngrohur ato me hidrogjen sulfat kaliumi në enë hekuri, duke e shpëlarë aliazhin me ujë të nxehtë dhe duke tretur mbetjet e mbetura të acidit tantal pluhur me acid niobik të kontaminuar. Pastaj oksidi i tantalit reduktohet me qymyr në 1000°C dhe metali që rezulton ndahet në formën e një pluhuri të zi që përmban një sasi të vogël oksidi. Gjithashtu, pluhuri metalik mund të përftohet duke reduktuar TaCl 5 me hidrogjen ose magnez, si dhe fluorotantalat kaliumi me natrium: K 2 TaF 7 + 5Na = Ta + 2KF + 5NaF.
Pluhuri i metalit përpunohet në metal kompakt duke përdorur metodat e metalurgjisë së pluhurit, duke shtypur në "pirgje", e ndjekur nga shkrirja e plazmës ose elektrikut.

Vetitë fizike:

Tantali është një metal i rëndë, me shkëlqim platini-gri me një nuancë kaltërosh, mjaft i fortë, por jashtëzakonisht i lakueshëm dhe i urtë; duktiliteti i tij rritet ndërsa pastrohet. Shkrihet = 3027°C (i dyti vetëm pas tungstenit dhe reniumit). E rëndë, dendësia 16,65 g/cm 3

Karakteristikat kimike:

Në temperaturën e dhomës ka rezistencë të jashtëzakonshme kimike. Përveç acidit hidrofluorik, tantali nuk ndikohet nga asnjë acid tjetër, madje as aqua regia. Ai ndërvepron me një përzierje të acideve hidrofluorike dhe nitrik, anhidridit sulfurik, tretësirave dhe shkrirjeve të alkaleve, kur nxehet në 300-400°C me halogjene, hidrogjen, oksigjen, azot, mbi 1000°C - me karbon.
Tek komponimet shfaq gjendje oksidimi +5. Sidoqoftë, komponimet e tantalit me gjendje më të ulët oksidimi janë gjithashtu të njohura: TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2.

Lidhje të rëndësishme:

Oksid tantal (V). Ta 2 O 5 në gjendje të pastër përftohet më së miri nga kalcinimi i metalit të tantalit të pastër në një rrjedhë oksigjeni ose nga dekompozimi i hidroksidit Ta (OH) 5. Oksidi i tantalit (V) është një pluhur i bardhë, i patretshëm në ujë dhe acide (përveç acidit fluorik) me një peshë specifike 8.02. Nuk ndryshon kur kalcinohet në ajër, në një atmosferë të sulfurit të hidrogjenit ose në avujt e squfurit. Megjithatë, në temperatura mbi 1000°C, oksidi reagon me klorin dhe klorurin e hidrogjenit. Oksidi i tantalit (V) është dimorfik. Në temperatura të zakonshme, modifikimi rombik i tij është i qëndrueshëm.

Tantalatet dhe acidi tantalik. Nga shkrirja e oksidit të tantalit (V) me alkalet ose karbonatet e metaleve alkali, fitohen tantalate - kripërat e metatantalium HTaO 3 dhe acidet ortotantalike H 3 TaO 4 . Ka edhe kripëra me përbërje M 5 TaO 5 . Substancat kristalore. përdoret si ferroelektrik.
Acidet tantalike janë precipitate xhelatinoze të bardha me përmbajtje të ndryshueshme uji edhe ato të sapopërgatitura nuk treten në acide klorhidrike dhe nitrik. Shkrihet mirë në tretësirat HF ​​dhe alkali. Në teknologji, acidi tantalik zakonisht përftohet duke dekompozuar fluorin e dyfishtë të tantalit dhe kaliumit (heptafluorotantalate kaliumi) me acid sulfurik.
Klorur tantal (V)., kristale, higroskopik, të hidrolizuar nga uji, i tretshëm në CS 2 dhe CCl 4. Përdoret në prodhimin dhe veshjen e tantalit.
Pentafluorid tantal. Mund të merret duke reaguar pentaklorurin me fluorid hidrogjeni të lëngshëm. Formon prizma pa ngjyrë dhe hidrolizohet nga uji. Shkrihet=96,8°С, vlon=229°С. Përdoret për aplikimin e veshjeve me tantal.
Heptafluorotantalati i kaliumit- K 2 TaF 7 është një përbërje komplekse që mund të përftohet duke reaguar pentafluoridin e tantalit me fluorin e kaliumit. Kristale të bardha, të qëndrueshme në ajër. Hidrolizohet nga uji: K 2 TaF 7 + H 2 O -> Ta 2 O 5 * nH 2 O + KF + HF

Aplikacion:

Meqenëse tantali kombinon veti të shkëlqyera metalike me rezistencë të jashtëzakonshme kimike, ai është dëshmuar shumë i përshtatshëm për prodhimin e instrumenteve kirurgjikale dhe dentare si majat e piskatores, gjilpërat e injektimit, gjilpërat, etj. Në disa raste mund të zëvendësojë platinin.
Ato përdoren gjithashtu për prodhimin e kondensatorëve, katodave të tubave elektronikë, pajisjeve në industrinë kimike dhe energjisë bërthamore, si dhe për prodhimin e fibrave artificiale. Karbidi, silici, nitridi i tantalit janë materiale rezistente ndaj nxehtësisë, përbërës të lidhjeve të forta dhe rezistente ndaj nxehtësisë.
Lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë të tantalit me niobium dhe tungsten përdoren në teknologjinë e raketave dhe hapësirës.

E. Rosenberg.

Burimet: Tantalum // Biblioteka popullore e elementeve kimike Shtëpia botuese "Shkenca", 1977.
Tantalum // Wikipedia. Data e përditësimit: 12/12/2017. (data e hyrjes: 20.05.2018).
// S. I. Levchenkov. Një përmbledhje e shkurtër e historisë së kimisë / SFU.