التخصصات الجانبية للتنتالوم. التنتالوم. وصف وخصائص معدن التنتالوم "التخصصات" الجانبية للتنتالوم

يرتبط اكتشاف التنتالوم ارتباطًا وثيقًا باكتشاف النيوبيوم. لعدة عقود، اعتبر الكيميائيون عنصر الكولومبيوم، الذي اكتشفه الكيميائي الإنجليزي هاتشيت عام 1802، والتنتالوم، الذي اكتشفه السويدي إيكبيرج عام 1802، كعنصر واحد. فقط في عام 1844 أثبت الكيميائي الألماني روز أخيرًا أن هذين العنصرين مختلفان، متشابهان جدًا في خصائصهما. وبما أن التنتالوم سمي على اسم بطل الأساطير اليونانية القديمة تانتالوس، فقد اقترح تسمية "كولومبيوم" بالنيوبيوم على اسم ابنة تانتالوس نيوبي. حصل التنتالوم نفسه على اسمه من عبارة "عذاب التنتالوم"، بسبب عدم جدوى محاولات إيكبيرج في إذابة أكسيد هذا العنصر الذي حصل عليه في الأحماض.

إيصال:

يرافق التنتالوم دائمًا النيوبيوم في التانتاليت والنيوبيت. توجد الرواسب الرئيسية للتانتاليت في فنلندا والدول الاسكندنافية وأمريكا الشمالية.
يتم تحلل خامات التنتالوم في التكنولوجيا عن طريق تسخينها بكبريتات هيدروجين البوتاسيوم في أوعية حديدية، وترشيح السبائك بالماء الساخن وإذابة بقايا حمض التنتالوم المسحوق المتبقي مع حمض النيوبيك الملوث. ثم يتم اختزال أكسيد التنتالوم بالفحم عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية ويتم فصل المعدن الناتج على شكل مسحوق أسود يحتوي على كمية قليلة من الأكسيد. كما يمكن الحصول على مسحوق المعدن عن طريق اختزال TaCl 5 بالهيدروجين أو المغنيسيوم، وكذلك فلوروتانتالات البوتاسيوم مع الصوديوم: K 2 TaF 7 + 5Na = Ta + 2KF + 5NaF.
تتم معالجة مسحوق المعدن إلى معدن مدمج باستخدام طرق تعدين المساحيق، والضغط في "أكوام"، يليه ذوبان البلازما أو الشعاع الكهربائي.

الخصائص الفيزيائية:

التنتالوم معدن ثقيل لامع ذو لون رمادي بلاتيني مع لون مزرق، وهو صلب للغاية، ولكنه مرن للغاية ومرن؛ تزداد ليونتها أثناء تنظيفها. تذوب = 3027 درجة مئوية (في المرتبة الثانية بعد التنغستن والرينيوم). ثقيل كثافته 16.65 جم/سم3

الخواص الكيميائية:

في درجة حرارة الغرفة لديها مقاومة كيميائية استثنائية. وبصرف النظر عن حمض الهيدروفلوريك، لا يتأثر التنتالوم بأي أحماض أخرى، ولا حتى الماء الملكي. يتفاعل مع خليط من أحماض الهيدروفلوريك والنيتريك وأنهيدريد الكبريتيك ومحاليل وذوبان القلويات عند تسخينه إلى 300-400 درجة مئوية مع الهالوجينات والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين فوق 1000 درجة مئوية - مع الكربون.
في المركبات فإنه يظهر حالة الأكسدة +5. ومع ذلك، فإن مركبات التنتالوم ذات حالات الأكسدة المنخفضة معروفة أيضًا: TaCl 4، TaCl 3، TaCl 2.

أهم الإتصالات:

أكسيد التنتالوم (V).يتم الحصول على Ta 2 O 5 في حالة نقية بسهولة أكبر عن طريق تكليس معدن التنتالوم النقي في تيار من الأكسجين أو عن طريق تحلل هيدروكسيد Ta (OH) 5. أكسيد التنتالوم (V) هو مسحوق أبيض غير قابل للذوبان في الماء والأحماض (باستثناء حمض الهيدروفلوريك) بثقل نوعي قدره 8.02. ولا يتغير عند تكلسه في الهواء أو في جو من كبريتيد الهيدروجين أو في بخار الكبريت. ومع ذلك، عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية، يتفاعل الأكسيد مع الكلور وكلوريد الهيدروجين. أكسيد التنتالوم (V) ثنائي الشكل. في درجات الحرارة العادية، يكون تعديلها المعيني مستقرًا.

Tantalates وحمض التانتاليك.عن طريق دمج أكسيد التنتالوم (V) مع القلويات أو كربونات الفلزات القلوية، يتم الحصول على التنتالات - أملاح الميتاتانتالوم HTaO 3 والأحماض المتعامدة H 3 TaO 4 . هناك أيضًا أملاح ذات التركيبة M 5 TaO 5 . المواد البلورية. تستخدم ككهربائية حديدية.
أحماض التانتاليك هي رواسب جيلاتينية بيضاء ذات محتوى مائي متغير، حتى تلك الطازجة لا تذوب في أحماض الهيدروكلوريك والنيتريك. أنها تذوب بشكل جيد في HF والمحاليل القلوية. في التكنولوجيا، يتم الحصول على حمض التانتاليك عادة عن طريق تحلل الفلوريد المزدوج للتنتالوم والبوتاسيوم (سباعي فلوروتانتالات البوتاسيوم) مع حمض الكبريتيك.
كلوريد التنتالوم (V).، بلورات، استرطابية، متحللة بالماء، قابلة للذوبان في CS 2 وCCl 4. يتم استخدامه في إنتاج وطلاء التنتالوم.
التنتالوم خماسي فلوريد.يمكن الحصول عليه عن طريق تفاعل خماسي كلوريد مع فلوريد الهيدروجين السائل. إنه يشكل موشورات عديمة اللون ويتحلل بالماء. الذوبان = 96.8 درجة مئوية، الغليان = 229 درجة مئوية. تستخدم لتطبيق طلاءات التنتالوم.
سباعي فلوروتانتالات البوتاسيوم- K 2 TaF 7 مركب معقد يمكن الحصول عليه عن طريق تفاعل فلوريد التنتالوم مع فلوريد البوتاسيوم. بلورات بيضاء، مستقرة في الهواء. يتحلل بالماء: K 2 TaF 7 + H 2 O -> Ta 2 O 5 * nH 2 O + KF + HF

طلب:

نظرًا لأن التنتالوم يجمع بين الخصائص المعدنية الممتازة والمقاومة الكيميائية الاستثنائية، فقد أثبت أنه مناسب للغاية لتصنيع الأدوات الجراحية وأدوات طب الأسنان مثل أطراف الملقط وإبر الحقن والإبر وما إلى ذلك. في بعض الحالات يمكن أن يحل محل البلاتين.
كما أنها تستخدم لتصنيع المكثفات، وكاثودات أنابيب الإلكترون، والمعدات في الصناعة الكيميائية والطاقة النووية، ويموت لإنتاج الألياف الاصطناعية. كربيد، سيليسيد، نيتريد التنتالوم - مواد مقاومة للحرارة، مكونات سبائك صلبة ومقاومة للحرارة.
وتستخدم سبائك التنتالوم المقاومة للحرارة مع النيوبيوم والتنغستن في تكنولوجيا الصواريخ والفضاء.

إي روزنبرغ.

المصادر: التنتالوم // المكتبة الشعبية للعناصر الكيميائية، دار النشر "العلم"، 1977.
التنتالوم // ويكيبيديا. تاريخ التحديث: 12/12/2017. (تاريخ الوصول: 20/05/2018).
// إس آي ليفتشينكوف. نبذة مختصرة عن تاريخ الكيمياء/SFU.

معدن التنتالومافتتح مؤخرا، أي في عام 1802. كان الكيميائي السويدي A. G. محظوظًا بما يكفي لاكتشاف هذا المعدن. إيكيبيرج. عند دراسة معدنين جديدين تم العثور عليهما في الدول الإسكندنافية، تبين أنه بالإضافة إلى العناصر المعروفة، فإنهما يحتويان أيضًا على عناصر غير مدروسة سابقًا. ولم يتمكن العالم قط من عزل المعدن عن المعدن في صورته النقية، حيث نشأت صعوبات كبيرة في ذلك.

وفي هذا الصدد، سمي المعدن غير المستكشف باسم بطل من أساطير اليونان القديمة، وبعده كتب أسطورة تانتالوس. وبعد ذلك، لأكثر من 40 عاما، كان يعتقد ذلك التنتالوم والنيوبيوم- هذه هي نفس المعدن. إلا أن أحد الكيميائيين الألمان أثبت الفرق بين المعادن، وبعد ذلك قام ألماني آخر بعزل التنتالوم في شكله النقي، ولم يحدث هذا إلا في عام 1903.

الإنتاج التسلسلي للمنتجات المدرفلة و منتجات التنتالومبدأت فقط خلال الحرب العالمية الثانية. يُطلق على هذا العنصر اليوم اسم "المعدن الذكي"، حيث لا يمكن للإلكترونيات سريعة التطور الاستغناء عنه.

وصف وخصائص التنتالوم

التنتالوموهو معدن ذو صلابة عالية وكثافة ذرية. في العناصر الكيميائية الدورية، يقع التنتالوم في الموضع 73. في الممارسة العالمية، من المعتاد الإشارة إلى هذا المعدن من خلال مزيج من حرفين، وهما تا. عند الضغط الجوي ودرجة حرارة الغرفة، يكون للتنتالوم لون معدني فضي مميز. طبقة الأكسيد التي تتشكل على سطح المعدن ستعطيه صبغة رصاصية.

عنصر التنتالومغير نشط في درجة حرارة الغرفة. لا يمكن أكسدة سطح هذا المعدن بالهواء إلا عند درجات حرارة أعلى من 280 درجة. يتفاعل التنتالوم مع الهالوجينات عند درجة حرارة أقل بمقدار 30 درجة من الهواء. في هذه الحالة، يتم تشكيل فيلم واقية على السطح، مما يمنع المزيد من اختراق العناصر المؤكسدة في جميع أنحاء عمق المعدن.

عنصر كيميائي التنتالوممع نقطة انصهار عالية إلى حد ما. إذن، تبلغ درجة حرارته 3290 كلفن، وتصل درجة غليانه إلى 5731 كلفن. وعلى الرغم من كثافته العالية (16.7 جم/سم3) وصلابته، فإنه من البلاستيك تمامًا. من حيث الليونة، يمكن مقارنة التنتالوم مع. المعدن النقي سهل للغاية ومريح للعمل معه.

من السهل تصنيعها، على سبيل المثال، يمكن دحرجتها إلى سمك يتراوح من 1 إلى 10 ميكرون. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن التنتالوم مغناطيسي. تبدأ ميزة مثيرة للاهتمام لهذا المعدن في الظهور عند درجة حرارة 800 درجة: يمتص التنتالوم 740 من حجم الغاز الخاص به.

يوجد بالفعل عدد من الحقائق في الممارسة العالمية التي تشير إلى المتانة الممتازة لهذا المعدن في بيئات شديدة العدوانية. على سبيل المثال، من المعروف أن التنتالوم لا يتضرر حتى بنسبة 70٪ من حمض النيتريك. كما أن حمض الكبريتيك الذي يصل إلى 150 درجة لا يؤدي أيضًا إلى تدمير مسبب للتآكل، ولكن عند 200 درجة سيبدأ المعدن في الذوبان بمعدل 0.006 ملم في السنة.

تشير بعض حقائق الإنتاج أيضًا إلى أن التنتالوم أكثر مقاومة بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. لذلك هناك حالة معروفة فيها أجزاء التنتالوماستمرت لمدة 20 عامًا أطول من الأجزاء المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.

حقيقة أخرى مثيرة للاهتمام هي أن التنتالوم يستخدم للفصل الحفزي للذهب. يتم تصنيع الكاثودات منه، والتي يتم ترسيب المعدن النبيل عليها، ثم يتم غسلها بالماء الملكي. في الوقت نفسه، يظل الكاثود والتنتالوم سليما بسبب مقاومته الممتازة للأحماض.

تطبيقات التنتالوم

منذ فترة طويلة، تم استخدام هذا المعدن لإنتاج خيوط في المصابيح المتوهجة. اليوم التنتالوم و سبائك التنتالومالمستخدمة في الصناعات والمنتجات التالية:

— عند صهر السبائك المقاومة للحرارة والتآكل (على سبيل المثال، أجزاء محرك الطائرة)؛

— في الصناعة الكيميائية لإنشاء معدات مقاومة للتآكل؛

— في إنتاج المعادن لإنتاج المعادن الأرضية النادرة؛

- أثناء بناء المفاعلات النووية (التنتالوم هو المعدن الأكثر مقاومة لبخار السيزيوم)؛

— نظرًا لتوافقه الحيوي العالي، يتم استخدام التنتالوم في صناعة الغرسات والأطراف الاصطناعية الطبية؛

- لإنتاج الموصلات الفائقة - الكريوترونات (هذه عناصر من تكنولوجيا الكمبيوتر)؛

- يستخدم في الصناعة العسكرية لصناعة القذائف. استخدام هذا المعدن يزيد من قوة اختراق الذخيرة.

- يتم تصنيع مكثفات الجهد المنخفض الأكثر كفاءة من التنتالوم؛

- في الآونة الأخيرة، أصبح التنتالوم راسخًا في مجال الأعمال التجارية. ويرجع ذلك إلى قدرة المعدن على تكوين أفلام أكسيد قوية على السطح، والتي يمكن أن تكون بألوان وظلال مختلفة؛

- عدد كبير من تعديلات التنتالوميتراكم في المفاعلات النووية. ولأغراض مختبرية أو عسكرية، يمكن استخدام هذا التعديل للمعدن كمصدر لإشعاع غاما؛

- يستخدم هذا المعدن باعتباره المعدن الرئيسي (بعد البلاتين) لتصنيع معايير الكتلة التي زادت دقتها؛

- بعض المعادن مركبات التنتالومتتمتع بصلابة وقوة عالية جدًا، فضلاً عن زيادة مقاومتها للأكسدة. وتستخدم هذه المركبات في صناعات الطيران والفضاء؛

— تستخدم كربيدات التنتالوم في تصنيع أدوات القطع ذات المقاومة الحمراء المتزايدة. يتم الحصول على الأداة عن طريق تلبيد خليط من مساحيق كربيد. وتستخدم هذه الأدوات في ظروف صعبة للغاية، على سبيل المثال، أثناء الحفر الإيقاعي؛

- خماسي التكافؤ أكسيد التنتالوماللازمة لحام الزجاج في التكنولوجيا النووية.

رواسب التنتالوم والتعدين

التنتالوم معدن نادر. وتبلغ نسبته في القشرة الأرضية 0.0002% فقط. يتضمن هذا المبلغ تعديلين للمعدن: مستقر ومشع. يتواجد هذا المعدن النادر على شكل مركبات خاصة به وهو جزء من العديد من المعادن. إذا تم تضمين التنتالوم في المعدن، فسيكون دائمًا مع النيوبيوم.

رواسب مركبات التنتالوموالمعادن موجودة في العديد من البلدان. يقع أكبر إيداع لهذا العنصر في أوروبا في فرنسا. وفي القارة الأفريقية، تمتلك مصر أكبر كمية من التنتالوم. وتمتلك الصين وتايلاند أيضًا احتياطيات عالية من هذا المعدن. توجد ودائع أصغر في رابطة الدول المستقلة ونيجيريا وكندا وأستراليا وبلدان أخرى. ومع ذلك، فإن أكبر الرواسب المكتشفة حتى الآن موجودة في أستراليا.

يتم استخراج حوالي 420 طنًا من التنتالوم سنويًا في العالم. تقع مصانع المعالجة الرئيسية لهذا المعدن في الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا. ومن الجدير بالذكر أن المجتمع الدولي يعلن ضرورة زيادة إنتاج هذا المعدن النادر. ترتبط هذه التصريحات في المقام الأول بزيادة إنتاج الإلكترونيات، حيث يستخدم هذا العنصر بشكل مكثف.

وبالتالي فإن عدد الحقول المطورة يتزايد كل عام. على سبيل المثال، إلى الحقول النامية الرئيسية في العالم، تمت إضافة المزيد من الأماكن في البرازيل والولايات المتحدة وجنوب أفريقيا. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه في السنوات العشر الماضية كان هناك توتر شديد خفض إنتاج التنتالوم. أدنى رقم للإنتاج في القرن الحادي والعشرين حدث في عام 2010.

سعر التنتالوم

تقلبت تكلفة التنتالوم بشكل كبير على مدى السنوات الخمس عشرة الماضية. لذلك، في 2002-2003 شراء التنتالومكان من الممكن بأقل سعر. هذا العام سعر التنتالوموتراوحت أسعارها بين 340 إلى 375 دولاراً للكيلوغرام الواحد. في روسيا اليوم يمكنك الشراء التنتالوم، السعروهو 2950 روبل للكيلوغرام الواحد.

تحتوي مكتبة العناصر الكيميائية الشعبية على معلومات حول جميع العناصر التي عرفتها البشرية. يوجد اليوم 107 منها، بعضها تم الحصول عليه بشكل مصطنع.

وكما أن خصائص كل "لبنة من قوالب الكون" تختلف، فإن تاريخها ومصائرها مختلفة أيضًا. وقد عرفت بعض العناصر، مثل النحاس والحديد والكبريت والكربون، منذ عصور ما قبل التاريخ. ويقاس عمر الآخرين بالقرون فقط، على الرغم من أنهم، لم يتم اكتشافهم بعد، استخدمتهم البشرية في زمن سحيق. يكفي أن نتذكر الأكسجين الذي تم اكتشافه فقط في القرن الثامن عشر. تم اكتشاف البعض الآخر منذ 100 إلى 200 عام، ولكن فقط في عصرنا اكتسب أهمية قصوى. هذه هي اليورانيوم والألمنيوم والبورون والليثيوم والبريليوم. وبالنسبة للآخرين، مثل اليوروبيوم والسكانديوم، فإن تاريخ عملهم قد بدأ للتو. تم الحصول على العناصر الخامسة بشكل مصطنع من خلال طرق التخليق الفيزيائي النووي: التكنيتيوم، البلوتونيوم، المندليفيوم، الكورتشاتوفيوم... باختصار، هناك الكثير من العناصر، والعديد من الأفراد، والعديد من القصص، والعديد من المجموعات الفريدة من الخصائص.

تضمن الكتاب الأول موادًا عن العناصر الـ 46 الأولى، حسب ترتيب أعدادها الذرية، والثاني عن باقي العناصر

كتاب:

التخصصات الجانبية للتنتالوم

التنتالوم ضيف متكرر إلى حد ما في ورش المجوهرات، وفي كثير من الحالات يتم استخدامه ليحل محل البلاتين. ويستخدم التنتالوم في صناعة علب الساعات والأساور والمجوهرات الأخرى. وفي مجال آخر، يتنافس العنصر رقم 73 مع البلاتين: الموازين التحليلية القياسية المصنوعة من هذا المعدن ليست أقل جودة من الموازين البلاتينية. في إنتاج سنون الأقلام الأوتوماتيكية، يتم استبدال التنتالوم بالإيريديوم الأكثر تكلفة. لكن سجل التنتالوم لا ينتهي عند هذا الحد. يعتقد خبراء التكنولوجيا العسكرية أنه من المستحسن صنع بعض أجزاء المقذوفات الموجهة والمحركات النفاثة من التنتالوم.

كما تستخدم مركبات التنتالوم على نطاق واسع. وبالتالي، يتم استخدام فلوروتانتالات البوتاسيوم كمحفز في إنتاج المطاط الصناعي. كما يلعب خامس أكسيد التنتالوم نفس الدور عند إنتاج البيوتادين من الكحول الإيثيلي.

يستخدم أكسيد التنتالوم أحيانًا في صناعة الزجاج - لإنتاج النظارات ذات معامل الانكسار العالي. تم اقتراح استخدام خليط من خامس أكسيد التنتالوم Ta 2 O 5 مع كمية صغيرة من ثالث أكسيد الحديد لتسريع تخثر الدم. يتم استخدام هيدريدات التنتالوم بنجاح في لحام الاتصالات على أشباه الموصلات السيليكون.

الطلب على التنتالوم يتزايد باستمرار، وبالتالي ليس هناك شك في أن إنتاج هذا المعدن الرائع سيزداد بشكل أسرع من الآن في السنوات القادمة.

التنتالوم أصعب... التنتالوم. طلاءات التنتالوم ليست أقل جاذبية من النيكل والكروم على سبيل المثال. جذابة ليس فقط في المظهر. تم تطوير طرق تجعل من الممكن طلاء المنتجات كبيرة الحجم (البوتقات والأنابيب والألواح وفوهات الصواريخ) بطبقة من التنتالوم ذات سماكة مختلفة، ويمكن تطبيق الطلاء على مجموعة واسعة من المواد - الفولاذ والحديد والنحاس والنيكل والموليبدينوم وأكسيد الألومنيوم والجرافيت والكوارتز والزجاج والخزف وغيرها. ومن المميز أن صلابة طلاء التنتالوم، بحسب برينل، تبلغ 180-200 كجم/مم2، بينما تتراوح صلابة التنتالوم التقني على شكل قضبان أو صفائح ملدنة من 50-80 كجم/مم2 .

البلاتين الأرخص، والفضة الأكثر تكلفة. يعد استبدال البلاتين بالتنتالوم، كقاعدة عامة، مربحًا للغاية - فهو أرخص عدة مرات. ومع ذلك، لا يمكن أن يسمى التنتالوم رخيصة. ترجع التكلفة المرتفعة النسبية للتنتالوم إلى ارتفاع أسعار المواد المستخدمة في إنتاجه وتعقيد تقنية الحصول على العنصر رقم 73: للحصول على طن من تركيز التنتالوم، من الضروري معالجة ما يصل إلى 3 آلاف طن من الخام.

معدن الجرانيت. يستمر البحث عن المواد الخام التنتالوم اليوم. تم العثور على عناصر قيمة، بما في ذلك التنتالوم، في الجرانيت العادي. وفي البرازيل، حاولوا بالفعل استخراج التنتالوم من الجرانيت. صحيح أن عملية الحصول على التنتالوم والعناصر الأخرى ليس لها أهمية صناعية بعد - فهي معقدة للغاية ومكلفة، لكنهم تمكنوا من الحصول على التنتالوم من هذه المواد الخام غير العادية.

أكسيد واحد فقط. كان يُعتقد سابقًا أنه، مثل العديد من المعادن الانتقالية الأخرى، يمكن للتنتالوم، عند تفاعله مع الأكسجين، أن يشكل عدة أكاسيد ذات تركيبات مختلفة. ومع ذلك، أظهرت دراسات لاحقة أن الأكسجين يؤكسد التنتالوم دائمًا إلى خامس أكسيد Ta 2 O 5. يتم تفسير الارتباك الحالي من خلال تكوين محاليل صلبة للأكسجين في التنتالوم. تتم إزالة الأكسجين المذاب عن طريق التسخين فوق 2200 درجة مئوية في الفراغ. يؤثر تكوين المحاليل الصلبة للأكسجين بشكل كبير على الخواص الفيزيائية للتنتالوم. وتزداد قوتها وصلابتها ومقاومتها الكهربائية، ولكن تقل قابليتها المغناطيسية ومقاومتها للتآكل.

طلاء التنتالوم. الكسوة (هذا المصطلح من أصل فرنسي) هي تطبيق طبقات رقيقة من معدن آخر على المنتجات المعدنية بالطرق الميكانيكية الحرارية. يعرف القارئ بالفعل عن المقاومة الكيميائية المتميزة للتنتالوم. حقيقة أن هذا المعدن باهظ الثمن ولا يمكن الوصول إليه بسهولة هي أيضًا حقيقة. وبطبيعة الحال، فإن طلاء التنتالوم للأسطح المعدنية الأقل مقاومة سيكون مفيدًا للغاية، ولكن تطبيق هذه الطلاءات بطرق التحليل الكهربائي أمر صعب لأسباب عديدة. ولهذا السبب يلجأون إلى الكسوة. من المعتقد أن الفولاذ المغطى بالتنتالوم عن طريق الانفجار سيصبح في نهاية المطاف أكثر أهمية للصناعة الكيميائية من الفولاذ المغطى بالزجاج، على الرغم من أن أسعار الزجاج والتنتالوم غير قابلة للقياس بالطبع. ويستخدم هذا الفولاذ بالفعل في إنتاج المفاعلات النووية.

التنتالوم هو الاختيار الذكي لجميع التطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل. على الرغم من أن التنتالوم ليس معدنًا نبيلًا، إلا أنه يمكن مقارنته في ثباته الكيميائي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تشكيل التنتالوم بسهولة حتى في درجات حرارة أقل من درجة حرارة الغرفة بسبب هيكله البلوري المكعب المتمركز حول الجسم. إن مقاومة التنتالوم العالية للتآكل تجعله مادة قيمة للاستخدام في مجموعة واسعة من البيئات الكيميائية. نحن نستخدم موادنا "الصلبة"، على سبيل المثال، في المبادلات الحرارية لقطاع الأجهزة، وصواني الشحن لبناء الأفران، والمزروعات للتكنولوجيا الطبية ومكونات المكثفات لصناعة الإلكترونيات.

نقاء مضمون

يمكنك أن تكون واثقًا من جودة منتجاتنا. نحن نصنع منتجات التنتالوم بأنفسنا - بدءًا من مسحوق المعدن وحتى المنتج النهائي. نحن نستخدم فقط أنقى مسحوق التنتالوم كمادة أولية. بهذه الطريقة نضمن لك درجة نقاء عالية للغاية للمادة.

نحن نضمن الجودة نقاء التنتالوم الملبد - 99,95 % (نقاء المعدن بدون النيوبيوم). وبحسب التحاليل الكيميائية فإن المحتوى المتبقي يتكون من العناصر التالية:

نحن نضمن جودة نقاء التنتالومتم الحصول عليها عن طريق الصهر - 99,95 % (نقاء المعدن بدون النيوبيوم) وبحسب التحليل الكيميائي فإن المحتوى المتبقي يتكون من العناصر التالية:

يتم التخلص من وجود الكروم (VI) والشوائب العضوية من خلال عملية الإنتاج (المعالجة الحرارية المتعددة عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية في جو عالي الفراغ). * القيمة البدائية.

المواد ذات المواهب الخاصة

على الرغم من أن خصائص التنتالوم لدينا فريدة من نوعها، إلا أن نطاق تطبيقه في الصناعة محدد تمامًا. وفيما يلي سنقدم بإيجاز اثنين منهم:

الخصائص الكيميائية والكهربائية المختارة بشكل فردي.

نظرًا لبنيته المجهرية الدقيقة للغاية، يعد التنتالوم مادة مثالية لإنتاج أسلاك رفيعة للغاية ذات سطح نظيف للغاية لا تشوبه شائبة للاستخدام في مكثفات التنتالوم. يمكننا تحديد الخواص الكيميائية والكهربائية والميكانيكية لمثل هذا السلك بدرجة عالية من الدقة. وبالتالي، فإننا نقدم لعملائنا خصائص ثابتة ومختارة بشكل فردي للمكونات، والتي نقوم بتطويرها وتحسينها باستمرار.

متانة ممتازة وليونة باردة عالية

المتانة الممتازة جنبًا إلى جنب مع قابلية التشكيل واللحام الممتازة تجعل من التنتالوم مادة مثالية للمبادلات الحرارية. تتميز مبادلاتنا الحرارية المصنوعة من التنتالوم بأنها مستقرة بشكل استثنائي ومقاومة لمجموعة واسعة من البيئات العدوانية. بفضل سنوات عديدة من الخبرة في معالجة التنتالوم، يمكننا أيضًا إنتاج أشكال هندسية معقدة لتناسب متطلباتك الدقيقة.

التنتالوم النقي أو سبيكة؟

نحن نقوم بإعداد التنتالوم الخاص بنا على النحو الأمثل لأي تطبيق. باستخدام عناصر صناعة السبائك المختلفة يمكننا تغيير الخصائص التالية للتنغستن:

• الخصائص الفيزيائية(مثل نقطة الانصهار، وضغط البخار، والكثافة، والتوصيل الكهربائي، والتوصيل الحراري، والتمدد الحراري، والسعة الحرارية)
• الخصائص الميكانيكية(على سبيل المثال القوة وآلية الفشل والمرونة)
• الخواص الكيميائية(على سبيل المثال، مقاومة التآكل، والنقش)
• القدرة على الماكينات(على سبيل المثال، قابلية التصنيع، وقابلية التشكيل، وقابلية اللحام)
• خصائص الهيكل وإعادة البلورة(على سبيل المثال درجة حرارة إعادة التبلور، الهشاشة، تأثير الشيخوخة، حجم الحبوب)

وهذا ليس كل شيء: باستخدام تقنيات الإنتاج الخاصة لدينا، يمكننا تغيير العديد من خصائص التنتالوم الأخرى على نطاق واسع. والنتيجة: تقنيتان مختلفتان لإنتاج التنتالوم وسبائك بخصائص مختلفة لتلبية متطلبات تطبيق معين بدقة.

التنتالوم الناتج عن التلبيد (TaS).

يتميز التنتالوم الملبد النقي والتنتالوم الصهر النقي بالخصائص العامة التالية:

• نقطة انصهار عالية 2996 درجة مئوية
• ليونة باردة ممتازة
• إعادة التبلور عند درجات حرارة من 900 إلى 1450 درجة مئوية (حسب درجة التشوه والنقاء)
• مقاومة ممتازة في المحاليل المائية والمعادن المنصهرة
• الموصلية الفائقة
• مستوى عال من التوافق البيولوجي

عندما تكون المهمة صعبة للغاية، سيساعد التنتالوم الملبد لدينا: وذلك بفضل عملية تعدين المساحيق لدينا التنتالوم الملبد، (TaS) له بنية حبيبية دقيقة للغاية ونقاء عالي. في هذا الصدد، المواد مختلفة أعلى جودة السطحوخصائص ميكانيكية جيدة.

ل استخدامها في المكثفاتنوصي بأحد أصناف التنتالوم لدينا ذات جودة سطحية عالية للغاية ( تاك). ويستخدم هذا التنتالوم على شكل سلك في مكثفات التنتالوم. لا يمكن ضمان السعة العالية وتيار التسرب المنخفض والمقاومة المنخفضة إلا عند استخدام سلك خالٍ من العيوب والشوائب.

التنتالوم المنصهر (TaM)

لا تحتاج دائمًا إلى الأفضل على الإطلاق. التنتالوم التي تم الحصول عليها عن طريق الصهر، (تام)، كقاعدة عامة، أكثر اقتصادافي الإنتاج من التنتالوم الملبد، ونوعيته كافية للعديد من التطبيقات. ومع ذلك، فإن هذه المادة ليست دقيقة الحبيبات وموحدة مثل التنتالوم الملبد. فقط اتصل بنا. ونحن سوف نكون سعداء لتقديم المشورة لك.

التنتالوم المستقر (TaKS)

نحن نحن نصنع سبائك التنتالوم المستقر الملبد بالسيليكونمما يمنع نمو الحبوب حتى في درجات الحرارة المرتفعة. وهذا يجعل التنتالوم الخاص بنا مناسبًا للاستخدام حتى في درجات الحرارة المرتفعة للغاية. تظل البنية المجهرية الدقيقة مستقرة حتى بعد التلدين عند درجات حرارة تصل إلى 2000 درجة مئوية. تسمح هذه العملية للمادة بالاحتفاظ بخصائصها الميكانيكية الممتازة، مثل الليونة والقوة. يعتبر التنتالوم المستقر على شكل أسلاك أو صفائح مثاليًا لإنتاج أنودات التنتالوم عن طريق التلبيد أو للاستخدام في قطاع بناء الأفران.

يتمتع التنتالوم التنغستن (TaW) بخصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة ممتازة للتآكل. نضيف 2.5 إلى 10 بالمائة من وزن التنغستن إلى التنتالوم النقي. على الرغم من أن السبائك الناتجة أقوى بـ 1.4 مرةالتنتالوم النقي، من السهل معالجته عند درجات حرارة تصل إلى 1600 درجة مئوية. ولذلك فإن سبيكة TaW الخاصة بنا مناسبة بشكل خاص للمبادلات الحرارية وعناصر التسخين المستخدمة في الصناعة الكيميائية.

جيد في كل شيء. خصائص التنتالوم.

التنتالوم ينتمي إلى المجموعة معادن حرارية. المعادن المقاومة للحرارة لها نقطة انصهار أعلى من نقطة انصهار البلاتين (1772 درجة مئوية). الطاقة التي تربط الذرات الفردية معًا عالية للغاية. يتم الجمع بين نقطة الانصهار العالية للمعادن المقاومة للحرارة وضغط البخار المنخفض. كما تتميز المعادن المقاومة للحرارة بكثافة عالية ومعامل تمدد حراري منخفض.

في الجدول الدوري، التنتالوم يقع في نفس فترة التنغستن. مثل التنغستن، التنتالوم لديه كثافة عالية جدا - 16.6 جم / سم 3 . ومع ذلك، على عكس التنغستن، يصبح التنتالوم هشًا أثناء عمليات التصنيع التي تنطوي على جو هيدروجيني. ولذلك، يتم إنتاج المواد في فراغ عالية.

التنتالوم بلا شك الأكثر استقرارا من المعادن الحرارية. وهو مستقر في جميع الأحماض والقواعد وله خصائص محددة للغاية:

الخصائص الفيزيائية الحرارية

المعادن الحرارية عادة ما يكون لها معامل منخفض للتمدد الحراريو كثافة عالية نسبيا. وهذا ينطبق أيضًا على التنتالوم. على الرغم من أن الموصلية الحرارية للتنتالوم أقل من تلك الموجودة في التنغستن والموليبدينوم، إلا أن المادة لديها معامل تمدد حراري أعلى من العديد من المعادن الأخرى.

تتغير الخصائص الفيزيائية الحرارية للتنتالوم مع تغيرات درجة الحرارة. وتوضح الرسوم البيانية أدناه منحنيات التغير لأهم المتغيرات:

الخصائص الميكانيكية

حتى الكميات الصغيرة من العناصر الخلالية مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين والكربون يمكن أن تغير الخواص الميكانيكية للتنتالوم. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام عوامل مثل نقاء المسحوق المعدني، وتكنولوجيا الإنتاج (التلبيد أو الصهر)، ودرجة العمل البارد، ونوع المعالجة الحرارية لتغيير خواصه الميكانيكية.

مثل التنغستن والموليبدينوم، التنتالوم لديه مكعب متمركز حول الجسم شعرية الكريستال. درجة حرارة التحول الهشة والدكتايل للتنتالوم هي -200 درجة مئوية، وهي أقل بكثير من درجة حرارة الغرفة. بفضل هذا المعدن من السهل للغاية العفن. أثناء العمل البارد، تزداد قوة الشد وصلابة المعدن، ولكن في نفس الوقت تقل الاستطالة عند الكسر. على الرغم من أن المادة تفقد ليونتها، إلا أنها لا تصبح هشة.

مقاوم للحرارةالمواد أقل من مادة التنغستن، ولكن مقارنة بمقاومة الحرارةالموليبدينوم النقي. لزيادة مقاومة الحرارة، نضيف معادن مقاومة للحرارة إلى التنتالوم، مثل التنغستن.

معامل مرونة التنتالوم أقل من معامل مرونة التنغستن والموليبدينوم، ويمكن مقارنته بمعامل مرونة الحديد النقي. يتناقص معامل المرونة مع زيادة درجة الحرارة.

الخصائص الميكانيكية

نظرًا لمرونته العالية، يعتبر التنتالوم مناسبًا بشكل مثالي عمليات صبمثل الثني أو الختم أو الضغط أو الرسم العميق. من الصعب إنتاج التنتالوم بالقطع. يصعب فصل الرقائق. لهذا السبب، نوصي باستخدام خطوات إخلاء الشريحة. التنتالوم مختلف قابلية اللحام ممتازةمقارنة بالتنغستن والموليبدينوم.

هل لديك أسئلة حول تصنيع المعادن المقاومة للحرارة؟ سنكون سعداء بمساعدتك باستخدام سنوات خبرتنا العديدة.

الخواص الكيميائية

نظرًا لأن التنتالوم مقاوم لجميع أنواع المواد الكيميائية، فغالبًا ما تتم مقارنة المادة بالمعادن الثمينة. ومع ذلك، من الناحية الديناميكية الحرارية، يعتبر التنتالوم معدنًا أساسيًا يمكنه مع ذلك تكوين مركبات مستقرة مع مجموعة واسعة من العناصر. عند تعرضه للهواء، يتشكل التنتالوم بشكل كبير طبقة أكسيد كثيفة(تا 2 أو 5) الذي يحمي المادة الأساسية من التأثيرات العدوانية. طبقة الأكسيد هذه تصنع التنتالوم مقاومة للتآكل.

في درجة حرارة الغرفة، التنتالوم غير مستقر إلا في المواد غير العضوية التالية: حمض الكبريتيك المركز، الفلور، فلوريد الهيدروجين، حمض الهيدروفلوريك والمحاليل الحمضية التي تحتوي على أيونات الفلور. المحاليل القلوية وهيدروكسيد الصوديوم المنصهر وهيدروكسيد البوتاسيوم لها أيضًا تأثير كيميائي على التنتالوم. وفي الوقت نفسه، تكون المادة مستقرة في محلول الأمونيا المائي. إذا تعرض التنتالوم لهجوم كيميائي، يدخل الهيدروجين إلى شبكته البلورية وتصبح المادة هشة. تتناقص مقاومة التنتالوم للتآكل تدريجيًا مع زيادة درجة الحرارة.

التنتالوم خامل تجاه العديد من الحلول. ومع ذلك، إذا تعرض التنتالوم لمحلول مختلط، فقد تنخفض مقاومته للتآكل، حتى لو كان مستقرًا في المكونات الفردية للمحلول. هل لديك أسئلة معقدة حول التآكل؟ سنكون سعداء بمساعدتك باستخدام خبرتنا ومختبر التآكل الداخلي لدينا.

التنتالوم مستقر في بعض المعادن المنصهرة مثل Ag، Bi، Cd، Cs، Cu، Ga، Hg، °K، Li، Mg، Na و Pb، بشرط أن تحتوي هذه المصهورات على كمية صغيرة من الأكسجين. ومع ذلك، فإن هذه المادة عرضة لـ Al وFe وBe وNi وCo.

عندما يتلامس معدن أساسي مثل التنتالوم مع معادن نبيلة مثل البلاتين، يحدث تفاعل كيميائي بسرعة كبيرة. وفي هذا الصدد، من الضروري مراعاة تفاعل التنتالوم مع المواد الأخرى الموجودة في النظام، خاصة عند درجات الحرارة المرتفعة.

التنتالوم لا يتفاعل مع الغازات الخاملة. ولهذا السبب، يمكن استخدام الغازات الخاملة عالية النقاء كغازات حماية. ومع ذلك، مع ارتفاع درجة الحرارة، يتفاعل التنتالوم بشكل نشط مع الأكسجين أو الهواء ويمكنه امتصاص كميات كبيرة من الهيدروجين والنيتروجين. هذا يجعل المادة هشة. يمكن التخلص من هذه الشوائب عن طريق التلدين التنتالوم في فراغ عالي. يختفي الهيدروجين عند درجة حرارة 800 درجة مئوية، والنيتروجين عند درجة حرارة 1700 درجة مئوية.

في الأفران ذات درجة الحرارة العالية، يمكن أن يتفاعل التنتالوم مع الأجزاء الهيكلية المصنوعة من أكاسيد حرارية أو الجرافيت. حتى الأكاسيد المستقرة جدًا مثل الألومنيوم أو المغنيسيوم أو أكسيد الزركونيوم يمكن أن تخضع لخفض درجة الحرارة العالية إذا تلامست مع التنتالوم. عند ملامسة الجرافيت، يمكن أن يتشكل كربيد التنتالوم، مما يؤدي إلى زيادة هشاشة التنتالوم. على الرغم من أنه يمكن دمج التنتالوم بسهولة مع معادن أخرى مقاومة للحرارة مثل الموليبدينوم أو التنغستن، إلا أنه يمكن أن يتفاعل مع نيتريد البورون السداسي ونيتريد السيليكون.

يوضح الجدول أدناه مقاومة التآكل للمادة بالنسبة للمواد المقاومة للحرارة المستخدمة في بناء الأفران الصناعية. حدود درجة الحرارة المحددة صالحة للفراغ. عند استخدام غاز التدريع، تكون درجات الحرارة أقل بحوالي 100-200 درجة مئوية.

يمكن لثاني أكسيد الكبريت إضافة الأكسجين، ويتحول إلى ثالث أكسيد الكبريت (ثالث أكسيد). في ظل الظروف العادية، يستمر هذا التفاعل ببطء شديد. ويحدث بشكل أسرع وأسهل بكثير عند درجات الحرارة المرتفعة في وجود المحفزات.

ثالث أكسيد الكبريت هو سائل عديم اللون وشديد الحركة وله كثافة تغلي وتتبلور عند درجة حرارة. عند تخزينها، وخاصة في ظل وجود آثار للرطوبة، تتغير هذه المادة، وتتحول إلى بلورات طويلة حريرية.

يتم بناء الجزيئات الحرة (في الحالة الغازية) على شكل مثلث منتظم، مع ذرة الكبريت في المركز وذرات الأكسجين في القمم. كما هو الحال في الجزيء، تكون ذرة الكبريت هنا في حالة تهجين؛ ووفقاً لهذا، فإن نوى الذرات الأربع التي يتكون منها الجزيء تقع في نفس المستوى، وتكون زوايا الرابطة متساوية:

ترتبط ذرة الكبريت الموجودة في الجزيء بذرات الأكسجين بواسطة ثلاث روابط ثنائية المركز ورابطة واحدة رباعية المراكز (راجع بنية الجزيء § 129). بالإضافة إلى ذلك، بسبب أزواج الإلكترون الوحيدة من ذرات الأكسجين والمدارات الحرة لذرة الكبريت، من الممكن هنا تكوين روابط تساهمية إضافية، تمامًا كما يحدث في الجزيء (ص 341).

ثالث أكسيد الكبريت - أنهيدريد حامض الكبريتيك. ويتكون الأخير عند التفاعل مع الماء:

يتوافق هيكل جزيئات حمض الكبريتيك مع الصيغة:

سائل زيتي لا مائي عديم اللون، يتبلور عند .

عند تسخينه، ينفصل حمض الكبريتيك اللامائي (ما يسمى "مونوهيدرات")، والذي يتطاير. يستمر الإزالة حتى يتم الحصول على محلول أزيوتروبي. يحتوي على (وزن) و (وزن) ماء. يغلي هذا المحلول ويقطر دون أن يتغير تركيبه عند درجة حرارة . يتم الحصول في النهاية على المحلول الأزيوتروبي عن طريق تقطير حمض الكبريتيك المخفف. في هذه الحالة، يتم تقطير الماء في الغالب حتى يصل تركيز الحمض.

عندما يذوب حمض الكبريتيك في الماء، تتشكل الهيدرات وتنطلق كمية كبيرة جدًا من الحرارة. ولذلك، ينبغي أن يتم خلط حامض الكبريتيك المركز مع الماء بحذر. لتجنب تناثر الطبقة السطحية الساخنة من المحلول، من الضروري صب حمض الكبريتيك (لأنه أثقل) في الماء في أجزاء صغيرة أو في مجرى رفيع؛ لا ينبغي بأي حال من الأحوال صب الماء في الحمض.

يمتص حمض الكبريتيك بخار الماء بشراهة، ولذلك يستخدم غالبًا لتجفيف الغازات. كما أن القدرة على امتصاص الماء تفسر تفحم العديد من المواد العضوية، خاصة تلك التي تنتمي إلى فئة الكربوهيدرات (الألياف والسكر وغيرها)، عند تعرضها لحمض الكبريتيك المركز. يوجد الهيدروجين والأكسجين في الكربوهيدرات بنفس النسبة الموجودة في الماء. يقوم حمض الكبريتيك بإزالة الهيدروجين والأكسجين من الكربوهيدرات، مما يشكل الماء، ويتم إطلاق الكربون على شكل فحم.

يعتبر حمض الكبريتيك المركز، وخاصة الساخن، عامل مؤكسد قوي. إنه يتأكسد HI و (ولكن ليس) لتحرير الهالوجينات والفحم إلى والكبريت إلى . يتم التعبير عن ردود الفعل هذه بالمعادلات:

يختلف تفاعل حامض الكبريتيك مع المعادن حسب تركيزه. يتأكسد حمض الكبريتيك المخفف مع أيون الهيدروجين الخاص به. ولذلك فهو يتفاعل فقط مع تلك المعادن الموجودة في سلسلة الجهد قبل الهيدروجين، على سبيل المثال:

ومع ذلك، فإن الرصاص لا يذوب في الحمض المخفف لأن الملح الناتج غير قابل للذوبان.

حمض الكبريتيك المركز هو عامل مؤكسد بسبب. يعمل على أكسدة المعادن في نطاق الجهد الذي يصل إلى الفضة. قد تختلف منتجات اختزاله اعتمادًا على نشاط المعدن والظروف (تركيز الحمض، ودرجة الحرارة). عند التفاعل مع المعادن منخفضة النشاط، مثل النحاس، يتم تقليل الحمض إلى:

عند التفاعل مع معادن أكثر نشاطًا، يمكن أن تكون منتجات الاختزال عبارة عن كبريت حر وكبريتيد الهيدروجين. على سبيل المثال، عند التفاعل مع الزنك، يمكن أن تحدث التفاعلات التالية:

لمعرفة تأثير حمض الكبريتيك على الحديد، انظر § 242.

حمض الكبريتيك هو حمض ديباسيك قوي. في الخطوة الأولى، في المحاليل ذات التركيزات المنخفضة، يتفكك بشكل شبه كامل:

المرحلة الثانية من الانفصال

يحدث بدرجة أقل. ثابت تفكك حمض الكبريتيك في المرحلة الثانية معبرا عنه بدلالة النشاط الأيوني.

كحمض ديباسيك، يشكل حمض الكبريتيك سلسلتين من الأملاح: المتوسطة والحمضية. وتسمى الأملاح المتوسطة لحمض الكبريتيك بالكبريتات، وتسمى الأملاح الحمضية بالكبريتات المائية.

معظم أملاح حمض الكبريتيك قابلة للذوبان تمامًا في الماء. وتشمل الكبريتات غير القابلة للذوبان عمليا الباريوم والسترونتيوم وكبريتات الرصاص. كبريتات الكالسيوم القابلة للذوبان قليلا. منتج الذوبان هو .

كبريتات الباريوم غير قابلة للذوبان ليس فقط في الماء، ولكن أيضًا في الأحماض المخففة. ولذلك فإن تكوين راسب أبيض غير قابل للذوبان في الحمض عند إضافة ملح الباريوم إلى أي محلول يكون بمثابة مؤشر على وجود الأيونات في هذا المحلول:

وبالتالي، تعمل أملاح الباريوم القابلة للذوبان بمثابة كاشف للكبريت.

ومن أهم أملاح حامض الكبريتيك ما يلي:

كبريتات الصوديوم . وهو يتبلور من المحاليل المائية بعشرة جزيئات ماء ويسمى بهذا الشكل ملح جلوبر نسبة إلى الطبيب والكيميائي الألماني آي آر جلوبر الذي كان أول من حصل عليه بمفعول كلوريد كبريت الصوديوم. يستخدم الملح اللامائي في صناعة الزجاج.

كبريتات البوتاسيوم. بلورات عديمة اللون، شديدة الذوبان في الماء. يشكل عدداً من الأملاح المزدوجة، وخاصة الشبة (انظر أدناه).

كبريتات الماغنيسيوم . الواردة في مياه البحر. من المحاليل يتبلور على شكل هيدرات.

كبريتات الكالسيوم. ويوجد بشكل طبيعي بكميات كبيرة مثل معدن الجبس. وعند تسخينه إلى الجبس فإنه يفقد ماء التبلور الذي يحتوي عليه ويتحول إلى ما يسمى بالجبس المحروق، أو المرمر. عند مزجه مع الماء في الخليط، يتصلب الجص المحروق بسرعة كبيرة، ويتحول مرة أخرى إلى . بفضل هذه الخاصية، يتم استخدام الجبس لصنع قوالب الصب وطبعات الأشياء المختلفة، بالإضافة إلى مادة ربط لتجصيص الجدران والأسقف. في جراحة الكسور، يتم استخدام قوالب الجبس.