Тантал гэж юу вэ, хаана хэрэглэдэг вэ? Тантал гэж юу вэ? Онцлог, бүтээгдэхүүн, шинж чанар, хэрэглээ. Танталын үнэ

Тантал (Ta) нь атомын дугаар 73, атомын жин нь 180.948 элемент юм. Энэ бол Дмитрий Иванович Менделеевийн үелэх системийн зургаа дахь үе болох тавдугаар бүлгийн хоёрдогч дэд бүлгийн элемент юм. Хэвийн нөхцөлд чөлөөт төлөвт байгаа тантал нь бага зэрэг хар тугалгатай цагаан алт саарал өнгөтэй метал бөгөөд энэ нь исэлдлийн хальс (Ta 2 O 5) үүссэний үр дагавар юм. Тантал бол хүнд, галд тэсвэртэй, нэлээд хатуу, гэхдээ хэврэг биш металл бөгөөд үүний зэрэгцээ маш уян хатан, амархан боловсруулагддаг, ялангуяа цэвэр хэлбэрээрээ.

Байгальд тантал нь хоёр изотоп хэлбэрээр олддог: тогтвортой 181 Ta (99.99%) ба цацраг идэвхт 180 Ta (0.012%), хагас задралын хугацаа 10 12 жил. Зохиомлоор олж авсан цацраг идэвхт бодисын 182 Ta (хагас задралын хугацаа 115.1 хоног) изотопын индикатор болгон ашигладаг.

Элементийг 1802 онд Шведийн химич А.Г.Экеберг Финланд, Шведэд олдсон хоёр эрдсээр нээсэн. Эртний Грекийн домогт гардаг баатар Танталыг тусгаарлахад хэцүү байсан тул түүнийг нэрлэжээ. Удаан хугацааны туршид Колумб (ниоби) агуулсан колумбит, тантал агуулсан танталит зэрэг эрдсүүдийг нэг, ижил гэж үздэг. Эцсийн эцэст эдгээр хоёр элемент нь бие биенийхээ байнгын хамтрагчид бөгөөд олон талаараа төстэй байдаг. Энэхүү үзэл бодол нь бүх орны химичүүдийн дунд удаан хугацааны туршид зөв гэж тооцогддог байсан бөгөөд зөвхөн 1844 онд Германы химич Генрих Роуз дахин янз бүрийн газраас ирсэн Колумбит, танталитуудыг судалж, тэдгээрээс танталтай төстэй шинэ металлыг олсон байна. Энэ нь ниобий байсан. Хуванцар цэвэр металл танталыг анх Германы эрдэмтэн В.фон Болтон 1903 онд гаргаж авсан.

Танталын ашигт малтмалын гол ордууд нь Финланд, Скандинавын орнууд, Хойд Америк, Бразил, Австрали, Франц, Хятад болон бусад хэд хэдэн оронд байрладаг.

Тантал нь хэд хэдэн үнэ цэнэтэй шинж чанартай байдаг - сайн уян хатан чанар, өндөр бат бэх, гагнах чадвар, дунд зэргийн температурт зэврэлтэнд тэсвэртэй, галд тэсвэртэй болон бусад олон чухал чанарууд - далан гурав дахь элементийг ашиглах нь маш өргөн юм. Танталын хэрэглээний хамгийн чухал салбар бол электроник, механик инженерчлэл юм. Дэлхийн танталын үйлдвэрлэлийн дөрөвний нэг нь цахилгаан болон вакуум үйлдвэрт ногддог. Электроникийн хувьд энэ нь электролитийн конденсатор, өндөр чадлын чийдэнгийн анод, сүлжээ үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Химийн үйлдвэрт танталыг хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг машины эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг, учир нь энэ элемент нь химийн онцгой эсэргүүцэлтэй байдаг. Тантал нь aqua regia шиг химийн түрэмгий орчинд ч уусдаггүй! Металл, тухайлбал газрын ховор элементийг танталын тигелд хайлуулдаг. Үүнээс өндөр температурт зуухны халаагуур хийдэг. Тантал нь хүний ​​биеийн амьд эд эстэй харилцан үйлчлэлцдэггүй, тэдэнд хор хөнөөл учруулахгүй тул яс хугарах үед ясыг бэхлэх зорилгоор мэс засалд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч ийм үнэ цэнэтэй металлын гол хэрэглэгч нь металлурги (45% -иас дээш) юм. Сүүлийн жилүүдэд тантал нь хэт бат бөх, зэврэлтэнд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй тусгай гангийн хайлшийн элемент болгон улам бүр ашиглагдаж байна. Үүнээс гадна олон бүтцийн материалууд дулаан дамжилтын чанараа хурдан алддаг: тэдгээрийн гадаргуу дээр дулааныг муу дамжуулдаг исэл эсвэл давсны хальс үүсдэг. Тантал болон түүний хайлшаар хийсэн бүтэц нь ийм асуудалтай тулгардаггүй. Тэдгээр дээр үүссэн оксидын хальс нь нимгэн бөгөөд дулааныг сайн дамжуулдаг бөгөөд зэврэлтээс хамгаалах шинж чанартай байдаг.

Зөвхөн цэвэр тантал төдийгүй түүний нэгдлүүд нь үнэ цэнэтэй юм. Тиймээс тантал карбидын өндөр хатуулаг нь металыг өндөр хурдтай зүсэх зориулалттай карбидын хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Тантал-волльфрамын хайлш нь тэдгээрээс хийсэн эд ангиудад халуунд тэсвэртэй байдаг.

Биологийн шинж чанар

Биологийн өндөр зохицолтой - бие махбодид цочрол, цочрол үүсгэхгүйгээр амьд эд эстэй зохицож чаддаг тул тантал нь анагаах ухаанд, голчлон нөхөн сэргээх мэс засалд - хүний ​​биеийг сэргээхэд өргөн хэрэглэгддэг. Нимгэн тантал хавтанг гавлын ясыг гэмтээх зорилгоор ашигладаг - тэдгээр нь гавлын ясны эвдрэлийг хаадаг. Тантал хавтангаар хиймэл чих хийж, гуянаас шилжүүлэн суулгасан арьс маш сайн, хурдан үндэслэсэн тул удалгүй хиймэл эрхтэн нь жинхэнээс нь ялгагдахгүй байсныг анагаах ухаан мэддэг. Тантал утас нь гэмтсэн булчингийн эдийг сэргээхэд ашиглагддаг. Мэс засалчид мэс заслын дараа хэвлийн хөндийн ханыг бэхлэхийн тулд тантал хавтанг ашигладаг. Цусны судсыг хүртэл тантал клип ашиглан холбож болно. Энэхүү өвөрмөц материалаар хийсэн сүлжээг нүдний протез үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ металлаар хийсэн утаснууд нь шөрмөсийг орлуулах, тэр ч байтугай мэдрэлийн утаснуудыг хооронд нь оёход ашигладаг.

Танталын пентоксид Ta 2 O 5-ийн хэрэглээ багагүй өргөн тархсан байдаг - түүний бага хэмжээний төмрийн триоксидтэй хольцыг цусны бүлэгнэлтийг хурдасгахад ашиглахыг санал болгож байна.

Сүүлийн 10 жилийн хугацаанд хүний ​​биед эерэг биологийн процессыг идэвхжүүлэх зорилгоор богино зайн статик цахилгаан орон ашиглахад үндэслэсэн анагаах ухааны шинэ салбар хөгжиж байна. Түүгээр ч зогсохгүй цахилгаан талбайнууд нь сүлжээ эсвэл батерейны тэжээлээр хангадаг уламжлалт цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэрээс бус, харин янз бүрийн зориулалтаар имплантуудад өргөн хэрэглэгддэг бие даасан ажилладаг цахилгаан бүрхүүлээс (нөхөн төлбөргүй цахилгаан цэнэгийг удаан хугацаанд хадгалдаг диэлектрик) үүсдэг. анагаах ухаанд хэрэглэдэг.

Одоогийн байдлаар тантал пентоксидын цахилгаан хальсыг анагаах ухааны дараахь чиглэлээр эерэг үр дүнд хүрч байна: эрүү нүүрний мэс засал (Ta 2 O 5-ээр бүрсэн суулгацыг ашиглах нь үрэвсэлт үйл явцыг арилгаж, суулгац эдгэрэх хугацааг багасгадаг) ; ортопедийн шүдний эмчилгээ (акрилийн хуванцараар хийсэн хиймэл шүдийг тантал пентоксидын хальсаар бүрэх нь акрилатыг үл тэвчихээс үүдэлтэй эмгэгийн бүх илрэлийг арилгадаг); мэс засал (арьс ба холбогч эдийн гэмтэл, удаан эдгэрээгүй шархны үйл явц, ор дэрний шарх, нейротрофийн шарх, дулааны гэмтэл зэрэгт цахилгаан түрхэгч хэрэглэх); гэмтэл, ортопед (цахилгаан бүрхүүлийн хальснаас үүссэн статик талбайн нөлөөн дор хүний ​​яс-булчингийн тогтолцооны хугарал, өвчний эмчилгээнд ясны эдийн хөгжлийг хурдасгах).

Эдгээр бүх шинжлэх ухааны өвөрмөц хөгжил нь Санкт-Петербургийн Улсын Цахилгаан Техникийн Их Сургуулийн (LETI) мэргэжилтнүүдийн шинжлэх ухааны ажлын ачаар боломжтой болсон.

Өвөрмөц тантал пентоксидын бүрээсийг аль хэдийн ашиглаж байгаа эсвэл нэвтрүүлж байгаа дээр дурдсан бүс нутгуудаас гадна маш эхний шатанд байгаа бүтээн байгуулалтууд бий. Үүнд: анагаах ухааны дараах чиглэлийн бүтээн байгуулалтууд орно: гоо сайхны бүтээгдэхүүн ("алтан утас"-ыг орлох танталын пентоксидын бүрээс дээр суурилсан материал үйлдвэрлэх); зүрхний мэс засал (хиймэл судасны дотоод гадаргуу дээр цахилгаан хальс түрхэж, цусны бүлэгнэл үүсэхээс сэргийлдэг); эндопростетик (ясны эдтэй байнгын харилцан үйлчлэлцдэг протезээс татгалзах эрсдэлийг бууруулах). Үүнээс гадна пентоксидын хальсаар бүрсэн мэс заслын багажийг бүтээж байна.

Тантал нь түрэмгий орчинд маш тэсвэртэй байдаг нь олон тооны баримтаар нотлогддог. Тиймээс 200 ° C-ийн температурт энэ металл далан хувийн азотын хүчилд өртөхгүй! 150 ° C-ийн температурт хүхрийн хүчилд тантал зэврэлт ажиглагддаггүй бөгөөд 200 ° C-д металл зэврдэг, гэхдээ жилд зөвхөн 0.006 мм!

Устөрөгчийн хлоридын хий ашигласан нэг үйлдвэрт зэвэрдэггүй ган эд анги хэдхэн сарын дараа бүтэлгүйтсэн тохиолдол байдаг. Гэсэн хэдий ч ган нь танталаар солигдсон даруйд хамгийн нимгэн хэсгүүд (0.3 ... 0.5 мм зузаантай) хүртэл бараг хязгааргүй болж хувирав - тэдний ашиглалтын хугацаа 20 жил хүртэл нэмэгдэв!

Тантал нь никель, хромтой хамт зэврэлтээс хамгаалах бүрхүүл болгон өргөн хэрэглэгддэг. Энэ нь янз бүрийн хэлбэр, хэмжээтэй хэсгүүдийг хамардаг: тигель, хоолой, хуудас, пуужингийн хошуу гэх мэт. Түүнээс гадна тантал бүрэх материал нь маш олон янз байж болно: төмөр, зэс, бал чулуу, кварц, шил болон бусад. Хамгийн сонирхолтой нь танталын бүрээсний хатуулаг нь цэвэршүүлсэн хэлбэрийн техникийн танталаас 3-4 дахин их байдаг!

Тантал нь маш үнэ цэнэтэй металл учраас түүний түүхий эдийг хайх ажил өнөөг хүртэл үргэлжилж байна. Энгийн боржин чулуунд бусад үнэ цэнэтэй элементүүдээс гадна тантал агуулагддаг болохыг эрдэс судлаачид олж тогтоожээ. Бразилд боржин чулуулагаас тантал гаргаж авах оролдлого хийж, металыг олж авсан боловч ийм олборлолт нь үйлдвэрлэлийн хэмжээнд хүрээгүй - үйл явц нь маш үнэтэй, нарийн төвөгтэй болсон.

Орчин үеийн электролитийн тантал конденсаторууд нь тогтвортой, найдвартай, удаан эдэлгээтэй байдаг. Төрөл бүрийн электрон системд ашигладаг энэхүү материалаар хийсэн бяцхан конденсаторууд нь дээрх давуу талуудаас гадна нэг онцлог шинж чанартай байдаг: тэд өөрсдөө засвар хийх боломжтой! Энэ нь яаж болдог вэ? Тусгаарлагчийн бүрэн бүтэн байдал нь хүчдэлийн уналт эсвэл өөр шалтгааны улмаас эвдэрсэн гэж бодъё - тэр даруй эвдэрсэн газарт дахин тусгаарлагч ислийн хальс үүсч, конденсатор юу ч болоогүй юм шиг ажилласаар байна!

20-р зууны дунд үед гарч ирсэн "ухаалаг металл" гэсэн нэр томъёог, өөрөөр хэлбэл ухаалаг машин ажиллуулахад тусалдаг металлыг танталд зүй ёсоор хамааруулж болох нь дамжиггүй.

Зарим бүс нутагт тантал нь цагаан алтаар солигдож, заримдаа бүр өрсөлддөг! Тиймээс үнэт эдлэлийн ажилд тантал нь бугуйвч, цагны хайрцаг болон бусад үнэт эдлэл үйлдвэрлэхэд илүү үнэтэй үнэт металлыг орлуулдаг. Өөр нэг хэсэгт тантал нь цагаан алттай амжилттай өрсөлддөг - энэ металлаас хийсэн стандарт аналитик тэнцвэр нь цагаан алтнаас чанарын хувьд доогуур биш юм.

Нэмж дурдахад тантал нь автомат үзэгний үзүүр үйлдвэрлэхэд илүү үнэтэй иридиумыг орлуулж байна.

Өвөрмөц химийн шинж чанараараа тантал нь катодын материал болгон ашиглах боломжтой болсон. Тиймээс тантал катодыг алт, мөнгийг электролитийн аргаар ялгахад ашигладаг. Тэдний үнэ цэнэ нь үнэт металлын тунадасыг усан региагаар угааж болох бөгөөд энэ нь танталд хор хөнөөл учруулахгүй.

Шведийн химич Экеберг шинэ бодисыг хүчилээр ханах гэж оролдохдоо түүний "цангалтад" цочирдож, шинэ элементэд нэр өгсөнд ид шидийн биш юмаа гэхэд бэлгэдлийн чанартай зүйл байдгийг гарцаагүй ярьж болно. өөрийн хүүгээ алж, бурхадаас урвасан домогт хорон санаатны хүндэтгэл. Хоёр зуун жилийн дараа энэ элемент нь хүнийг шууд утгаараа "оёж", тэр ч байтугай шөрмөс, мэдрэлийг нь "солих" чадвартай болох нь тогтоогджээ! Газар доорх ертөнцөд шаналж яваа эр хүн хүнд тусалж гэмээ цайруулж, бурхнаас өршөөл гуйхыг оролддог нь тодорхой болов...

Өгүүллэг

Тантал бол эртний Грекийн домгийн баатар, Зевсийн хүү Лиди эсвэл Фригийн хаан юм. Тэрээр Олимпийн бурхдын нууцыг дэлгэж, тэдний найрнаас амброзиа хулгайлж, өөрийн хүү Пелопсын шарилаар бэлтгэсэн хоолоор олимпчдыг дайлж, түүнийг алсан. Түүний харгис хэрцгий байдлын төлөө Танталийг бурхад өлсгөлөн, цангаж, Үхэгсдийн оронд айдас түгшүүрээр мөнхийн тарчлаан шийтгэх ял оноожээ. Тэр цагаас хойш тэрээр тунгалаг тунгалаг усанд хүзүүгээ хүртэл зогсож, боловсорсон жимсний жин дор мөчрүүд толгой руугаа бөхийж байв. Зөвхөн тэр цангаа, өлсгөлөнгөө тайлж чадахгүй - тэр уухыг оролдох төдийд ус доошоо бууж, мөчрүүд нь өлсгөлөн алуурчны гараас салхинд өргөгдөнө. Танталын толгой дээр чулуу өлгөөтэй байгаа бөгөөд энэ нь ямар ч үед нурж, азгүй нүгэл үйлдэгчийг айдасдаа үүрд зовоход хүргэдэг. Энэхүү үлгэр домгийн ачаар тэвчихийн аргагүй зовлон зүдгүүр, тарчлалаас өөрийгөө чөлөөлөх гэсэн эфирийн оролдлогыг илэрхийлсэн "Танталын тарчлал" гэсэн хэллэг гарч ирэв. Шведийн химич Экеберг 1802 онд нээсэн "дэлхийг" хүчилд уусгаж, түүнээс шинэ элемент ялгах гэсэн амжилтгүй оролдлогын үеэр түүний санаанд ийм илэрхийлэл орж ирсэн бололтой. Эрдэмтэн нэг бус удаа зорилгодоо ойртсон гэж бодож байсан ч шинэ металлыг цэвэр хэлбэрээр нь хэзээ ч тусгаарлаж чадаагүй юм. Шинэ элементийн "шахидал" нэр ингэж гарч ирэв.

Танталыг нээсэн нь өөр нэг элемент болох ниобиумыг нээсэнтэй нягт холбоотой бөгөөд нэг жилийн өмнө төрсөн бөгөөд анх Колумби гэж нэрлэсэн бөгөөд түүнийг нээсэн Хэтчет түүнд өгсөн юм. Энэ элемент нь танталын ихэр бөгөөд хэд хэдэн шинж чанараараа түүнтэй ойролцоо байдаг. Чухам ийм ойр дотно байдал нь химичдийг төөрөгдүүлсэн бөгөөд тэд маш их маргалдсаны эцэст тантал, Колумб хоёр ижил элемент гэсэн буруу дүгнэлтэд хүрчээ. Энэхүү буруу ойлголт нь дөч гаруй жил үргэлжилсэн бөгөөд 1844 онд Германы нэрт химич Генрих Роуз янз бүрийн ордуудын колумбит, танталитуудыг олон удаа судлах явцад Колумб нь бие даасан элемент гэдгийг нотолсон юм. Гатчетын судалсан Колумб нь танталын өндөр агууламжтай ниобиум байсан нь шинжлэх ухааны ертөнцийг төөрөгдүүлсэн. Хоёр элементийн хоорондох ийм ойр дотно харилцааг хүндэтгэн Роуз Колумбид Ниобиум хэмээх шинэ нэрийг өгч, Фригийн хаан Тантал Ниобиагийн охиныг хүндэтгэн нэрлэжээ. Хэдийгээр Роуз Пелопиус (Танталийн хүү Пелопсын нэрээр) гэж нэрлэсэн өөр нэг шинэ элементийг нээсэн гэх алдаа гаргасан ч түүний ажил ниобиум (Колумбий) ба тантал хоёрыг хатуу ялгах үндэс болсон юм. Зөвхөн Роузын нотолгооны дараа ч тантал, ниобий хоёрыг удаан хугацаанд андуурч байв. Тиймээс танталыг Колумб, Орост Колумб гэж нэрлэдэг байв. Хесс "Цэвэр химийн зарчмууд"-даа зургаа дахь хэвлэлт (1845) хүртэл Колумбийн тухай дурдаагүй зөвхөн танталын тухай ярьдаг; Dvigubsky (1824) танталийн нэрийг дурдсан байдаг. Ийм алдаа, тайлбарууд нь ойлгомжтой байдаг - тантал ба ниобийг ялгах аргыг зөвхөн 1866 онд Швейцарийн химич Мариньяк боловсруулсан бөгөөд ийм цэвэр элементийн тантал хараахан байгаагүй: эцэст нь эрдэмтэд энэ металлыг цэвэр авсаархан хэлбэрээр олж авч чадсан юм. зөвхөн 20-р зуунд үүссэн. Тантал металлыг анх олж авсан хүн бол Германы химич фон Болтон байсан бөгөөд энэ нь зөвхөн 1903 онд болсон юм. Мэдээжийн хэрэг өмнө нь цэвэр тантал металл авах оролдлого хийсэн боловч химичүүдийн бүх хүчин чармайлт амжилтгүй болсон. Жишээлбэл, Францын химич Мойсан металл нунтаг олж авсан бөгөөд энэ нь цэвэр тантал гэж мэдэгджээ. Гэсэн хэдий ч цахилгаан зууханд танталын пентоксид Ta 2 O 5-ыг нүүрстөрөгчөөр ангижруулах замаар гаргаж авсан энэ нунтаг нь цэвэр тантал биш бөгөөд нунтаг нь 0.5% нүүрстөрөгч агуулсан байв.

Үүний үр дүнд далан гурав дахь элементийн физик-химийн шинж чанарыг нарийвчлан судлах нь зөвхөн 20-р зууны эхээр боломжтой болсон. Дахиад хэдэн жилийн турш тантал практик хэрэглээг олж чадаагүй. Зөвхөн 1922 онд л хувьсах гүйдлийн шулуутгагчийг ашиглах боломжтой болсон.

Байгальд байх

Дэлхийн царцдасын далан гурав дахь элементийн (кларк) дундаж агууламж нь массын хувьд 2.5∙10 -4% байна. Тантал нь хүчиллэг чулуулаг - боржин чулуу, тунамал бүрхүүлийн онцлог элемент бөгөөд дундаж агууламж нь 3.5∙10-4% хүрдэг, хэт суурь ба үндсэн чулуулгийн хувьд - мантийн дээд хэсэг, дэлхийн царцдасын гүн хэсгүүд, тэнд танталын агууламж хамаагүй бага: 1 .8∙10 -6%. Тантал нь олон тооны химийн элементүүдтэй изоморф шинж чанартай тул магмын гаралтай чулуулаг, түүнчлэн биосферт тархсан байдаг.

Дэлхийн царцдас дахь тантал бага агууламжтай хэдий ч түүний ашигт малтмал нь маш өргөн тархсан байдаг - тэдгээрийн зуу гаруй нь танталын ашигт малтмал болон тантал агуулсан хүдэр хоёулаа магмын үйл ажиллагаатай холбоотой (танталит, колумбит, лопарит, пирохлор болон бусад). Бүх ашигт малтмалын хувьд танталын хамтрагч нь ниобий бөгөөд энэ нь элементүүдийн хэт химийн ижил төстэй байдал, тэдгээрийн ионуудын бараг ижил хэмжээтэй холбоотой байдаг.

Танталын хүдэр өөрөө Ta 2 O 5: Nb 2 O 5 ≥1 харьцаатай. Танталын хүдрийн үндсэн эрдэс нь колумбит-танталит (Ta 2 O 5 агууламж 30-45%), танталит ба манганотанталит (Ta 2 O 5 45-80%), водгинит (Ta, Mn, Sn) 3 O 6 (Ta 2) юм. O 5 60-85%), микролит Ca 2 (Ta, Nb) 2 O 6 (F, OH) (Ta 2 O 5 50-80%) болон бусад. Танталит (Fe, Mn) (Ta, Nb) 2 O 6 нь хэд хэдэн сорттой: ферротанталит (FeO>MnO), манганотанталит (MnO>FeO). Танталит нь хараас улаан хүрэн хүртэл янз бүрийн сүүдэртэй байдаг. Ниобийтэй зэрэгцэн илүү үнэтэй тантал гаргаж авдаг тантал-ниоби хүдрийн гол ашигт малтмал нь колумбит (Ta 2 O 5 5-30%), тантал агуулсан пирохлор (Ta 2 O 5 1-4%) юм. , лопарит (Ta 2 O 5 0.4-0.8%), гатчеттолит (Ca, Tr, U) 2 (Nb, Ta) 2 O 6 (F, OH)∙nH 2 O (Ta 2 O 5 8-28%), ихсиолит (Nb, Ta, Sn, W, Sc) 3 O 6 болон бусад. U, Th, TR агуулсан тантал-ниобат нь метамик, өндөр цацраг идэвхт, хувьсах хэмжээний ус агуулдаг; полиморф өөрчлөлтүүд түгээмэл байдаг. Тантал-ниобат нь жижиг тархалт үүсгэдэг, их хэмжээгээр ялгарах нь ховор байдаг (талстууд нь ихэвчлэн лопарит, пирохлор, колумбит-танталитт байдаг). Өнгө нь хар, хар хүрэн, хүрэн шаргал өнгөтэй. Ихэвчлэн тунгалаг эсвэл бага зэрэг тунгалаг байдаг.

Танталын хүдрийн хэд хэдэн үндсэн үйлдвэрлэлийн болон генетикийн ордууд байдаг. Натро-литийн төрлийн ховор металлын пегматитуудыг альбит, микроклин, кварц, бага хэмжээгээр сподумен эсвэл дэлбэн чулуунаас бүрдсэн бүсчилсэн судлын биетүүдээр төлөөлдөг. Ховор металлын тантал агуулсан боржин чулуунууд (апогранитууд) нь ихэвчлэн колумбит-танталит, микролитийн нимгэн тархалт агуулсан топаз, лити гялтгануураар баяжуулсан микроклин-кварц-альбит боржингийн жижиг овоо ба бөмбөгөр хэлбэрээр илэрхийлэгддэг. Пегматитуудыг устгахтай холбоотойгоор үүссэн өгөршлийн царцдас, делюваль-аллювийн болон аллювийн шороон ордууд нь касситерит, колумбит-танталит бүлгийн эрдэс бодис агуулдаг. Луяврит ба фоялитийн найрлагатай лопарит агуулсан нефелин сиенитүүд.

Үүнээс гадна, карбонатит болон холбогдох форстерит-апатит-магнетит чулуулгаар төлөөлсөн нарийн төвөгтэй тантал-ниоби хүдрийн ордууд нь үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглагддаг; микроклин-альбит рибеккит шүлтлэг боржин ба граносиенит болон бусад. Зарим танталыг Грейзений ордуудын вольфрамитуудаас гаргаж авдаг.

Титаны хүдрийн хамгийн том ордууд Канад (Манитоба, Берник нуур), Австрали (Ногоон бут, Пилбара), Малайз, Тайланд (тантал агуулсан цагаан тугалганы шороон орд), Бразил (Парайба, Рио Гранде-ду Норте), Африкийн хэд хэдэн мужууд (Заир, Нигери, Өмнөд Родези).

Өргөдөл

Тантал нь техникийн хэрэглээгээ нэлээд хожуу олсон - 20-р зууны эхээр үүнийг цахилгаан чийдэнгийн улайсдаг судалтай материал болгон ашигладаг байсан нь энэ металлын чанар, тухайлбал галд тэсвэртэй байдлаас үүдэлтэй байв. Гэсэн хэдий ч удалгүй энэ салбарт ач холбогдлоо алдаж, бага өртөгтэй, галд тэсвэртэй вольфрамаар солигдсон. Тантал нь 20-р зууны 20-аад он хүртэл "техникийн хувьд тохиромжгүй" болсон бөгөөд энэ нь ээлжит гүйдлийн шулуутгагч (оксидын хальсаар бүрсэн тантал, зөвхөн нэг чиглэлд гүйдэл дамжуулдаг), жилийн дараа - радио хоолойд ашиглагдаж эхэлсэн. . Үүний дараа метал нь хүлээн зөвшөөрөгдөж, удалгүй аж үйлдвэрийн улам олон шинэ салбаруудыг байлдан дагуулж эхлэв.

Өнөө үед өвөрмөц шинж чанараараа танталыг электроникийн салбарт (өндөр хувийн багтаамжтай конденсатор үйлдвэрлэх) ашигладаг. Дэлхийн танталын үйлдвэрлэлийн дөрөвний нэг орчим нь цахилгаан, вакуум үйлдвэрлэлд ордог. Тантал болон түүний оксидын хальс хоёулангийнх нь химийн өндөр идэвхгүй байдлаас шалтгаалан электролитийн тантал конденсаторууд нь маш тогтвортой, найдвартай, удаан эдэлгээтэй байдаг: тэдний ашиглалтын хугацаа арван хоёр жилээс илүү байж болно. Радио инженерчлэлд танталыг радарын төхөөрөмжид ашигладаг. Тантал мини конденсаторыг радио дамжуулагч, радарын суурилуулалт болон бусад электрон системд ашигладаг.

Танталын гол хэрэглэгч нь үйлдвэрлэсэн металлын 45 гаруй хувийг ашигладаг металлурги юм. Тантал нь тусгай гангийн хайлшийн элемент болгон идэвхтэй ашиглагддаг - хэт бат бөх, зэврэлтэнд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй. Уламжлалт хромын ганд энэ элементийг нэмснээр тэдний бат бөх чанар нэмэгдэж, хатуурах, зөөлрүүлсний дараа хэврэг байдлыг бууруулдаг. Халуунд тэсвэртэй хайлш үйлдвэрлэх нь пуужин, сансрын технологийн асар их хэрэгцээ юм. Пуужингийн хушууг зэврэлт үүсгэдэг шингэн металлаар (литий эсвэл натри) хөргөх тохиолдолд тантал-волфрамын хайлшгүйгээр хийх боломжгүй юм. Үүнээс гадна өндөр температурт вакуум зуухны халаагуур, халаагч, холигчийг халуунд тэсвэртэй гангаар хийсэн. Тантал карбидыг (хайлах температур 3,880 ° C) хатуу хайлш үйлдвэрлэхэд (волфрам ба тантал карбидын холимог - TT индекстэй, металл боловсруулалтын хамгийн хүнд нөхцөлд, хамгийн бат бөх материалыг (чулуу, нийлмэл) эргүүлэх цохилтоор өрөмдөхөд ашигладаг. ).

Танталтай хайлштай ган, тухайлбал, химийн инженерчлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Эцсийн эцэст ийм хайлш нь онцгой химийн эсэргүүцэлтэй, уян хатан, халуунд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй байдаг тул эдгээр шинж чанаруудын ачаар тантал нь химийн үйлдвэрлэлийн зайлшгүй бүтцийн материал болсон юм. Танталын төхөөрөмжийг олон хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг: давс, хүхрийн, азот, фосфор, цууны хүчил, түүнчлэн бром, хлор, устөрөгчийн хэт исэл. Үүнээс ороомог, нэрэгч, хавхлага, холигч, агааржуулагч болон бусад олон тооны химийн аппаратын хэсгүүдийг хийдэг. Заримдаа - бүхэл бүтэн төхөөрөмжүүд. Тантал катодыг алт, мөнгийг электролитийн аргаар ялгахад ашигладаг. Эдгээр катодын давуу тал нь алт, мөнгөний ордуудыг усан региагаар угааж, танталд хор хөнөөл учруулахгүй.

Үүнээс гадна танталыг багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг (рентген төхөөрөмж, хяналтын багаж, диафрагм); анагаах ухаанд (нөхөн сэргээх мэс засал хийх материал); цөмийн энергид - цөмийн энергийн системийн дулаан солилцуур болгон (тантал нь хэт халсан хайлмал болон цезий-133 уурын бүх металуудаас хамгийн тогтвортой нь юм). Танталын хий шингээх өндөр чадварыг өндөр вакуум (цахилгаан вакуум төхөөрөмж) хадгалахад ашигладаг.

Сүүлийн жилүүдэд тантал нь гадаргуу дээр удаан эдэлгээтэй оксидын хальс үүсгэх чадвартай тул гоёл чимэглэлийн материал болгон ашиглаж байна.

Танталын нэгдлүүдийг мөн өргөн хэрэглэдэг. Танталын пентоксид нь гамма цацрагийг шингээдэг шилийг хайлуулахын тулд цөмийн технологид ашигладаг. Калийн фтортанталатыг синтетик резин үйлдвэрлэхэд катализатор болгон ашигладаг. Танталын пентоксид нь этилийн спиртээс бутадиен үйлдвэрлэхэд мөн адил үүрэг гүйцэтгэдэг.

Үйлдвэрлэл

Тантал агуулсан хүдэр нь энэ элементийн хувьд ховор бөгөөд ядуу байдаг нь мэдэгдэж байна. Тантал ба түүний хайлшийг үйлдвэрлэх үндсэн түүхий эд нь зөвхөн 8% Ta 2 O 5, 60% -иас дээш Nb 2 O 5 агуулсан танталит ба лопаритын баяжмал юм. Нэмж дурдахад, зөвхөн зуун хувийн (Ta, Nb) 2 O 5 агуулсан хүдрийг хүртэл боловсруулдаг!

Тантал үйлдвэрлэх технологи нь нэлээд төвөгтэй бөгөөд гурван үе шаттайгаар явагддаг: нээх буюу задлах; танталыг ниобиумаас салгаж, тэдгээрийн цэвэр химийн нэгдлүүдийг олж авах; танталыг сэргээх, цэвэршүүлэх.

Танталын баяжмалыг нээх, өөрөөр хэлбэл хүдрээс тантал олборлох нь шүлт ( хайлуулах) эсвэл фторын хүчил (задрал) эсвэл фтор ба хүхрийн хүчлийн холимог ашиглан хийгддэг. Үүний дараа тэд үйлдвэрлэлийн хоёр дахь үе шат руу шилждэг - тантал, ниобий олборлох, ялгах. Эдгээр металлын химийн шинж чанаруудын ижил төстэй байдал, тэдгээрийн ионуудын бараг ижил хэмжээтэй тул сүүлчийн даалгавар нь маш хэцүү байдаг. Саяхан болтол металлыг зөвхөн 1866 онд Швейцарийн химич Мариньякийн санал болгосон аргаар ялгаж, калийн фтортанталат ба калийн фторониобатын шингэрүүлсэн гидрофторын хүчилд уусах чадвар нь ялгаатай байдаг. Орчин үеийн үйлдвэрлэл нь тантал ба ниобийг ялгах хэд хэдэн аргыг ашигладаг: органик уусгагчаар олборлох, ниобий пентахлоридыг сонгомол бууруулах, фторын нарийн төвөгтэй давсыг фракцаар талсжуулах, ион солилцооны давирхайг ашиглан салгах, хлоридыг арилгах. Одоогийн байдлаар хамгийн өргөн хэрэглэгддэг салгах арга (энэ нь бас хамгийн дэвшилтэт арга) бол фтор ба хүхрийн хүчил агуулсан тантал ба ниобий фторидын нэгдлүүдийн уусмалаас гаргаж авах явдал юм. Үүний зэрэгцээ тантал, ниобий нь цахиур, титан, төмөр, манган болон бусад холбогдох элементүүдийн хольцоос цэвэрлэгддэг. Лопаритын хүдрийн хувьд тэдгээрийн баяжмалыг хлорын аргаар боловсруулан тантал, ниоби хлоридын конденсатыг гаргаж, дараа нь шулуутгах замаар ялгадаг. Хлоридын хольцыг ялгах нь дараах үе шатуудаас бүрдэнэ: урьдчилсан нөхөн сэргээх (тантал ба ниоби хлоридыг дагалдах хольцоос салгах), үндсэн нөхөн сэргээх (цэвэр NbCl 5 ба TaCl 5 баяжмал авах) ба танталын фракцыг эцсийн нөхөн сэргээх (хэртэл). цэвэр TaCl 5 авах). Холбогдох металлуудыг салгасны дараа танталын фазыг тунадасжуулж, цэвэршүүлэн цэвэршүүлсэн калийн фтортанталатыг (KCl ашиглан) гаргаж авдаг.

Тантал металлыг түүний өндөр цэвэршилттэй нэгдлүүдийг багасгах замаар олж авдаг бөгөөд үүнд хэд хэдэн аргыг хэрэглэж болно. Энэ нь 1800-2000 хэмийн температурт тортогтой пентоксидээс танталыг багасгах (карботермик арга), эсвэл халах үед калийн фтортанталатыг натригаар багасгах (натрийн дулааны арга) эсвэл калийн фтортанталат агуулсан хайлмалаас цахилгаан химийн аргаар ангижруулах явдал юм. ба тантал исэл (электролитийн арга). Нэг арга замаар металыг 98-99% -ийн цэвэршилттэй нунтаг хэлбэрээр олж авдаг. Металлыг ембүү хэлбэрээр авахын тулд нунтагаас урьдчилан шахсан бэлдэц хэлбэрээр нунтаглана. Синтерлэх нь 2500-2700 ° C температурт гүйдэл дамжуулах эсвэл вакуумд 2200-2500 ° C-т халаах замаар явагддаг. Үүний дараа металлын цэвэршилт мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, 99.9-99.95% байна.

Тантал ембүүг цаашид боловсронгуй болгох, үйлдвэрлэхэд цахилгаан вакуум хайлалтыг хэрэглээний электрод бүхий нуман зууханд ашигладаг бөгөөд илүү гүнзгий цэвэршүүлэхийн тулд электрон цацрагт хайлуулах аргыг ашигладаг бөгөөд энэ нь тантал дахь хольцын агууламжийг мэдэгдэхүйц бууруулж, уян хатан чанарыг нэмэгдүүлж, температурыг бууруулдаг. хэврэг төлөвт шилжих. Ийм цэвэршүүлсэн тантал нь үнэмлэхүй тэгтэй ойролцоо температурт өндөр уян хатан чанарыг хадгалдаг! Тантал ембүүгийн гадаргууг хайлуулж (эмбүүгийн гадаргууд шаардлагатай шинж чанарыг өгөх) эсвэл токарь дээр боловсруулдаг.

Физик шинж чанар

Зөвхөн 20-р зууны эхэн үед эрдэмтэд цэвэр тантал металлыг олж авсан бөгөөд бага зэрэг цэнхэр хар тугалгатай цайвар саарал металлын шинж чанарыг нарийвчлан судлах боломжтой болсон. Энэ элемент ямар шинж чанартай вэ? Мэдээжийн хэрэг, тантал бол хүнд металл юм: түүний нягт нь 20 ° C-д 16.6 г / см 3 (харьцуулбал, төмрийн нягт нь 7.87 г / см 3, хар тугалганы нягт нь 11.34 г / см 3) ба тээвэрлэхэд зориулагдсан. куб метр Энэ элементэд гурван тонн жинтэй зургаан ачааны машин шаардлагатай. Өндөр бат бэх, хатуулаг нь маш сайн хуванцар шинж чанартай хослуулсан. Цэвэр тантал нь механик боловсруулалтанд сайнаар нөлөөлдөг, амархан дардаг, хамгийн нимгэн хуудас (ойролцоогоор 0.04 мм зузаантай) болон утас (танталын уян хатан модуль 190 Hn / м2 эсвэл 25 ° C-д 190·102 кгс / мм2) болгон боловсруулдаг. Хүйтэн үед металыг их хэмжээгээр хатууруулахгүйгээр боловсруулж болох бөгөөд завсрын шаталтгүйгээр 99% -ийн шахалтын харьцаатай хэв гажилтанд өртдөг. Тантал нь хуванцараас хэврэг төлөвт шилжих нь -196 ° C хүртэл хөргөсөн ч ажиглагддаггүй. Цэвэршүүлсэн өндөр цэвэршүүлсэн танталын суналтын бат бэх нь 27 ° C-д 206 MN / м2 (20.6 кгс / мм2), 490 ° C-д 190 MN / м2 (19 кгф / мм2); харьцангуй суналт 36% (27 ° C-д), 20% (490 ° C-д). Тантал нь биед төвлөрсөн куб тортой (a = 3.296 A); атомын радиус 1.46 А, ионы радиус Ta 2+ 0.88 A, Ta 5+ 0.66 А.

Өмнө дурьдсанчлан, тантал бол маш хатуу металл юм (танталын хавтангийн хатуулаг нь цэвэршүүлсэн төлөвт 450-1250 МПа, деформацид 1250-3500 МПа). Түүгээр ч зогсохгүй нүүрстөрөгч эсвэл азот гэх мэт хэд хэдэн хольцыг нэмэх замаар металлын хатуулгийг нэмэгдүүлэх боломжтой (халаалтын явцад хийн шингээсэн тантал хуудасны Бринелл хатуулаг 6000 МПа хүртэл нэмэгддэг). Үүний үр дүнд завсрын хольц нь Бринеллийн хатуулаг, суналтын бат бэх, уналтын бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг боловч хуванцар шинж чанарыг бууруулж, хүйтэн хэврэг байдлыг нэмэгдүүлдэг, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь металыг хэврэг болгодог. Далан гурав дахь элементийн бусад онцлог шинж чанарууд нь түүний өндөр дулаан дамжуулалт бөгөөд 20-100 ° C-д энэ утга нь 54.47 Вт/(м∙К) буюу 0.13 кал/(см·сек·°С) ба галд тэсвэртэй (магадгүй хамгийн их) юм. танталын чухал физик шинж чанар) - энэ нь бараг 3000 ° C-т хайлдаг (илүү нарийвчлалтай, 2,996 ° C-д), вольфрам, рений дараа хоёрдугаарт ордог. Танталын буцалгах цэг нь маш өндөр: 5300 ° C.

Танталын бусад физик шинж чанаруудын хувьд 0-ээс 100 ° C-ийн температурт түүний хувийн дулаан нь 0.142 кЖ/(кг К) буюу 0.034 кал/(г ° С); танталын шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент нь 8.0·10 -6 (20-1500 ° C температурт). 0 ° C-д далан гурав дахь элементийн цахилгаан эсэргүүцэл нь 13.2 10 -8 ом м, 2000 ° C-д 87 10 -8 ом м байна. 4.38 К-т метал нь хэт дамжуулагч болдог. Тантал нь парамагнит, өвөрмөц соронзон мэдрэмтгий чанар 0.849·10 -6 (18 ° C-д).

Тиймээс тантал нь өвөрмөц физик шинж чанартай байдаг: дулаан дамжуулах өндөр коэффициент, хий шингээх өндөр чадвар, халуунд тэсвэртэй, галд тэсвэртэй, хатуулаг, уян хатан чанар. Нэмж дурдахад энэ нь өндөр хүч чадлаараа ялгагдана - энэ нь одоо байгаа бүх аргыг ашиглан даралтын эмчилгээнд сайнаар нөлөөлдөг: хуурамчаар үйлдэх, тамгалах, өнхрөх, зурах, мушгих. Тантал нь сайн гагнуураар тодорхойлогддог (аргон, гелий эсвэл вакуумд гагнах, гагнах). Нэмж дурдахад тантал нь химийн болон зэврэлтэнд тэсвэртэй (анод хальс үүсгэдэг), бага уурын даралттай, бага электронтой ажилладаг бөгөөд үүнээс гадна биеийн амьд эд эстэй сайн харьцдаг.

Химийн шинж чанар

Мэдээжийн хэрэг, танталын хамгийн үнэ цэнэтэй шинж чанаруудын нэг нь түүний химийн онцгой эсэргүүцэл юм: энэ талаараа энэ нь зөвхөн үнэт металлын дараа хоёрдугаарт ордог, тэр ч байтугай үргэлж байдаггүй. Энэ нь бүх концентрацийн давс, хүхэр, азот, фосфор, органик хүчилд тэсвэртэй (150 ° C хүртэл температурт). Химийн тогтвортой байдлын хувьд тантал нь шилтэй төстэй - энэ нь хүчил ба тэдгээрийн хольцод уусдаггүй, тэр ч байтугай aqua regia үүнийг уусгадаггүй, үүний эсрэг алт, цагаан алт болон бусад олон үнэт металлууд хүчгүй байдаг. Далан гурав дахь элемент нь зөвхөн фтор ба азотын хүчлийн холимогт уусдаг. Түүнээс гадна, гидрофторын хүчилтэй урвал нь зөвхөн металлын тоосоор явагддаг бөгөөд дэлбэрэлт дагалддаг. Халуун давсны болон хүхрийн хүчилд ч тантал нь ихэр ах ниобиумаас илүү тэсвэртэй байдаг. Гэсэн хэдий ч тантал нь шүлтэнд бага тэсвэртэй байдаг - идэмхий шүлтийн халуун уусмал нь металыг зэврүүлдэг. Тантал хүчлийн давсыг (танталат) ерөнхий томъёогоор илэрхийлнэ: xMe 2 O yTa 2 O 5 H 2 O, эдгээрт метатанталатууд MeTaO 3, ортотанталууд Me 3 TaO 4, Me 5 TaO 5 зэрэг давсууд орно, энд Ме нь шүлтлэг металл юм. ; устөрөгчийн хэт исэл байгаа тохиолдолд пертанталатууд бас үүсдэг. Хамгийн чухал шүлтлэг металл танталатууд нь KTaO 3 ба NaTaO 3; Эдгээр давс нь төмөр цахилгаан юм.

Танталын зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь атмосферийн хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцдэг, эс тэгвээс энэ нөлөөнд тэсвэртэй байдаг. Метал нь зөвхөн 280 ° C-д исэлдэж эхэлдэг бөгөөд Ta 2 O 5 хамгаалалтын хальсаар бүрхэгдсэн (танталын пентоксид нь цорын ганц тогтвортой металлын исэл юм) бөгөөд энэ нь металыг химийн урвалжийн нөлөөллөөс хамгаалж, цахилгаан гүйдлийн урсгалаас сэргийлдэг. металлаас электролит хүртэл. Гэсэн хэдий ч температур 500 хэм хүртэл нэмэгдэхэд оксидын хальс нь аажмаар сүвэрхэг болж, металаас салж, зэврэлтээс хамгаалах хамгаалалтын давхаргын гадаргууг алддаг. Тиймээс агаарт метал нь ихээхэн гүнд исэлддэг тул халуун даралтын эмчилгээг вакуумд хийхийг зөвлөж байна. Азот, хүчилтөрөгч байгаа нь танталын хатуулаг, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлж, уян хатан чанарыг нь бууруулж, металыг хэврэг болгодог бөгөөд өмнө дурьдсанчлан тантал нь хатуу уусмал үүсгэдэг ба хүчилтөрөгчтэй хамт Ta 2 O 5 исэл (хүчилтөрөгч ихэсдэг. Тантал дахь O 2 агууламж, хүч чадлын шинж чанар огцом нэмэгдэж, уян хатан чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал эрс буурдаг). Тантал нь азоттой урвалд орж, гурван үе шатыг үүсгэдэг - тантал дахь азотын хатуу уусмал, тантал нитрид: Ta 2 N ба TaN - 300-аас 1100 хэмийн температурт. Өндөр вакуум нөхцөлд (2000 ° C-аас дээш температурт) тантал дахь азот, хүчилтөрөгчөөс ангижрах боломжтой.

Тантал нь 350 ° C хүртэл халах хүртэл устөрөгчтэй сул урвалд ордог; урвалын хурд нь зөвхөн 450 ° C-аас мэдэгдэхүйц нэмэгддэг (тантал гидрид үүсч, тантал хэврэг болдог). Вакуум дахь ижил халаалт (800 ° C-аас дээш) нь устөрөгчөөс ангижрахад тусалдаг бөгөөд энэ үед танталын механик шинж чанарыг сэргээж, устөрөгчийг бүрэн арилгадаг.

Фтор нь тасалгааны температурт аль хэдийн тантал дээр үйлчилдэг ба фтор устөрөгч нь металлтай урвалд ордог. Хуурай хлор, бром, иод нь 150 ° C ба түүнээс дээш температурт танталд химийн нөлөө үзүүлдэг. Хлор нь 250 ° C-ийн температурт метал, 300 ° C-ийн температурт бром, иодтой идэвхтэй харилцан үйлчилж эхэлдэг. Тантал нь маш өндөр температурт нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчилж эхэлдэг: 1200-1400 ° C, хүчилд маш тэсвэртэй галд тэсвэртэй тантал карбид үүсдэг. Тантал нь бортой нийлж борид үүсгэдэг - aqua regia нөлөөнд тэсвэртэй хатуу, галд тэсвэртэй нэгдлүүд. Тантал нь олон металл (молибден, ниобий, титан, вольфрам, ванади болон бусад) -тай тасралтгүй хатуу уусмал үүсгэдэг. Тантал нь алт, хөнгөн цагаан, никель, берилли, цахиур зэрэг хязгаарлагдмал хатуу уусмал үүсгэдэг. Тантал нь магни, лити, кали, натри болон бусад элементүүдтэй нэгдлүүдийг үүсгэдэггүй. Цэвэр тантал нь олон төрлийн шингэн металлд (Na, K, Li, Pb, U-Mg, Pu-Mg хайлш) тэсвэртэй байдаг.

Тантал нь мэдэгдэж буй химийн элементүүдийн бүлэгт онцгой байр эзэлдэг. Энэ металл нь эрхэмсэг биш боловч гүйцэтгэлийн чанар нь түүнийг янз бүрийн салбарт эрэлт хэрэгцээтэй болгодог. Түүнээс гадна энэ нь зөвхөн барилга, үйлдвэрлэлийн салбарт төдийгүй үнэт эдлэлийн салбарт ч хамаатай. Өнөөдөр танталын хэрэглээ нь маш ховор байдаг тул маш хязгаарлагдмал байдаг. Гэсэн хэдий ч зах зээл дээр энэ материалаар хийсэн олон төрлийн бүтээгдэхүүн байдаг.

Металлын талаархи ерөнхий мэдээлэл

Тантал нь байгальд цэвэр хэлбэрээр байдаггүй. Ихэвчлэн ижил төстэй шинж чанартай бусад ашигт малтмалтай хамт олборлодог. Элементийн энэ онцлог нь түүнийг нэлээд хожуу нээхэд хүргэсэн. Гэвч өнөө үед танталыг тусгаарлах үр дүнтэй аргууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь олборлох арга юм. Металл материалыг үйлдвэрлэхэд электролизийг тусгайлан ашигладаг. Графит тигель ашиглан элемент агуулсан суурийг хайлуулж, дараа нь нунтаг нь савны хананд үлддэг. Түүхий эдийг боловсруулах цаашдын технологи нь танталыг хэрхэн ашиглахаас хамаарна: түүнийг ембүү, утас, хуудас, тодорхой хэлбэрийн хэсэг хэлбэрээр өгөх эсвэл шүршихэд зориулж хольц хэлбэрээр үлдээж болно. Тантал нунтагнаас хайлш үүсгэх технологи нь бас түгээмэл байдаг. Хайлштай бодисуудтай хослуулах нь материалын бие даасан шинж чанарыг сайжруулах боломжийг олгодог.

Физик шинж чанар

Металл нь 3017 ° C орчим хайлах өндөр температуртай бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн хэт дулааны нөхцөлд ашиглах боломжийг олгодог. Үүний зэрэгцээ уян хатан чанар, хатуулаг зэрэг ховор хосолсон шинж чанартай байдаг. Эхнийх нь хувьд алт шиг зөөлөн. Энэ тохиолдолд танталын хатуулаг нь 16.65 г/см 3 байна. Физик чанаруудын энэхүү хослол нь материалыг хялбархан боловсруулж, янз бүрийн хэлбэр, хэмжээг өгөхөөс гадна чухал механизм, бүтцэд ашиглах боломжийг олгодог. Жижиг элементүүд нь араа болон цахилгаан хэрэгслийн эд ангиудыг сайн гүйцэтгэдэг. Тантал нь элэгдэлд тэсвэртэй, удаан эдэлгээтэй байдаг тул хэрэглээний эд ангиудыг урт хугацааны ашиглалтын хүлээлтээр хийдэг. Үүнээс гадна энэ металл нь үр дүнтэй хий шингээгч болж чаддаг. Өндөр температурт тантал хэсгүүд нь өндөр дамжуулагч шинж чанартай байдаг.

Химийн шинж чанар

Цэвэр хэлбэрээрээ метал нь шүлт, органик болон органик бус хүчиллэг бодис, түүнчлэн бусад идэвхтэй орчны нөлөөг үр дүнтэй эсэргүүцдэг. Хэрэв хайлсан хэлбэрээр шүлт нь танталд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй бол. Исэлдэлтийн процесс нь 280 ° C-аас багагүй температурт явагддаг бөгөөд 250 ° C-д галоген бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй урвалд ордог. Урвалжтай харьцах танталын химийн шинж чанарыг шилтэй харьцуулж болно. Энэ нь азотын ба гидрофторын хүчлээс бусад хүчиллэг орчинд уусдаггүй. Мөн энэ материал нь концентрациас үл хамааран хүхрийн хүчилд тэсвэртэй байдаг. Гэсэн хэдий ч үйл ажиллагааны үйл явц нь ихэнх тохиолдолд металлын бүтцэд бага нөлөө үзүүлдэг. Ихэвчлэн өөрчлөлтүүд нь хальсан бүрхүүл эсвэл зэврэлт хэлбэрээр илэрдэг.

Танталыг хаана ашигладаг вэ?

Энэ металл өргөн тархаагүй боловч түүний хэрэглээний олон талбар байдаг. Юуны өмнө энэ бол аж үйлдвэр. Элементийг металлурги, хүнсний салбар, боловсруулах үйлдвэр, радио инженерчлэл, механик инженерчлэл гэх мэт салбарт ашигладаг. Барилгын салбарт энэ металл нь үйлдвэрлэлийн хэмжээ хязгаарлагдмал тул тийм ч эрэлт хэрэгцээтэй байдаггүй, гэхдээ бие даасан бүтцийн элементүүдийг ... Энэ материал нь дүрмээр бол бүтцийг бэхжүүлэх чухал ажилд зориулагдсан тоног төхөөрөмж юм. Танталыг хаана хэрэглэж байгааг ойлгохын тулд түүний гүйцэтгэлийн шинж чанарыг анхаарч үзэх нь чухал юм. Түүнийг сайн удирдаачийн үүрэг гүйцэтгэж чадна гэдгийг аль хэдийн тэмдэглэсэн. Тиймээс үүнийг цахилгаан инженерчлэлд хэт дамжуулагч болгон ашигладаг. Нөгөө талаар түүний халуунд тэсвэртэй байдал нь бусад металлын дулааны боловсруулалтанд ашиглах боломжийг нээж өгдөг. Нягт нь нэмэгдсэний ачаар тантал нь батлан ​​​​хамгаалах үйлдвэрлэлийн оновчтой шийдэл болжээ. Энэ нь өндөр нэвтлэх чадалтай сум үйлдвэрлэхэд хэрэглэгддэг.

Тантал утас

Ерөнхийдөө цувисан металл нь зах зээл дээрх энэ материалыг танилцуулах хамгийн өргөн хэлбэр юм. Утас нь сегментэд чухал байр эзэлдэг. Энэ нь ер бусын бөгөөд даруухан хэмжээтэй тул утас болгон ашиглаж болно. Энэ нь анагаах ухааны салбарт танталын үнэ цэнийг тайлбарладаг - ийм төрлийн бүтээгдэхүүнийг оёдол, боолт хийхэд ашигладаг. Гэхдээ энэ бол ийм утаснуудын нэг онцлог шинж чанарыг харуулсан жишээ юм. Том форматыг механик инженерчлэл, нисэх онгоц, машин хэрэгсэл, капиталын барилгад ашигладаг. Мөн зориулалтаас хамааран зөөлөн, хатуу металлыг ашиглаж болно. Тантал нь боловсруулалтын уян хатан байдлаас шалтгаалан 1500 см-ээс 0.15 мм ба түүнээс дээш зузаантай урт утас үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Хэрэглэгчдийн тэмдэглэснээр бэлэн бүтээгдэхүүн дээр хагарал, хагарал болон бусад согогууд ховор тохиолддог. Гэсэн хэдий ч нимгэн бүтэц нь хадгалалт, тээвэрлэлтийн нөхцөлд тавигдах шаардлага хэвээр байгаа бөгөөд ялангуяа утсыг чийг, түрэмгий орчинд хүргэхийг зөвлөдөггүй.

Тантал соронзон хальс

Металл цувисан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх энэ хэлбэр нь бас өргөн тархсан. Соронзон хальсыг анагаах ухаан, газрын тосны үйлдвэр, механик инженерчлэл, тэр ч байтугай эрчим хүчний салбарт ашигладаг. Хэрэглэгчид энэ бүтээгдэхүүнийг био нийцтэй, нарийн бүтэцтэй өндөр бат бэх, сайн ажиллах чадвартай, зэврэлтэнд тэсвэртэй гэдгээрээ үнэлдэг. Хэрэв бид танталаар хийсэн ижил төстэй бүтээгдэхүүнийг ган эсвэл хөнгөн цагаанаар хийсэн аналогитай харьцуулж үзвэл элэгдэлд тэсвэртэй, удаан эдэлгээтэй байх болно. Соронзон хальс нь өндөр суналтын ачаалал, химийн нөлөөллийг тэсвэрлэх чадвартай. Нөгөөтэйгүүр, өндөр уян хатан чанар нь ийм бүтээгдэхүүнийг тодорхой хэлбэрийг тогтвортой байлгах боломжийг олгодоггүй. Бага зэрэг даралт нь деформацид хүргэдэг.

Тантал дээр суурилсан хайлш

Хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр өөрчлөгдсөн хайлш нь бие махбодийн хүч чадал, халуунд тэсвэртэй байдлын өндөр чанарыг олж авдаг. Дундаж шинж чанартай бүтээгдэхүүн нь гүйцэтгэлийн чанараа алдалгүйгээр 1650 ° C-ийн температурыг тэсвэрлэх чадвартай гэдгийг хэлэхэд хангалттай. Үнэн хэрэгтээ энэ нь тантал хайлшийг химийн үйлдвэр, эрчим хүч, металлурги, багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжийг олгодог. Түүнээс гадна зарим аж ахуйн нэгжүүд энэ материалыг пуужин, сансрын бөмбөрцөгт зориулсан элемент үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Ашиглалтын чиглэлээс хамааран технологичид тантал хайлшлах янз бүрийн найрлагыг боловсруулдаг. Зарим тохиолдолд өөрчлөлт нь илүү уян хатан чанарыг олж авах боломжийг олгодог бөгөөд бусад тохиолдолд жишээлбэл, электрон цацрагийн аргыг ашиглан гагнуурын ажилд тохиромжтой материалыг бий болгодог. Тантал нь өөрөө хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсэг болж чаддаг. Ерөнхийдөө гүйцэтгэлийн шинж чанарыг сайжруулах энэ аргыг үндсэн металлын зэврэлтээс хамгаалах, халуунд тэсвэртэй болгоход ашигладаг.

Радио инженерчлэл дэх тантал

Цахилгаан төхөөрөмж, эд анги үйлдвэрлэхэд элементийн суурийн хэмжээг багасгахын зэрэгцээ гүйдлийн оновчтой дамжуулалтыг хадгалах, давтамжийн дохиог хадгалах чадвар урган гарч ирдэг. Ийм учраас танталыг ихэвчлэн конденсатор, тиристор, транзистор, хагасистор үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Өмнө нь ижил конденсаторуудад хөнгөн цагааны өнхрүүлгийг ашигладаг байсан. Энэхүү шийдэл нь тухайн хэсгийн хэмжээг өөрөө нэмэгдүүлсэн тохиолдолд л үйл ажиллагааны параметрүүдийг нэмэгдүүлэх боломжтой гэж үзсэн. Энэ нь конденсаторын эзэлхүүнийг нэмэгдүүлэхтэй холбоотой бусад шинж чанаруудын урвуу бууралтыг дурдаагүй болно. Радио электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн оролцоотой сөрөг процессуудад тэсвэртэй тантал ашиглах нь тухайн хэсгийн хэмжээсийг хадгалахын зэрэгцээ цахилгааны хэмжээг нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Өөр нэг зүйл бол хөнгөн цагаан нь энэ чиглэлээр бүтэлгүйтдэггүй, учир нь энэ нь илүү хямд байдаг.

Дүгнэлт

Энэ металл нь өвөрмөц, стандарт бус шинж чанартай байдаггүй. Энэ нь зэврэлтээс хамгаалах, хатуулаг эсвэл халуунд тэсвэртэй гэх мэт олон сонирхолтой шинж чанартай байдаг. Гэхдээ эдгээр шинж чанарууд нь бусад металлуудад тус тусад нь байдаг. Түүнээс гадна заримд нь тэд илүү тод илэрдэг. Гэсэн хэдий ч нэг элементэд эсрэг тэсрэг шинж чанаруудын хослол нь үнэхээр өвөрмөц юм. Технологичид хиймэл аргаар материалын ажлын чанарт онцгой хослолд хүрэхийг хичээдэг бөгөөд энэ тохиолдолд тэдгээрийг гарал үүслийн шинж чанараар нь тодорхойлдог. Жишээлбэл, танталыг анагаах ухаан, металлургийн салбарт ашиглах нь огт өөр зорилтуудыг тавьдаг. Нэг тохиолдолд жижиг хэмжээтэй бүтээгдэхүүний өндөр бат бэхийг үнэлдэг бол хоёрдугаарт, боловсруулах уян хатан чанарыг үнэлдэг. Гэхдээ тантал нь түүний хэрэглээний бүх салбарт хамаарах сөрөг шинж чанартай байдаг - энэ нь өндөр өртөгтэй, зарим тохиолдолд бие махбодийн хүртээмжгүй байдаг.

Тантал нь өндөр хайлах цэгтэй -- 3290 К (3017 ° C); 5731 K (5458 ° C) температурт буцалгана.

Танталын нягт нь 16.65 г/см. Хэдийгээр хатуулагтай ч алт шиг уян хатан байдаг. Цэвэр тантал нь боловсруулахад сайнаар нөлөөлдөг, амархан тамгалагддаг, утас болон миллиметрийн зууны нэг зузаантай нимгэн хуудас болгон өнхрүүлдэг. Тантал нь маш сайн шингээгч (хий шингээгч) бөгөөд 800 ° C-д 740 боть хий шингээх чадвартай. Тантал нь бие төвтэй куб тортой. Парамагнит шинж чанартай. 4.38 К-т энэ нь хэт дамжуулагч болдог. Цэвэр тантал нь хүйтнээр даралтаар боловсруулагдах чадвартай уян хатан металл юм. Энэ нь завсрын шаталтгүйгээр 99% -ийн бууралтаар деформацид орох боломжтой. Тантал -196 ° C хүртэл хөргөхөд уян хатан байдлаас хэврэг төлөвт шилжсэн нь илрээгүй. Танталын шинж чанар нь түүний цэвэр байдлаас ихээхэн хамаардаг; устөрөгч, азот, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн хольц нь металыг хэврэг болгодог.

Атомын электрон бүтэц.

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

серийн дугаар-73

Бүлэгт харьяалагддаг - А

d-элемент

Тантал (V) оксид нь ус болон хүчилд уусдаггүй (H2F2-аас бусад) цагаан нунтаг юм. Маш галд тэсвэртэй (tmelt = 1875 ° C). Ислийн хүчиллэг шинж чанар нь сул илэрхийлэгддэг бөгөөд голчлон шүлтлэг хайлмалтай урвалд ороход илэрдэг: ниобигийн тантал атомын исэлдэлт.

Ta2O5 + 2NaOH = 2NaTaO3 + H2O

эсвэл карбонатууд:

Ta2O5 + 3Na2CO3 = 2Na3TaO4 + 3CO2

-4, -5 исэлдэлтийн төлөвт тантал агуулсан давс нь хэд хэдэн төрөлтэй байж болно: метатанталууд NaTaO3, ортотанталууд Na3TaO4, гэхдээ усны молекулуудтай хамт талстждаг пента- ба гекса- полиионууд байдаг, 7- ба 8-. Таван цэнэгтэй тантал нь хүчилтэй урвалд орж TaO3+ катион болон TaO(NO3)3 эсвэл Nb2O5(SO4)3 давс үүсгэдэг нь ванадийн ионы VO2+-ийн оруулсан хажуугийн дэд бүлгийн “уламжлал”-ыг үргэлжлүүлдэг.

1000 хэмд Ta2O5 нь хлор ба устөрөгчийн хлоридтой урвалд ордог.

Ta2O5+ 10HC1==2ТаС15+5Н2О

Иймээс тантал (V) оксид нь суурийн шинж чанараас илүү хүчиллэг шинж чанартай амфотер чанараараа тодорхойлогддог гэж маргаж болно.

Тантал (V) исэлд тохирох гидроксидыг тантал тетрахлоридын хүчиллэг уусмалыг саармагжуулах замаар олж авдаг. Энэ урвал нь +4 исэлдэлтийн төлөвийн тогтворгүй байдлыг мөн баталж байна.

Исэлдэлтийн бага төлөвт хамгийн тогтвортой нэгдлүүд бол галогенид (3-р зургийг үз) Тэдгээрийг пиридиний цогцолбороор олж авах хамгийн хялбар арга юм. Pentahalides TaX5 (үүнд X нь C1, Br, I) нь пиридинээр (Py-ээр тэмдэглэгдсэн) амархан буурч, MX4(Py)2 найрлагын цогцолбор үүсгэдэг.

Тантал давс. Зургаа дахь дэд бүлгийн давс нь ихэвчлэн өнгөгүй талст буюу цагаан нунтаг юм. Тэдний олонх нь маш гигроскоп, агаарт тархдаг. Эдгээр металлын ислүүд нь амфотер шинж чанартай байдаг тул тэдгээрийн ихэнх давс нь амархан гидролиз болж, усанд бага зэрэг эсвэл бүрэн уусдаггүй үндсэн давс болж хувирдаг.Давсууд нь эдгээр металлууд нь анионуудын нэг хэсэг (жишээлбэл, ниобат ба танталатууд) байдаг. ) Чийгшүүлэх ба усгүйжүүлэх. Энэ ангиллын бүх катализаторууд устай хүчтэй холбоотой байдаг. b ангиллын гол төлөөлөгч нь хөнгөн цагааны исэл юм. Фосфорын хүчил эсвэл түүний хүчлийн давсыг алюминосиликат гель, тантал, циркони эсвэл гафний исэл бүхий цахиурын гель зэрэг зөөвөрлөгчид хэрэглэдэг. Тантал ба ниобийг фракцалсан аргаар ялгах анхны ажилд давсны хүчил-ксилол-метилдиоктиламин (1952), түүнчлэн давсны хүчил-фторын хүчил-диизопропил кетон (1953) системийг санал болгосон. Хоёр металлыг усан хүчлийн уусмалд давс хэлбэрээр уусгаж, дараа нь танталыг органик уусгагчаар гаргаж авдаг. Системд 6/Вт хүхрийн хүчил--9 Аи фторын хүчил

7. Тантал нь хиймэл утас үйлдвэрлэхэд утас зурах зориулалттай хэв хийхэд ашиглагддаг. Өмнө нь ийм үхрийг цагаан алт, алтаар хийдэг байсан. Хамгийн хатуу хайлшийг цементийн нэмэлт болгон никель бүхий тантал карбидаар хийдэг. Тэд маш хатуу тул алмааз дээр ч зураас үлдээдэг бөгөөд энэ нь хатуулгийн стандарт гэж тооцогддог.

Хэт дамжуулагч төлөвт шилжих эгзэгтэй температурын хувьд эхний байрыг ниобий германид Nb3Ge эзэлжээ. Түүний чухал температур нь 23.2К (ойролцоогоор -250 ° C). Өөр нэг нэгдэл болох ниоби станнид нь -255 ° C-аас бага зэрэг бага температурт хэт дамжуулагч болдог. Энэ баримтыг илүү сайн ойлгохын тулд бид ихэнх хэт дамжуулагчийг зөвхөн шингэн гели (2.172 К) температурт мэддэг гэдгийг онцлон тэмдэглэв. Ниобий материалаар хийсэн хэт дамжуулагч нь маш хүчтэй соронзон орон үүсгэдэг соронзон ороомог үүсгэх боломжийг олгодог. 16 см диаметртэй, 11 см өндөртэй, ороомог нь ийм материалаар хийсэн соронзон хальс нь асар их эрчимтэй талбар үүсгэх чадвартай. Зөвхөн соронзыг хэт дамжуулагч төлөвт шилжүүлэх, өөрөөр хэлбэл хөргөх шаардлагатай бөгөөд бага температурт хөргөх нь мэдээжийн хэрэг илүү хялбар байдаг.

Гагнуурын ажилд ниобигийн үүрэг чухал. Энгийн ганг гагнах үед энэ үйл явц нь ямар нэгэн хүндрэл учруулаагүй бөгөөд ямар ч хүндрэл учруулаагүй. Гэсэн хэдий ч нарийн төвөгтэй химийн найрлагатай тусгай гангаар хийсэн бүтцийг гагнах үед гагнуур нь гагнаж буй металлын олон үнэ цэнэтэй чанарыг алдаж эхлэв. Электродуудын найрлагад өөрчлөлт оруулах, гагнуурын машинуудын дизайныг сайжруулах, инертийн хийн орчинд гагнуур хийх зэрэг нь ямар ч нөлөө үзүүлээгүй. Энд ниобиум аврах ажилд ирдэг. Ниобиумыг жижиг нэмэлт болгон оруулсан ган нь гагнуурын чанараас айхгүйгээр гагнаж болно (Зураг 4). Гагнуурын эмзэг байдал нь гагнуурын явцад үүссэн карбидуудаас үүдэлтэй боловч ниоби нь нүүрстөрөгчтэй нэгдэж, хайлшийн шинж чанарыг зөрчсөн бусад металлын карбид үүсэхээс сэргийлж, нөхцөл байдлыг аварсан. Ниобигийн карбидууд нь тантал шиг хангалттай зуурамтгай чанартай байдаг. Энэ нь даралт, түрэмгий орчинд ажилладаг бойлер, хийн турбиныг гагнах үед онцгой ач холбогдолтой юм.

Ниобий ба тантал нь устөрөгч, хүчилтөрөгч, азот зэрэг их хэмжээний хийг шингээх чадвартай. Өрөөний температурт 1 г ниобий нь 100 см3 устөрөгчийг шингээх чадвартай. Гэхдээ хүчтэй халаалттай байсан ч энэ өмч нь бараг сулрахгүй. 500 градусын температурт ниобиум 75 см3 устөрөгчийг шингээх чадвартай, тантал 10 дахин их. Энэ өмчийг өндөр вакуум үүсгэх эсвэл өндөр температурт нарийн шинж чанарыг хадгалах шаардлагатай электрон төхөөрөмжид ашигладаг. Хөвөн шиг эд ангиудын гадаргуу дээр хуримтлагдсан ниобий ба тантал нь хий шингээж, төхөөрөмжийн тогтвортой ажиллагааг хангадаг. Эдгээр металлын тусламжтайгаар нөхөн сэргээх мэс засал маш их амжилтанд хүрсэн. Эмнэлгийн практикт зөвхөн тантал ялтсууд төдийгүй тантал, ниобиумын утаснууд багтдаг. Мэс засалчид урагдсан шөрмөс, судас, мэдрэлийг хооронд нь оёхын тулд ийм утсыг амжилттай ашигласан. Тантал "утас" нь булчингийн хүчийг нөхдөг. Түүний тусламжтайгаар мэс засалчид мэс заслын дараа хэвлийн хөндийн ханыг бэхжүүлдэг. Тантал нь атомуудын хооронд маш хүчтэй холбоо байдаг. Энэ нь түүний хайлах, буцалгах цэгийг маш өндөр болгодог. Механик чанар, химийн эсэргүүцэл нь танталыг цагаан алттай ойртуулдаг. Химийн үйлдвэрүүд танталын чанарын энэхүү таатай хослолыг ашигладаг. Энэ нь химийн үйлдвэрүүдийн хүчилд тэсвэртэй тоног төхөөрөмж, түрэмгий орчинтой харьцдаг халаах, хөргөх төхөөрөмжүүдийн эд ангиудыг бэлтгэхэд ашиглагддаг.

Ниобигийн хоёр шинж чанарыг эрчимтэй хөгжиж буй цөмийн эрчим хүчний салбарт ашиглаж байна. Ниоби нь дулааны нейтронуудын хувьд гайхалтай "тунгалаг" шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл нейтронтой бараг урвалд орохгүйгээр тэдгээрийг металлын давхаргаар дамжуулж чаддаг. Ниобигийн хиймэл цацраг идэвхт чанар (цацраг идэвхт материалтай харьцах замаар үүсдэг) ​​бага байдаг. Тиймээс цацраг идэвхт хог хаягдлыг хадгалах сав, тэдгээрийг боловсруулах суурилуулалт хийхэд ашиглаж болно. Ниобигийн бас нэгэн адил үнэ цэнэтэй (цөмийн реакторын хувьд) шинж чанар нь 1000 градусын температурт ч гэсэн уран болон бусад металлуудтай мэдэгдэхүйц харилцан үйлчлэлгүй байх явдал юм. °C.Зарим төрлийн цөмийн реакторуудад хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг хайлсан натри, кали нь ниоби хоолойгоор чөлөөтэй эргэлдэж, тэдэнд ямар ч хор хөнөөл учруулахгүй.

Металл танталСаяхан, тухайлбал 1802 онд нээгдсэн. Шведийн химич А.Г энэ металлыг нээсэн азтай хүн юм. Экеберг. Скандинавын орнуудаас олдсон хоёр шинэ ашигт малтмалыг судалж үзэхэд тэдгээрт мэдэгдэж байсан элементүүдээс гадна урьд өмнө нь судлагдаагүй байсан нь тогтоогджээ. Эрдэмтэд металлыг цэвэр хэлбэрээр нь хэзээ ч ялгаж чадаагүй, учир нь үүнтэй холбоотой маш их бэрхшээл гарч ирэв.

Үүнтэй холбогдуулан судлагдаагүй металлыг Эртний Грекийн домогт баатрын нэрээр нэрлэж, дараа нь бичсэн байдаг. Танталын домог. Үүний дараа 40 гаруй жилийн турш ийм итгэл үнэмшилтэй байсан тантал ба ниобий- Эдгээр нь ижил металл юм. Гэсэн хэдий ч Германы нэг химич металлын ялгааг нотолсон бөгөөд үүний дараа өөр нэг Герман танталыг цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарласан бөгөөд энэ нь зөвхөн 1903 онд болсон юм.

цувимал бүтээгдэхүүний цуваа үйлдвэрлэл болон тантал бүтээгдэхүүнДэлхийн 2-р дайны үед л эхэлсэн. Өнөөдөр энэ элементийг "ухаалаг металл" гэж нэрлэжээ, учир нь эрчимтэй хөгжиж буй электроникууд үүнгүйгээр хийх боломжгүй юм.

Танталын тодорхойлолт ба шинж чанар

Танталнь өндөр хатуулаг, атомын нягттай металл юм. Тогтмол химийн элементүүдэд тантал нь 73-р байрлалд байрладаг. Дэлхийн практикт энэ металлыг хоёр үсэг, тухайлбал Ta гэсэн хослолоор тэмдэглэх нь заншилтай байдаг. Агаар мандлын даралт ба тасалгааны температурт тантал нь мөнгөлөг металл өнгөтэй байдаг. Металлын гадаргуу дээр үүссэн ислийн хальс нь хар тугалгатай өнгө өгөх болно.

Тантал элементөрөөний температурт идэвхгүй. Энэ металлын гадаргууг агаараар исэлдүүлэх нь зөвхөн 280 градусаас дээш температурт л боломжтой байдаг. Тантал нь агаартай харьцуулахад 30 градусаар бага температурт галогентэй урвалд ордог. Энэ тохиолдолд гадаргуу дээр хамгаалалтын хальс үүсдэг бөгөөд энэ нь металын гүнд исэлдүүлэгч элементүүдийг цаашид нэвтрүүлэхээс сэргийлдэг.

Тантал химийн элементнэлээд өндөр хайлах цэгтэй. Тиймээс энэ нь 3290 К, буцлах цэг нь 5731 К хүрдэг. Өндөр нягтралтай (16.7 г / см3) хатуулагтай хэдий ч энэ нь нэлээд хуванцар юм. Уян хатан байдлын хувьд танталыг харьцуулж болно. Цэвэр металлтай ажиллахад маш хялбар бөгөөд тохиромжтой.

Үүнийг боловсруулахад хялбар, жишээлбэл, 1-10 микрон зузаантай өнхрүүлж болно. Тантал нь парамагнит шинж чанартай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ металлын сонирхолтой шинж чанар нь 800 градусын температурт гарч эхэлдэг: тантал нь хийн эзлэхүүний 740-ыг шингээдэг.

Дэлхийн практикт энэ металл нь маш түрэмгий орчинд маш сайн тэсвэртэй болохыг харуулсан хэд хэдэн баримт байдаг. Жишээлбэл, тантал нь 70% -ийн азотын хүчлээр ч гэмтдэггүй гэдгийг мэддэг. 150 градус хүртэл хүхрийн хүчил нь идэмхий устгалд хүргэдэггүй, гэхдээ аль хэдийн 200 градусын температурт метал нь жилд 0.006 мм хурдтайгаар уусч эхэлнэ.

Зарим үйлдвэрлэлийн баримтууд нь тантал нь аустенитийн зэвэрдэггүй гангаас хамаагүй илүү тэсвэртэй болохыг харуулж байна. Тиймээс мэдэгдэж байгаа тохиолдол байдаг тантал хэсгүүдзэвэрдэггүй ган эд ангиас 20 жил илүү ажилласан.

Өөр нэг сонирхолтой баримт бол танталыг алтыг катализатороор ялгахад ашигладаг. Үүнээс катодуудыг хийж, түүн дээр үнэт металлыг хуримтлуулж, дараа нь aqua regia-аар угаана. Үүний зэрэгцээ катод ба тантал нь хүчилд маш сайн тэсвэртэй тул бүрэн бүтэн хэвээр байна.

Танталын хэрэглээ

Эрт дээр үед энэ металлыг улайсдаг чийдэнгийн утас үйлдвэрлэхэд ашигладаг байсан. Өнөөдөр тантал ба танталын хайлшдараах үйлдвэр, бүтээгдэхүүнд ашигладаг.

- халуунд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй хайлшийг хайлуулах үед (жишээлбэл, онгоцны хөдөлгүүрийн эд анги);

- химийн үйлдвэрт зэврэлтэнд тэсвэртэй тоног төхөөрөмж бий болгох;

- газрын ховор металлыг үйлдвэрлэх металлургийн үйлдвэрлэлд;

— цөмийн реактор барих үед (тантал нь цезийн ууранд хамгийн тэсвэртэй металл юм);

- Биологийн нийцтэй байдлын улмаас танталыг эмнэлгийн суулгац, протез үйлдвэрлэхэд ашигладаг;

- хэт дамжуулагч үйлдвэрлэхэд - криотрон (эдгээр нь компьютерийн технологийн элементүүд);

- цэргийн үйлдвэрт хясаа үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ металлыг ашиглах нь сумны нэвтрэлтийн хүчийг нэмэгдүүлдэг;

- илүү үр ашигтай бага хүчдэлийн конденсаторыг танталаар хийсэн;

-Сүүлийн үед тантал бизнест бат бэх суурьшиж байна. Энэ нь метал нь гадаргуу дээр хүчтэй исэлдсэн хальс үүсгэх чадвартай холбоотой бөгөөд энэ нь янз бүрийн өнгө, сүүдэртэй байж болно;

- олон тооны танталын өөрчлөлтүүдцөмийн реакторуудад хуримтлагддаг. Лабораторийн болон цэргийн зориулалтаар металлын энэхүү өөрчлөлтийг гамма цацрагийн эх үүсвэр болгон ашиглаж болно;

- энэ металлыг өндөр нарийвчлалтай массын стандартыг үйлдвэрлэхэд гол (цагаан алтны дараа) болгон ашигладаг;

- зарим нэг интерметалл танталын нэгдлүүдмаш өндөр хатуулаг, хүч чадалтай, түүнчлэн исэлдэлтийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг. Эдгээр нэгдлүүдийг нисэх, сансрын салбарт ашигладаг;

- тантал карбидыг улаан эсэргүүцэл ихтэй зүсэх хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Уг хэрэгслийг карбидын нунтаг хольцыг шингэлэх замаар олж авдаг. Эдгээр хэрэгслийг маш хүнд нөхцөлд, жишээлбэл, цохилтот өрөмдлөгийн үед ашигладаг;

- таван валент тантал исэлцөмийн технологид шил гагнахад шаардлагатай .

Танталын орд, олборлолт

Тантал бол ховор металл юм. Дэлхийн царцдас дахь түүний хэмжээ ердөө 0.0002% байна. Энэ хэмжээ нь металлын хоёр өөрчлөлтийг агуулдаг: тогтвортой ба цацраг идэвхт. Энэхүү ховор металл нь өөрийн нэгдлүүдийн хэлбэрээр оршдог бөгөөд олон ашигт малтмалын нэг хэсэг юм. Хэрэв тантал нь ашигт малтмалын бүрэлдэхүүнд орсон бол энэ нь үргэлж ниобийтэй хамт байх болно.

Танталын нэгдлүүдийн ордуудмөн ашигт малтмал олон оронд байдаг. Европ дахь энэ элементийн хамгийн том орд Францад байрладаг. Африк тивд Египетэд хамгийн их тантал байдаг. Хятад, Тайландад ч энэ металлын их нөөц бий. Жижиг ордууд нь ТУХН, Нигери, Канад, Австрали болон бусад орнуудад байрладаг. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл нээгдсэн хамгийн том ордууд Австралид байдаг.

Дэлхий дээр жилд 420 орчим тонн тантал олборлодог. Энэ металлыг боловсруулах гол үйлдвэрүүд АНУ, Германд байрладаг. Энэ ховор металлын үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэх шаардлагатайг олон улсын хамтын нийгэмлэг тунхаглаж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ийм мэдэгдэл нь юуны түрүүнд энэ элементийг эрчимтэй ашигладаг электроникийн үйлдвэрлэл нэмэгдсэнтэй холбоотой юм.

Тиймээс жил бүр хөгжиж буй талбайн тоо нэмэгдсээр байна. Жишээлбэл, дэлхийн хөгжиж буй гол салбаруудад Бразил, АНУ, Өмнөд Африкт илүү олон газар нэмэгдсэн. Гэсэн хэдий ч сүүлийн 10 жилд эрчимтэй байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй танталын үйлдвэрлэл буурах. 21-р зууны үйлдвэрлэлийн хамгийн бага үзүүлэлт 2010 онд гарсан.

Танталын үнэ

Танталын үнэ сүүлийн 15 жилийн хугацаанд маш их хэлбэлзэлтэй байсан. Тэгэхээр 2002-2003 онд тантал худалдаж авахЭнэ нь хамгийн хямд үнээр боломжтой байсан. Энэ жил танталын үнэкг нь 340-375 долларын хооронд хэлбэлзэж байв. Орос улсад өнөөдөр та худалдаж авах боломжтой тантал, үнэЭнэ нь килограмм тутамд 2950 рубль юм.

Тантал бол язгууртны бүлэгт хамаарах тусгай төрлийн металл юм. Энэ нь 1802 онд нээгдсэн боловч залуу элемент гэж тооцогддог. Энэ нь ховор хэдий ч үнэт эдлэл төдийгүй үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Энэ нь ялангуяа электроникийн хувьд түгээмэл байдаг - бараг бүх төхөөрөмж үүнийг агуулдаг.

Энэ металлын хэрэглээ өнгөрсөн зууны 40-өөд оноос эхэлсэн бөгөөд өнөөг хүртэл үргэлжилж байна. Энэ нь хүч чадлын шинж чанар нэмэгдсэний улмаас алдартай болсон. Түүнээс гадна энэ нь маш олон өвөрмөц физик, химийн шинж чанартай байдаг.

Физик ба химийн шинж чанар

Энэ металлын физик шинж чанаруудын дотроос өндөр хайлах цэгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь Цельсийн 3017 хэм бөгөөд энэ нь түүнийг олон аналогиас ялгаж өгдөг. Үүнээс шалтгаалан энэ нь эрс тэс нөхцөлд тэсвэртэй байх шаардлагатай газруудад ашиглагддаг. Үүний зэрэгцээ, танталын шинж чанар нь уян хатан чанар, хатуулаг зэргийг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн хослол нь байгальд маш ховор байдаг.

Тантал хайлах цэг нь 3017 ° C байна.

Танталын дээр дурдсан шинж чанарууд нь металыг маш их хүчин чармайлтгүйгээр боловсруулж, шаардлагатай хэлбэр, хэмжээг бий болгох боломжийг олгодог. Атомын тусгай бүтэц нь өндөр хариуцлагатай бүтцийн эд анги, механизмыг бий болгоход маш чухал юм. Тантал нь хуурамчаар үйлдэх, өнхрөхөд сайнаар нөлөөлдөг. Энэ тохиолдолд хүйтэн хэв гажилтын аргыг мөн амжилттай ашиглаж болно. Өндөр дулаан дамжуулалтыг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

Металл нь өндөр нягтралтай тул элэгдэлд тэсвэртэй, удаан ашигласны дараа мууддаггүй жижиг араа, цахилгаан хэрэгслийн эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.

Зарим тохиолдолд хийн шингээгч болгон ашигладаг. Цахим тохиргоог онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй: металл нь хэвийн төлөвт болон өндөр температурт өөр өөр цахилгаан дамжуулах шинж чанартай байдаг.

Танталын эд ангиудыг гагнах, гагнах эсвэл тавлах замаар холбож болно. Гагнуурын чанар нь өндөр хүч чадал, физик стресст тэсвэртэй байдаг тул гагнуурын аргыг ихэвчлэн ашигладаг.

Химийн шинж чанаруудын дунд исэлдэлт, шүлтлэгт тэсвэртэй байдлыг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Гэсэн хэдий ч хайлсан үед шүлтэнд хэсэгчлэн мэдрэмтгий байдаг. 250 хэмээс доош температурт исэлдүүлэх боломжгүй.

Энэ металлын химийн шинж чанар нь шилтэй маш төстэй юм. Усны фтор, азотын хүчил хэрэглэхгүй бол хүчилд уусгах нь бараг боломжгүй юм. Хүхрийн хүчилд өртөх хүртэл металлын бүтэц, хэлбэрт нөлөөлдөггүй. Гадаргуу дээр зөвхөн жижиг хальс гарч болно. Мөн далайн усанд удаан хугацаагаар өртөх үед устгалд өртөхгүй.

Байгальд тохиолдох ба танталын үйлдвэрлэл

Тантал нь химийн элементийн хувьд байгальд маш ховор бөгөөд дэлхийн царцдасын ердөө 0.0002%-ийг эзэлдэг. Энэ нь маш ховор цэвэр хэлбэрээр, ихэвчлэн янз бүрийн эрдсийн найрлагад, өөр металл - ниобийтэй ойролцоо байдаг.

Энэ элементийн ордууд олон оронд байдаг. Их хэмжээний ордууд Франц, Египет, Хятад, Тайландад байдаг. Гэхдээ энэ элементийн хамгийн том ордууд Австралид байдаг. Жилд 400 гаруй тонн тантал олборлодог. Үүний зэрэгцээ түүнийг ашиглах хэрэгцээ байнга нэмэгдэж байгаа нь энэ металлыг ашиглан үйлдвэрлэсэн цахилгаан тоног төхөөрөмжийн хэмжээ нэмэгдэж байгаатай холбоотой юм. Үүний үндсэн дээр шинэ ордуудын ашиглалт байнга явагдаж байна.

Манай улсад тантал үйлдвэрлэлийг Соликамскийн магнийн үйлдвэрт төвлөрүүлдэг. Металлыг лопаритын баяжмалыг боловсруулсны дараа гаргаж авдаг. Бусад оронд рутил, струверит, танталит, колумбит зэрэг бусад ашигт малтмалыг бас ашигладаг.

Энэ металлын дэлхийн хамгийн том үйлдвэрлэгчид бол АНУ, Япон, Хятад юм. Дэлхийн үйлдвэрлэгчдийн тоо 40 пүүсээс хэтрэхгүй. Зардал - кг тутамд 1000 доллараас.

Тантал дээр суурилсан хайлш

Тусгай физик шинж чанараас шалтгаалан энэ металлыг цэвэр хэлбэрээр нь ихэвчлэн үйлдвэрт ашигладаг. Гэсэн хэдий ч өндөр температурт хүч чадал, эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхийн тулд түүн дээр суурилсан хайлшийг ашиглаж, тохирох хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэмж болно.

Танталын хайлш нь ойролцоогоор 1700 градусын температурт хатуу хэвээр үлддэг. Энэ нь эрчим хүчний салбар, химийн үйлдвэр, өндөр нарийвчлалтай багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэх, металлургийн салбарт танталын нэгдлүүдийг ашиглахад зайлшгүй шаардлагатай. Ихэнхдээ янз бүрийн хайлшийг сансрын пуужин барихад ашигладаг.

Ашигласан хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн төрөл нь шаардагдах эцсийн шинж чанараас хамаарна. Ажлын чанарыг сайжруулахын тулд хайлшийг сайжруулсан уян хатан чанарыг өгдөг элементүүдийг ашигладаг.

Хайлш дахь танталыг ихэвчлэн суурь болгон ашигладаггүй, харин хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Төрөл бүрийн материалд нэмэлт нь өндөр температур, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.

Тантал конденсаторын хэлхээ

Тантал TAV-10 нь энэ металл дээр суурилсан өргөн хэрэглэгддэг хайлш юм. Энэ нь вольфрам нэмсэнээр үйлдвэрлэгддэг бөгөөд хэмжээ нь 10% орчим байдаг. Үүний үр дүнд дулааны эсэргүүцэл сайжирсан материал бий болно. Бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хүний ​​арьсыг цочроодоггүй тул халаалтын элементүүдийг үйлдвэрлэх, эмнэлгийн зориулалтаар ашигладаг.

Танталын хэрэглээ

Танталыг ашиглах нь зөвхөн нэг бүсээр хязгаарлагдахгүй. Танталын бүтээгдэхүүнийг хамгийн их ашигладаг газруудыг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

1. Металлурги. Энэ металлын бараг тал хувийг металлургийн үйлдвэрт ашигладаг. Энэ нь янз бүрийн хайлш, ялангуяа өндөр температурт тэсвэртэй зэврэлтээс хамгаалах ган зэрэглэлийг бий болгоход ашиглахад хялбар байдагтай холбоотой юм. Тантал утсыг хүч чадал, дулааны эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай янз бүрийн салбарт ашигладаг. Тантал карбидыг мөн галд тэсвэртэй металлын тигель үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг.
2. Электроникийн инженер. 25 орчим хувийг цахилгаан инженер, цахилгаан хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ элементийг ашигладаг конденсаторууд нь үйл ажиллагааны тогтвортой байдал нэмэгдсэнээр тодорхойлогддог. Түүнээс гадна конденсаторын гадаргуу эвдэрсэн тохиолдолд тантал ислийн хальс үүсдэг бөгөөд энэ нь түүнийг хамгаалдаг. Та мөн үүний үндсэн дээр үйлдвэрлэсэн анод, катод, чийдэн болон бусад металл эд анги зэрэг элементүүдийг тодруулах хэрэгтэй.
3. Химийн үйлдвэр. Үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүний тавны нэгийг химийн үйлдвэрт ашигладаг. Энэ нь ихэнх хүчил, давс, шүлтлэгт тэсвэртэй байдагтай холбоотой юм.
4. Эм. Анагаах ухаанд танталыг яс, хуванцар мэс засал зэрэг салбарт ашигладаг. Энэ материалаар хийсэн элементүүд нь органик эдийг цочроохгүйгээр хүч чадлыг нэмэгдүүлэхийн тулд ясыг бэхлэхэд ашигладаг.
5. Цэргийн хүрээ. Цэргийн салбарт танталын бай, хуримтлагдсан суманд зориулсан бүрхүүл үйлдвэрлэдэг.
6. Багаж хэрэгсэл. Энэ металл нь хий шингээх шинж чанараараа ялгагддаг тул нарийн багаж, хяналтын төхөөрөмж, төрөл бүрийн диафрагм, мөн вакуум багаж үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.
7. Цөмийн эрчим хүч. Энэ хэсэгт метал нь дулаан солилцооны үүрэг гүйцэтгэдэг.

Танталын хэрэглээний хамрах хүрээ нь зөвхөн үйлдвэрлэлийн бага хэмжээгээр хязгаарлагддаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хэрэв үйлдвэрлэлийн хэмжээ нэмэгдвэл хэрэглээний цар хүрээ ихээхэн өргөжих болно.