ТАНТА́Л

ТАНТА́Л (лат. Tantalum), Ta, хи­мич. эле­мент V груп­пы ко­рот­кой фор­мы (5-й груп­пы длин­ной фор­мы) пе­рио­дич. систе­мы; ат. н. 73, ат. м. 180,94788. Име­ет два при­род­ных изо­то­па: ста­биль­ный ¹⁸¹Та (99,988%) и ме­та­ста­биль­ный ^180mТа (0,012%, Т_1/2 св. 10¹⁵ лет; для ос­нов­но­го со­стоя­ния ¹⁸⁰Та Т_1/2 8,15 ч); искус­ст­вен­но по­лу­че­ны ра­дио­изо­то­пы с мас­со­вы­ми чис­ла­ми 155–190.

Историческая справка 

От­крыт в 1802 швед. хи­ми­ком А. Эке­бер­гом и из-за труд­но­стей вы­де­ле­ния в чис­том ви­де на­зван по име­ни ге­роя др.-греч. ми­фо­ло­гии Тан­та­ла; в ви­де ме­тал­ла по­лу­чен в 1903 нем. хи­ми­ком В. Бол­то­ном.

Распространённость в природе

Со­дер­жа­ние Т. в зем­ной ко­ре 2,5·10^–4% по мас­се. Вме­сте с Nb вхо­дит в со­став ми­не­ра­лов ко­лум­би­та-тан­та­ли­та, пи­ро­хло­ра, мик­ро­ли­та и др., вме­сте со Sn – в со­став кас­си­те­ри­та (см. Тан­та­ло­вые ру­ды).

Свойства

Кон­фи­гу­ра­ция внеш­них элек­трон­ных обо­ло­чек ато­ма Т. 5d³6s²; в со­еди­не­ни­ях обыч­но про­яв­ля­ет cтепень окис­ле­ния +5, ре­же +4 и др.; энер­гии ио­ни­за­ции Ta⁰→Ta⁺→Ta²⁺ со­от­вет­ст­вен­но 7,89 и 16,2 эВ; элек­тро­от­ри­ца­тель­ность по По­лин­гу 1,5; атом­ный ра­ди­ус 146 пм, ион­ные ра­диу­сы Ta⁵⁺ 78 (ко­ор­ди­нац. чис­ло 6), 83(7) и 88(8) пм.

В сво­бод­ном ви­де Т. – бле­стя­щий се­реб­ри­сто-се­рый пла­стич­ный ме­талл; кри­стал­лич. ре­шёт­ка ку­би­че­ская; t_пл 3020 °C, t_кип ок. 5400 °C; плот­ность 16 670 кг/м³. Лег­ко об­ра­ба­ты­ва­ет­ся дав­ле­ни­ем на хо­ло­ду, жа­ро­про­чен. При­ме­си H, C, N и О сни­жа­ют пла­стич­ность.

Хи­ми­че­ски Т. очень инер­тен, на хо­ло­ду не реа­ги­ру­ет с боль­шин­ст­вом ки­слот (кро­ме фто­ро­во­до­род­ной) и вод­ны­ми рас­тво­ра­ми ще­ло­чей, ус­той­чив к боль­шин­ст­ву рас­плав­лен­ных ме­тал­лов (кро­ме Fe, Co, Ni). На воз­ду­хе по­кры­ва­ет­ся тон­кой плён­кой низ­ших ок­си­дов. Ок­сид Ta₂O₅ яв­ля­ет­ся про­ме­жу­точ­ным про­дук­том при пе­ре­ра­бот­ке кон­цен­тра­тов. Т. об­ра­ти­мо по­гло­ща­ет Н₂, об­ра­зуя TaH, TaH₂, ТаН₃ и твёр­дые рас­тво­ры, при взаи­мо­дей­ст­вии с B, С, N, P, As, S об­ра­зу­ет бо­ри­ды TaB и TaB₂, кар­би­ды Ta₂C и ТаС, нит­ри­ды Ta₂N и TaN, фос­фи­ды Ta₂P и TaP, ар­се­ни­ды TaAs и TaAs₂, суль­фи­ды TaS₂ и TaS₃, а так­же твёр­дые рас­тво­ры. По­лу­че­ны суль­фа­ты и фос­фа­ты Т., мно­го­числ. тан­та­ла­ты, фто­ро- и хло­ро­тан­та­ла­ты, тан­та­лор­га­нич. со­еди­не­ния.

Получение

Т. по­лу­ча­ют из руд­ных кон­цен­тра­тов и шла­ков оло­вян­ной плав­ки фто­рид­ным, суль­фат­ным или хло­рид­ным ме­то­да­ми. Для очи­ст­ки и раз­де­ле­ния ис­поль­зу­ют жид­ко­ст­ную экс­трак­цию, для по­лу­че­ния ме­тал­ла – Na-тер­ми­че­ское вос­ста­нов­ле­ние K₂TaF₇, для по­лу­че­ния Ta₂O₅ – оса­ж­де­ние и про­ка­ли­ва­ние гид­ро­кси­да. Ми­ро­вое про­из-во Т. в нач. 2000-х гг. со­став­ля­ло до 1400 т/год, позд­нее зна­чи­тель­но сни­зи­лось.

Применение

Ме­тал­лич. Т. при­ме­ня­ют в ви­де по­рош­ка (в элек­тро­ли­тич. кон­ден­са­то­рах), про­во­ло­ки, тиг­лей и др. ме­тал­лич. из­де­лий (в хи­мич. пром-сти, ядер­ной энер­ге­ти­ке, ме­ди­ци­не и др.), как при­сад­ку к спла­вам; пен­та­ок­сид Т. – как ком­по­нент стё­кол, сы­рьё для по­лу­че­ния тан­та­ла­та ли­тия LiTaO₃ (ма­те­ри­ал для аку­сто- и элек­тро­оп­ти­ки, не­ли­ней­ной оп­ти­ки и др.); кар­бид Т. – как ком­по­нент твёр­дых спла­вов.