Տանտալ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
73 ՀաֆնիումՏանտալՎոլֆրամ
Ջրածին Հելիում Լիթիում Բերիլիում Բորр Ածխածին Ազոտ Թթվածին Ֆտոր Նեոն Նատրիում Մագնեզիում Ալյումին Սիլիցիում Ֆոսֆոր Ծծումբ Քլոր Արգոն Կալիում Կալցիում Սկանդիում Տիտան Վանադիում Քրոմ Մանգան Երկաթ Կոբալտ Նիկել Պղինձ Ցինկ Գալիում Գերմանիում Արսեն Սելեն Բրոմ Կրիպտոն Ռուբիդիում Ստրոնցիում Իտրիում Ցիրկոնիում Նիոբիում Մոլիբդեն Տեխնեցիում Ռութենիում Ռոդիում Պալադիում Արծաթ Կադմիում Ինդիում Անագ Ծարիր Թելուր Յոդ Քսենոն Ցեզիում Բարիում Լանթան Ցերիում Պրազեոդիում Նեոդիում Պրոմեթիում Սամարիում Եվրոպիում Գադոլինիում Տերբիում Դիսպրոզիում Հոլմիում Էրբիում Թուլիում Իտերբիում Լյուտեցիում Հաֆնիում Տանտալ Վոլֆրամ Ռենիում Օսմիում Իրիդիում Պլատին Ոսի Սնդիկ Թալիում Կապար Բիսմունտ Պոլոնիում Աստատ Ռադոն Ֆրանցիում Ռադիում Ակտինիում Թորիում Պրոտակտիում Ուրան Նեպտունիում Պլուտոնիում Ամերիցիում Կյուրիում Բերկլիում Կալիֆորնիում Էյնշտեյնիում Ֆերմիում Մենդելեևիում Նոբելիում Լոուրենցիում Ռեզերֆորդիում Դուբնիում Սիբորգիում Բորիում Հասիում Մեյտներիում Դարմշտադտիում Ռենտգենիում Կոպերնիցիում Ունունտրիում Ֆլերովիում Ունունպենտիում Լիվերմորիում Ունունսեպտիում ՈւնունօկտիումՔիմիական տարրերի պարբերական համակարգ
73Ta
Unknown.svg
Electron shell 073 Tantalum.svg
Tantalum single crystal and 1cm3 cube.jpg
Ծանր, ամուր, մոխրագույն մետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ Տանտալ / Tantalum (Ta), 73
Խումբ, պարբերություն, բլոկ 5, 6,
Ատոմային զանգված
(մոլային զանգված)
180,94788(2))[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա [Xe] 4f14 5d3 6s2
Ատոմի շառավիղ 149 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտային շառավիղ 134 պմ
Իոնի շառավիղ (+5e) 68 պմ
Էլեկտրաբացասականություն 1,5 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ 0
Օքսիդացման աստիճաններ 5
Իոնիզացման էներգիա
(առաջին էլեկտրոն)
 760,1 (7,88) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Խտություն (ս. պ.-ում) 16,65[2] գ/սմ³
Հալման ջերմաստիճան 3290 K (3017 °C, 5463 °F)
Եռման ջերմաստիճան 5731 K (5458 °C, 9856 °F)
Մոլյար ջերմունակություն 25,39[3] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ 10,9 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղացանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք խորանարդ
Բյուրեղացանցի տվյալներ 3,310
C/a հարաբերություն 1,570
Դեբայի ջերմաստիճան 225,00 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն (300 Կ) 57,5 Վտ/(մ·Կ)
73
Տանտալ
Ta
180,948
4f145d36s2

Տանտալ (լատ.՝ Tantalum) քիմիական տարր է որի նշանն է Ta, պարբերական համակարգի 6-րդ պարբերության 5-րդ խմբի քիմիական տարր։ Կարգահամարը՝ 73, ատոմական զանգվածը՝ 180,948։ d տարր է, ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 5s2 5p6 5d3 6s2, К, L, M և N թաղանթները լրացված են։ Տանտալը կապտավուն (կապարային) երանգով, մոխրագույն, դժվարահալ և ծանր մետաղ է:

Պատմություն[խմբագրել]

Տանտալը հայտնաբերել է շվեդ, քիմիկոս Ա․ Էկերբերգը (1802) և անվանել հին հունական դիցաբանության հերոս Տանտալոսի անունով[4][5]։ Նա ստացավ տանտալի օքսիդը, բայց մետաղը չկարողացավ անջատել։ Մինչև 1844 թվականը, երբ գերմանացի քիմիկոս Տ․ Ռոզեն ցույց տվեց տանտալի և նիոբիումի տարբերությունը, տանտալի գոյությունը կասկածի տակ էր։

Հատկությունների նմանության պատճառով նույնացվում էր նիոբիումի հետ։ Մետաղական տանտալը (ոչ մաքուր փոշի) անջատել է Յա Բերցելիուսը։ Ձուլածո մետաղն ստացել է գերմանացի քիմիկոս Վ․ Բոլտոնը (1903

Բնության մեջ[խմբագրել]

Տանտալը հազվագյուտ տարր է, պարունակությունը երկրակեղևում 2,0•10-4 % (ըստ զանգվածի)։ Հայտնի են նրա 17 սեփական և տանտալ պարունակող այլ 60 միներալներ, որոնք բոլորը նիոբիում են պարունակում։

Գրանիտների և նստվածքային թաղանթների բնորոշ տարրերից է (պարունակվում է մինչև 3,5•10-4 %), ուղեկցում է նիոբիումին, ցրված է մագմային ապարներում և կենսոլորտում։ Պարունակությունը ջրոլորտում և օրգանիզմներում հաստատված չէ։

Հանքավայրեր[խմբագրել]

Ամենամեծ հանքավայրերը գտնվում են՝ Ֆրանսիայում, Եգիպտոսում, Թայլանդում, Չինաստանում: Հանքավայրեր կան նաև Ավստրալիայում, Մոզամբիկում, Նիգերիայում, Կանադայում, Բրազիլիայում:

Տանտալի հմաշխարհային խոշոր հանքավայրեր տեղակայված են Ավստրալիայում, Արևմտյան Ավստրալիա նահանգում՝ Պերթից[6] 250 կմ հարավ:

Ֆիզիկական հատկություններ[խմբագրել]

Տանտալը կապտավուն (կապարային) երանգով, մոխրագույն, դժվարահալ և ծանր մետաղ է․ հալման ջերմաստիճանը՝ 2014 °C, եռմանը՝ ~ 5500°C, խտությունը՝ 16650 կգ/մ3։ Հատկությունները կախված են մաքրության աստիճանից։

Մաքուր տանտալը պլաստիկ է, –196 °C-ից ցածր՝ փխրուն։ Պարամագնիսական է։

Քիմիական հատկություններ[խմբագրել]

Քիմիական հատկություններով նման է նիոբիումին։ Սովորական պայմաններում քիմիապես չափազանց պասսիվ է (օդում պատվում է օքսիդի նուրբ, պաշտպանիչ շերտով)։ Չափազանց կոռոզիակայուն մետաղ է։

Միացություններում գերազանցապես հնգարժեք է (հայտնի են նաև -1-ից +4 օքսիդացման աստիճանները)։ Չի լուծվում օրգանական և անօրգանական թթուներում և նրանց խառնուրդներում, լուծվում է միայն ֆտորաջրածնական թթվում և նրա ու ազոտական թթվի խառնուրդում, տաքացնելիս՝ նաև ալկալիներում։ 250 °C-ում կլանում է ջրածին՝ առաջացնելով պինդ լուծույթներ, 500 °C-ում՝ հիդրիդներ։

Ձուլածո տանտալը օդում սկսում է օքսիդանալ 280 °C-ից բարձր տաքացնելիս։ Միակ կայուն օքսիդը՝ Ta2O5-ը թթվային է։ Հայտնի են տանտալական թթուների աղերը՝ хМ2O•уТа2O5•Н20O (M-ը ալկալիական մետաղ է)։

Նատրիումի և կալիումի մետատանտալատները սեգնետաէլեկարիկներ են։ Տանտալիտ-կոլումբիտ միներալը երկաթի և մանգանի մետատանտալատ-մետանիոբատն է՝ (Fe, Мn) [(Та, Nb)O3]2։

Ֆտորի հետ միանում է սովորական, մյուս հալոգենների հետ՝ բարձր ջերմաստիճաններում, ստացվում են հալոգենիդներ, գերազանցապես՝ (TaX5

Տաքացնելիս միանում է հալկոգենների, ազոտի, ֆոսֆորի, ածխածնի, սիլիցիումի, բորի հետ՝ առաջացնելով ստեխիոմետրիական միացություններ (TaS2, TaN, TaN2, TaC և այլն) և պինդ լուծույթներ։

Բարձր ջերմաստիճաններում տանտալը փոխազդում է ծծմբի, ազոտի և ածխածնի օքսիդների հետ։ ակայուն է բազմաթիվ հեղուկ մետաղների (Na, К, Ii, Pb, Bi և այլն) և համաձուլվածքների նկատմամբ։ Պարբերական համակարգի III, IV և VIII խմբերի d տարրերի հետ առաջացնում է ներմետաղական միացություններ։

Տանտլային հանքանյութերն աղքատ են տանտալով և հազվադեպ։ Մշակվում են մինչև մի քանի հարյուրերորդական տոկոս (TaNb)2O5 պարունակող հանքանյութերը և անագային խտանյութերի վերականգնող հալման խարամները։

Թունաբանություն[խմբագրել]

Ստացում[խմբագրել]

Տանտալի արտադրության հիմնական հումքը մոտ 8 % Ta2O5 և > 60% Nb2O5 պարունակող լո– պարիտային խտանյութերն են։

Տանտալային խտանյութերը նախ հարստացնում են (մինչև 40-65 % Та2Об), ապա քայքայում թթուներով (լոպարիտայինը քլորացնում են), տանտալի և նիոբիումի միացությունները բաժանում են լուծահանմամբ (քլորիդները՝ ռեկտիֆիկացմամբ, ֆտորիդները՝ կոտորակային բյուրեղացմամբ և վերականգնում ածխածնով, նատրիումով կամ էլեկտրոլիզով (Ta2O5 և K2TaF7 պարունակող հալույթը)։

Ձուլածո մետաղն ստանում են հալելով էլեկտրաաղեղային, էլեկտրոնաճառագայթային կամ պլազմային հալմամբ, նաև փոշեմետալուրգիական եղանակներով, մշակում են մամլմամբ։ Տանտալը հեշտ զոդվող մետաղ է։ Արտադրվող տանտալի 60-75 %-ն օգտագործվում է էլեկտրավակուումային տեխնիկայում (պատրաստում են գազակլանիչներ, անոդներ, ցանցեր և այլն)։

Իզոտոպներ[խմբագրել]

Բնական տանտալը բաղկացած է 181Та (99,99 %) կայուն և 180Та (0,012 %, T½ > 1012 տարի) ռադիոակտիվ իզոտոպներից։

Ստացված 13 արհեստական (172-186) ռադիոակտիվ իզոտոպներից օգտագործվում է միայն 182Та (β, γ, T1/2 = 1 15,1 օր), որպես ռադիոակտիվ ինդիկատոր։

Կիրառություն[խմբագրել]

Տանտալը օգտագործվում է էլեկտրատեխնիկայում (ջեռուցիչներ, էկրաններ, կոնտակտներ) և քիմիական արդյունաբերության մեջ։ Նրանից պատրաստում են քիմիական սարքավորումների մասեր, լաբորատոր անոթներ, կշռաքարեր, արհեստական մետաքսաթելի ֆիլիերներ և այլն։

Տանտալը կոռոզիակայուն և բարձրամուր պողպատները և հատուկ համաձուլվածքները լիգիրացնող հավելանյութ է։

Տանտալի համաձուլվածքները վոլֆրամի, մոլիբդենի, ռենիումի, հաֆնիումի և ցիրկոնիումի հետ ունեն չափազանց արժեքավոր հատկություններ և օգտագործվում են հրթիռային ելքափողեր, ճշգրիտ զսպանակներ, կոնդենսատորներ ևն պատրաստելու համար։

Տանտալի թերթերը և լարերն օգտագործվում են վիրաբուժության մեջ՝ ոսկրերը և նյարդաթելերն ամրացնելու, նաև կարեր դնելու համար։ Տանտալի միացություններն օգտագործվում են ռադիոտեխնիկայում և որպես կատալիզատորներ։

Տես նաև[խմբագրել]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (en) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. «Tantalum: physical properties» (en)։ WebElements։ http://www.webelements.com/tantalum/։ Վերցված է 2013-08-17։ 
  3. Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 494. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8
  4. Rose, Heinrich (1844). «Ueber die Zusammensetzung der Tantalite und ein im Tantalite von Baiern enthaltenes neues Metall» (German). Annalen der Physik 139 (10): 317–341. doi:10.1002/andp.18441391006. Bibcode1844AnP...139..317R. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15148n/f327.table. 
  5. Rose, Heinrich (1847). «Ueber die Säure im Columbit von Nordamérika» (German). Annalen der Physik 146 (4): 572–577. doi:10.1002/andp.18471460410. Bibcode1847AnP...146..572R. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15155x/f586.table. 
  6. Большая Российская энциклопедия: В 30 т. / Председатель науч.-ред. совета Ю. С. Осипов. Отв. ред С. Л. Кравец. Т. 8. Григорьев — Динамика. — М.: Большая Российская энциклопедия, 2007. — 767 с.: ил.: карт.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել]