Горная энциклопедия - тантал

Ta (по имени героя др.-греч. мифологии а; лат. Tantalum * a. tantalum; н. Tantal; ф. tantale; и. tantalo), хим. элемент V группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 73, ат. м. 180,9479. В природе встречается в виде двух изотопов: 181Ta (99,9877%) и 180Ta (0,0123%). Известно 13 искусств, радиоактивных изотопов Т. с массовыми числами от 172 до 186. Т. открыт в 1802 швед. химиком А. Г. Экебергом. Пластичный металлич. Т. впервые получен нем. учёным В. Больтеном в 1903.

Т. металл серого цвета со слабым свинцовым оттенком; имеет кубич. объёмноцентрир. решётку (а=0,3296 нм); плотность 16 600 кг/м3; tпл2014В°C, tкип ок. 5500В°С; молярная теплоемкость 25,4 Дж/(мольВ·К); уд. теплопроводность 63 Вт/(мВ·К); электрич. сопротивление 12,4В·* 10-4 (ОмВ·м); температурный коэфф. линейного расширения 6,6В·* 10-6 К; темп-ра перехода в сверхпроводящее состояние 4,38 К, парамагнитен. По хим. свойствам Т. аналог ниобия. Наиболее характерная степень окисления +5, редко от +1 до +4 (известны соединения TaCl4, TaCl3, TaCl2 и др.). При нормальных условиях Т. малоактивен, на воздухе окисляется лишь при темп-ре св. 280В°С, покрываясь защитной плёнкой Ta2O5; с галогенами реагирует при темп-ре св. 250В°С. При нагревании реагирует с C, B, Si, P, Se, Te, H2O, CO, CO2, NO, HCl, H2S.

Химически чистый Т. исключительно устойчив к действию жидких щелочных металлов, большинства неорганич. и органич. кислот, а также многих др. агрессивных сред (за исключением расплавленных щелочей). ПДК 5 мг/м3.

Ср. содержание Т. в земной коре (кларк) 2,5В·* 10-4% (по массе), в ультраосновных породах 1В·* 10-6%, основных 4,8В·* 10-5%, кислых 3,5В·* 10-4%. Т.характерный элемент гранитной и щелочной магм, в процессе их эволюции накапливается в конечных дифференциатах. Известно ок. 20 собств. минералов Т.серия колумбит танталит, воджинит, лопарит и др. и более 60 минералов, содержащих Т. Все они генетически связаны с эндогенным минералообразованием.

В минералах Т. всегда находится совместно с ниобием вследствие сходства их физ. и хим. свойств. Т. типично рассеянный элемент, т.к. изоморфен со мн. хим. элементами. М-ния Т. приурочены к гранитным пегматитам, карбонатитам и щелочным расслоенным интрузиям.

Осн. сырьём для произ-ва Т. и его сплавов служат танталитовые и лопаритовые концентраты, содержащие ок. 8% Ta2O5, 60% и более Nb2O5. Концентраты разлагают кислотами или щелочами, лопаритовые хлорируют. Разделение Ta и Nb производят с помощью экстракции. Металлич. Т. обычно получают восстановлением Ta2O5 углеродом, либо электрохимически из расплавов.

Компактный металл производят вакуумно-дуговой, плазменной плавкой или методом порошковой металлургии. Из Т. и его сплавов изготовляют коррозионно-устойчивую аппаратуру для хим. промети, фильеры, лабораторную посуду и тигли; теплообменники для ядерно-энергетич. систем. В хирургии листы, фольгу и проволоку из Т. используют для скрепления тканей, нервов, наложения швов, изготовления протезов, заменяющих повреждённые части костей (ввиду биол. совместимости). Карбид Т. применяется в произ-ве твёрдых сплавов.

Литература: Горощенко Я. Г., Химия ниобия и тантала, К., 1965; Кузьменко М. В., Геохимия тантала и генезис эндогенных танталовых месторождений, М., 1978.

С. Ф. Карпенко.