Свойства и приложение на тантал

В периодичната таблица танталът е в петата група сред огнеупорните метали. Той има специална химическа устойчивост и реагира далеч от всички вещества. Но е лесно да бъдете обработени. Прочетете повече за свойствата и приложението на тантал.

Объркване с метали

Историята на метала се оказа много объркваща. От дълго време се приемаше за ниобий и отне повече от 30 години, за да докажем противното. До началото на XIX век и двата метала не са били известни на науката. През 1801 г. Колумбия е открита в Южна Америка. Година по-късно в Швеция и Финландия, Андерс Екеберг открил минерал с частици от неизвестен метал, които наричал тантал в чест на митичния характер.

През 1809 г. Уилям Уоластън сравнява две нови химически вещества. Техните свойства са много сходни, поради което ученият заключава, че всичко това е един и същ метал. Заключенията му са потвърдени от Фридрих Вьолер, а оттогава е имало знак за равенство между колумбия и тантал.

В средата на 40-те години на XIX век Хайнрих Роуз поставя под съмнение претенциите на своите предшественици. Той установи, че танталът и колумбият са отделни елементи. За да подчертае сходството на металите, той преименува колумбиума на ниобий в чест на легендарната дъщеря на Тантал. По-късно заключенията на Роза се потвърждават многократно и самият той често се признава за откриването на ниобий.

Танталово брашно

Първата промишлена употреба на тантал се е случила през 1903 г .: от него започва да се правят нишки за електрически крушки. Въпреки това, за да се използва метал, учените трябваше да работят усилено. От времето на своето откритие не може да бъде изолиран в чиста форма. Предполага се, че поради това той е наречен "тантал".

Според митологията на древна Гърция, Тантал е син на Зевс и фригийската кралица. За разлика от другите смъртни, той имал право да посещава празника на боговете на Олимп. След като ги обидил веднъж, той бил изпратен в подземния свят, за да изпита ужасни мъки.

В продължение на векове Тантал стои до гърлото в езерото и над него виси клон с сочни плодове. Всеки път, когато се опитва да пие вода или да разчупи плодовете, те се отдалечават от него. Невъзможността да получите нещо много желателно или какво е точно пред вас се нарича "танталово брашно". Вероятно те бяха изпитани от химиците до 20-ти век, когато не можаха да отделят метала от различни примеси.

Танталски свойства

В периодичната таблица танталът се обозначава със символа Ta. С атомно число 73 тя стои след ниобий и преди тен. Външно, танталът изглежда като сребристо бял лъскав метал. Това е доста трудно и тежко. Плътността на тантал (16,65 g / cmsup3-), и от неговата пластичност се сравнява със злато.

Този метал е много податлив на обработка. От него лесно можете да направите тънък лист фолио или телена. За да се разтопи тантал, е необходима висока температура от 3017 ° C, а за варене е 5458 ° С. За сравнение, температурата на слънчевата повърхност е 5 500 ° С.

Химически, той е много стабилен. Танталът не реагира на много агресивни вещества и не се разтваря в разредени киселини, а само в смес от азотни и флуороводородни киселини. Във въздуха той също е безразличен и окислява само при температури над 280 ° С.

Благодарение на специалната си устойчивост, зоната на приложение на тантал е доста широка. В прахообразно състояние той е по-активен. Например, той гори добре във въздуха, образувайки танталов оксид.

Депозити и минно дело

Делът на тантал в земната кора е 0.0002%, което го прави рядък метал. В природата тя е много разпръсната и присъства само под формата на два изотопа: тантал 181 и тантал 180. Последният е радиоактивен и дава време на полуживот при 10¹⁵ години.

Металът има 20 собствени минерала (vodzhinit, loparite, columbite-tantalite) и около 60, в които той често се съдържа. Неговият постоянен спътник е ниобий, той присъства във всички скали с тантал. Но те рядко са подходящи за промишлено развитие. Най-използваният минерал е колумбит-танталит.

Производството на тантал не винаги е изгодно. Най-големите депозити на метал са в Бразилия, Австралия, Нигерия, САЩ, Франция, Египет. Те също съществуват в Мозамбик, Тайланд, Демократична република Конго, Русия.

В някои африкански държави металургията се извършва чрез методи на занаятите. За притежаването на земи с натрупване на скъпи вкаменелости често се случват въоръжени конфликти. Тъй като търсенето на тантал се увеличава само, периодично се оказва, че е в центъра на тези събития. По-специално, Република Конго е станала известна с "тантовите войни" през последните десетилетия. През 2017 г. килограм метал на световния пазар се оценява на около 320 долара.

Области на приложение

Танталът е важен материал за развитието на високите технологии. Днес металът се използва в електрониката за създаване на кондензатори. Те могат да бъдат направени много малки, което е удобно за производството на джаджи. Ето защо, танталови кондензатори се намират в почти всеки смартфон, лаптоп и таблет.

Вътрешната специфична устойчивост на метала е почти същата като тази на стоманата, така че използването на тантал е логично, когато е необходима висока температура. Използва се в различни нагревателни елементи, например за високотемпературни пещи.

В допълнение, металът е полезен за направата на лещи. Добавянето на своя оксид към стъклото увеличава оптичното им качество. От тантал с добавяне на титан се произвеждат високотемпературни сплави, устойчиви на корозия. От неговите карбидни инструменти за рязане на метали са направени.

Също така е подходящ за производство на препарати за мъх, лабораторна стъклария, космическо оборудване. Наскоро, тантал спечели все повече и повече слава на бижута метал и се използва за производство на бижута.

Тантал в медицината

Металът се използва в хирургията за възстановяване на тялото. Тънки танталови пластини се вкарват в черепа, за да се блокират пукнатини или счупвания. Силна жица от този метал свързва костите, зашива я с тъканите на органите.

Използва се за протези. Например метална мрежа се използва за очните топки, а плочите могат да заместят ушите чрез трансплантиране на кожата от други части на тялото. Преждите от тантал служат наистина за бижута: шият най-фините нервни влакна, сухожилия, кръвоносни съдове.

Използването на тантал в медицината се дължи на неговите уникални свойства. Металът е напълно съвместим с жива тъкан. Тя не се окислява в тялото, не предизвиква дразнене и отхвърляне.