Тантал (елемент): Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
м без закоментиран и скрит текст |
Thepuglover (беседа | приноси) Разширена е статията, недовършена редакция |
||
Ред 1:
{{към пояснение|Тантал|Тантал}}
{{Химичен елемент
Line 128 ⟶ 127:
Това е химичен елемент от V група на периодичната система на Менделеев. Атомният му номер е 73, атомната маса – 180.948. Танталът е рядък, твърд метал със сиво-син цвят. В природата се намира под формата на два изотопа: стабилен 181Та (99,99%) и радиоактивен 180Та (0,012%; с време на полуразпад Т1/2= 1012 години). Танталът е трудно податлив на корозия и в природата се среща под формата на минерала танталит. Едно от главните му съвременни приложения е в хирургическите инструменти, тъй като не реагира с телесните течности.
==
Елементът е открит през 1802 г. от шведския химик Екеберг, изолиран през 1820 от Берцелиус.<ref name=":0">{{Цитат книга|last=Лефтеров|first=Димитър|title=Химичините елементи и техните изотопи|year=2015|publisher=Академично издателство „Проф. Марин Дринов“|location=София|isbn=978-954-322-831-7|pages=224 – 227}}</ref> До 1844 и по-късно 1866, когато изследователите са показали, че ниобиевите и танталовите киселини са различни съединения, се е вярвало, че Ниобий и Тантал са един и същ елемент. По-ранните изследователи единствено можели да изолират нечист метал и първият сравнително чист ковък метал е направен от Вернер фон Болтън през 1903. Жиците направени с тантал се използвали за осветителните крушки преди той да бъде заместен от волфрам.
== Разпространение ==
Съдържаниет на тантала в земната кора е около 2,0.10<sup>-4</sup>% по маса колкото урана, калция и берилия, нареждайки се на 51-во място сред елементите.<ref name=":0" /> Среща се в природата най-често с ниобия, влизайки в състава на десетки минерали. Танталът обикновено се среща в минералите танталит [(Fe, Mn)Ta<sub>2</sub>O<sub>6</sub>], юксенит и каситеит, където при извличането на [[Калий|калия]] танталът преминава в шлака под формата на Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>.
Танталови руди има в Австралия, Бразилия, Египет, Канада, Дмократична Република Конго, Мозамбик, Нигерия, Португалия, Малайзия и Тайланд.▼
== Приложение ==▼
Главната употреба на тантала като метален прах е в производството на електронни компоненти, най-вече кондензаторите. Танаталовите електролитни кондензатори използват способността на тантала да образува защитен оксиден повърхностен слой, като единият електор е от танталово фолио, оксидът е диелектрик, а електролитния разтвор играе ролята на другия електрод. Тъй като диелектричния слой може да бъде много тънък (по-тънък от подобния слой в алуминиевия електролитен кондензатор, например) може да се получи висок капацитет в малък обем. Поради предимството в теглото и размера, танталовите кондензатори са много привлекателни за преносими телефони, пейджъри, персонални компютри, както и автомобилната електроника.▼
Танталитът предимно се намира смесен с колумбит в руда, наречена колтан. Повдигнати са етични въпроси относно човешките права и застрашената дива природа поради експлоатацията на ресурсите в конфликтните територии на Конго.▼
Танталът също така се използва за производство на различни сплави, които имат висока температура на топене и добра ковкост. Смесен с други метали, той също така се използва за направата на карбидни инструменти за металообработващи съоръжения в производството на сплави за реактивни двигатели, оборудване за химични процеси, ядрени реакции и снарядни части. Заради ковкостта си, танталът може да се изтегли на тънки жици или влакна, които се използват за изпаряването на метали, например алуминий.▼
Има няколко сложни стъпки в разделянето на тантала от ниобия. Търговската продукция на този елемент може да следва един от няколко различни метода, които включват: електролиза на стопен калиев флуоротанталат, окисляване на калиев флуоротанталат с натрий или реакция м/у танталов карбид с танталов оксид. Танталът също е вторичен продукт от стапянето на калай.▼
Тъй като е резистентен към влиянието на телесните течности и не е дразнещ, танталът се използва за направата на хирургически инструменти. Танталовият оксид се използва за направата на специални стъкла с висок индекс на рефракция за лещите на камерите. Металът още се използва за части на вакуумни пещи.▼
== Физични свойства ==
Танталът е сребристосив, плътен, ковък и много твърд метал. Високата температура на топене на тантала от 3017°С (температура на кипене 5458°C) е надмината единствено от [[Волфрам|волфрама]] и [[Рений|рения]]. Има атомно тегло 180,9479. Кристализира в кубична обемноцентрична кристална решетка. Танталът е парамагнитен и преминава в свръхпроводящо състояние при 4,45К.<ref name=":0" />
=== Изотопи ===
▲Танталови руди има в Австралия, Бразилия, Египет, Канада, Дмократична Република Конго, Мозамбик, Нигерия, Португалия, Малайзия и Тайланд.
Танталът се среща в природата със своите два стабилни изотопа – <sup>180m</sup>Ta и <sup>181</sup>Ta. Получени са изкуствено и изучени 34 изотопа с 16 изомера, като 2 изотопа имат по два изомера.<ref name=":0" /> Те имат период на полуразпад от 1,8 гоини до части от секундата.
== Химични свойства ==
▲Танталитът предимно се намира смесен с колумбит в руда, наречена колтан. Повдигнати са етични въпроси относно човешките права и застрашената дива природа поради експлоатацията на ресурсите в конфликтните територии на Конго.
Татналът има електронната структура KLMN5''s''<sup>2</sup>5''p''<sup>6</sup>'''5''d<sup>3</sup>'''''6s<sup>2</sup> – прибавя се електрон към 5d-подслоя спрямо [[Хафний|хафния]]. Степента на окисление на та тантала най-често е +5, по-рядко +4 и +3.<ref name=":0" />
Химически танталът е много инертен. Неговата инертност отстъпва само на благородните метали, но не винаги.<ref name=":0" /> Прясно отрязана повърхност, изложена на възвух при обикновена температура, се покрива с тънък плътен защитен слой на танталов оксид. Образуваният Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> е единствения стябилен танталов оксид.
▲Има няколко сложни стъпки в разделянето на тантала от ниобия. Търговската продукция на този елемент може да следва един от няколко различни метода, които включват: електролиза на стопен калиев флуоротанталат, окисляване на калиев флуоротанталат с натрий или реакция м/у танталов карбид с танталов оксид. Танталът също е вторичен продукт от стапянето на калай.
Танталът взаимодейства с Br<sub>2</sub> и I<sub>2</sub> при 550°C, с Cl<sub>2</sub> при 200°С.<ref name=":0" />
== Съединения ==▼
▲=== Съединения ===
В Националната лаборатория на Лос Аламос, учените са създали танталов карбид-графит композитен материал, който е един от най-твърдите материали синтезирани някога. Корейските изследователи са успели да разработят танталово-волфрамена-медна сплав, която е два или три пъти по здрава и гъвкава от стоманените сплави.
== Получаване ==
Поради химическото сходсто на тантала с ниобия разделянето на тези метали е трудно. Един от първите методи за разделяне, прилаган още от 1866 г., е използването на различната разтворимост на флуоротанталата и флуорониобата на калция в разредена флуороводородна киселина.<ref name=":0" /> Съвременният основен метод за получаването на метален тантал е електролиза на разтопен калиев хептафлорониобат в графитови, чугунени или стоманени тигли, служещи едновременно и за катод. Намира приложение и натриевотермичния способ:<ref name=":0" />
<chem>K_2TaF_7 + 5Na -> Ta + 2KF + 5NaF</chem>.
▲== Приложение ==
▲Главната употреба на тантала като метален прах е в производството на електронни компоненти, най-вече кондензаторите. Танаталовите електролитни кондензатори използват способността на тантала да образува защитен оксиден повърхностен слой, като единият електор е от танталово фолио, оксидът е диелектрик, а електролитния разтвор играе ролята на другия електрод. Тъй като диелектричния слой може да бъде много тънък (по-тънък от подобния слой в алуминиевия електролитен кондензатор, например) може да се получи висок капацитет в малък обем. Поради предимството в теглото и размера, танталовите кондензатори са много привлекателни за преносими телефони, пейджъри, персонални компютри, както и автомобилната електроника.
▲Танталът също така се използва за производство на различни сплави, които имат висока температура на топене и добра ковкост. Смесен с други метали, той също така се използва за направата на карбидни инструменти за металообработващи съоръжения в производството на сплави за реактивни двигатели, оборудване за химични процеси, ядрени реакции и снарядни части. Заради ковкостта си, танталът може да се изтегли на тънки жици или влакна, които се използват за изпаряването на метали, например алуминий.
▲Тъй като е резистентен към влиянието на телесните течности и не е дразнещ, танталът се използва за направата на хирургически инструменти. Танталовият оксид се използва за направата на специални стъкла с висок индекс на рефракция за лещите на камерите. Металът още се използва за части на вакуумни пещи.
== Предпазни мерки ==
Съединения съдържащи тантал се срещат доста рядко и металът обикновено не създава проблеми в лабораторията, но все пак с него трябва да се работи внимателно като се вземат съответните предпазни мерки. Има доказателства, че танталовите съединения могат да причинят появата на тумори и металния прах носи опасност от пожар или експлозия. Все пак пречистения тантал се използва в хирургичните инструменти и импланти, защото не реагира с телесните течности.
== Източници ==
<references />
{{Периодична система}}
| |||