Танталь

Танталь (па-лацінску: Tantalum; ад грэц. «Tantalos», міфічнага пэрсанажу, бацькі Ніобы), Ta — хімічны элемэнт V групы пэрыядычнай сыстэмы; атамны нумар 73. Сьветла-шэры, цяжкі і вельмі цьвёрды мэтал. Выяўлены ў 1802 годзе швэдзкім хімікам Андэрсам Экэбэргам (Anders Gustaf Ekenberg), але да 1866 году хімікі лічылі, што танталь — гэта алятропная форма ніоба. Першым дасьледчыкам ўдавалася атрымаць танталь толькі ў выглядзе сумесі зь іншымі элемэнтамі. Упершыню больш-менш чысты танталь атрыманы ў 1900-я гады. Хімічныя ўласьцівасьці танталя вельмі падобныя да ніобу, таму іх вельмі складана разьдзяліць. Аддзяленьне танталю ад ніобу праходзіць у некалькі складаных крокаў. У прамысловасьці выкарыстоўваецца некалькі мэтадаў атрыманьня элемэнту, у тым ліку электроліз расплаўленага фторатанталяту калю (K₂TaF₇), узаемадзеяньне фторатанталяту калю з натрам і рэакцыя карбіду танталю з аксыдам танталю. Вядома 34 ізатопы і ізамэры танталю. Прыродны танталь складаецца з двух ізатопаў, адзін зь якіх радыёактыўны з пэрыядам паўраспаду 1,2×10¹⁵ гадоў. Чысты танталь вельмі плястычны і зь яго можна рабіць тонкі дрот. Пры тэмпэратурах ніжэйшых за 150 °C танталь мае вельмі малую хімічную рэактыўнасьць з-за наяўнасьці шчыльнай абарончай плёнкі аксыду. Не рашчынаецца ў вадзе. Ён узаемадзенічае толькі з плавікавай кісьляй, рашчынамі кісьляў з іёнамі фтарыду і свабодным трыаксыдам серкі. Лугі (гідраксыды) ўзаемадзейнічаюць з танталем, але марудна. Танталь, раздроблены ў парашок, мае большую хімічную рэактыўнасьць. Вышэйшая тэмпэратура плаўленьня толькі ў вальфрама і рэна. Пры тэмпэратуры ніжэйшай за 4,47 K танталь набывае звышправодныя ўласьцівасьці. Танталь дадаецца ў розныя стопкі, каб яны мелі антыкаразійныя ўласьцівасьці, высокую тэмпэратуру плаўленьня, цьвёрдасьць, добрую плястычнасьць і г. д. Навукоўцы ў Лёс Алямасе (Los Alamos, ЗША) вынайшлі кампазыт, які складаецца з карбіду танталя і графіту. Лічыцца, што гэты матэрыял адзін з самых цьвёрдых матэрыялаў, якія калі-небудзь былі зробленыя, ягоная тэмпэратура плаўленьня 3738 °C. Гэты кампазыт выкарыстоўваецца ў хуткасных разаках. Танталь таксама выкарыстоўваецца для вырабу электралітных кандэнсатараў. Гэты мэтал таксама шырока выкарыстоўваецца для вырабу хімічнага посуду, дэталяў ядзерных рэактараў, самалётаў, ракетнай зброі і касьмічнай тэхнікі. Біялягічная роля танталя невядомая. Чысты танталь не ўзаемадзейнічае зь біялягічнымі вадкасьцямі і не раздражняе жывую тканіну, таму ён шырока ўжываецца для вырабу хірургічных прылад, у тым ліку імплянтантаў. Разам з тым некаторыя злучэньні танталя верагодна выклікаюць пухліны. Пентксыд танталю (Ta₂O₅) выкарыстоўваецца для вырабу асаблівага шкла з высокім каэфіцыентам пераламленьня для фоталінз. Танталь выкарыстоўваецца замест плятыны, бо апошняя вельмі дарагая. Таксама мэтал выкарыстоўваецца для шмат якіх іншых мэтаў. Кошт танталю чысьціні 99.9% складае каля 2 даляраў ЗША за 1 грам.

Гафн ← Танталь → Вальфрам Nb ↑ Ta ↓ Db 73Ta Пэрыядычная сыстэма хімічных элемэнтаў
Выгляд
Монакрышталь звышчыстага танталю (99.999 %), атрыманы мэтадам зоннай перакрышталізацыі, некалькі крышталічных кавалкаў танталю і для параўнаньня куб танталю аб'ёмам 1 см3 чысьцінёй 99.99 % = 4N.
Агульная інфармацыя
Назва, сымбаль, атамны нумар	Танталь, Ta, 73
Катэгорыя элемэнту	Пераходныя мэталы
Група, пэрыяд, блёк	V, 6, d
Адносная атамная маса	180,9479 г·моль−1
Канфігурацыя электронаў	[Xe] 4f14 5d3 6s2
Электронаў у абалонцы	2 8 18 32 11 2
Фізычныя ўласьцівасьці
Колер	шэры
Фаза	Цьвёрдае цела
Шчыльнасьць (пры п. т.)	16,4 г·см−3
Шчыльнасьць вадкасьці пры т. пл.	15 г·см−3
Тэмпэратура плаўленьня	3290 K, 3017 °C, 5463 °F
Тэмпэратура кіпеньня	5731 K, 5458 °C, 9856 °F
Удзельная цеплыня плаўленьня	36,57 кДж·моль−1
Цеплаёмістасьць	(25 °C) 25,36 Дж·моль−1·K−1
Насычаная пара
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T/K 3297,15 3597,15 3957,15 4395,15 4939,15 5634,15
Структура крышталічнай краты	body-centered cubic
Магнэтызм	парамагнетык
Электрычны супор	0,15*10-6Ω·м
Цеплаправоднасьць	(300 K) 57,5 Вт·м−1·K−1
Каэф. цеплавога расшырэньня	(373 K) 6,59 мкм/(м·K)
Модуль зруху	70 ГПа
Модуль пругкасьці	186 ГПа
Каэфіцыент Пуасона	0,350
Цьвёрдасьць Вікерса	890 МПа
Уласьцівасьці атама
Ступені затляненьня	+1, +2, +3, +4, +5
Электраадмоўнасьць	1,5
Кавалентны радыюс	134 пм
Іншыя характарыстыкі
Нумар CAS	7440-25-7
Найбольш стабільныя ізатопы
Асн. артыкул: ізатопы танталя
іза % пэрыяд паўраспаду распад энэргія (МэВ) прадукты распаду 180Ta 0.012% 1,2×1015 гадоў эл. з. (?); β- (?) ? 180Hf 181Ta 99.988% 181Ta зьяўляецца стабільным пры 88 нэўтронах

Прыродныя крыніцы

Трапляецца разам з ніобам. Галоўныя мінэралы — танталіт (Fe, Mn)(Nb, Ta)₂O₆, калумбіт (Fe, Mn, Mg)(Nb, Ta)₂O₆. Танталявыя руды маюцца ў Аўстраліі, Бразыліі, Нігерыі ды Канадзе. Утрыманьне танталю ў зямной кары складае каля 2,0 міліграмаў на кіляграм. У акіянічнай вадзе танталь утрымліваецца ў прапорцыі 2×10^-6 міліграмаў на літар.

Літаратура

• CRC Handbook of chemistry and physics / Editor-in-chief: David R. Lide. — 84th edition 2003-2004. — CRC press, 2003. — 2616 с. — ISBN 0849304849
• Шиманович, И. Е.; Павлович, М. Л.; Тикавый, В. Ф.; Малашко, П. М. Общая химия в формулах, определениях, схемах. — 2 изд. — Минск: 1996. — 548 с.
• Свойства элементов: Справ. изд. / Под ред. Дрица М. Е. — М.: Металлургия, 1985. — 672 с.

Вонкавыя спасылкі

Танталь — сховішча мультымэдыйных матэрыялаў

• The Element Tantalum (анг.) It's Elemental. Thomas Jefferson National Accelerator Facility - Office of Science Education. Праверана 28 лютага 2017 г.
• Tantalum"the essentials (анг.) [WebElements Periodic Table]
• Los Alamos National Laboratory (2016). Periodic Table of Elements: Tantalum. Los Alamos, New Mexico: Los Alamos National Security, LLC.