Тантал

I

Танта́л

в древнегреческой мифологии лидийский или фригийский царь, сын Зевса, отец Пелопса и Ниобы (См. Ниоба). За то, что разгласил тайны олимпийцев, похитил с пира богов нектар и амбросию и, пригласив богов на пир, угостил их блюдом, приготовленным из тела убитого им сына Пелопса, был обречён богами на вечные муки в подземном царстве. Стоя по горло в воде и видя висящие на дереве плоды, Т. не мог утолить жажду и голод, так как вода уходила из-под его губ, а ветвь с плодами отстранялась. Отсюда выражение «танталовы муки».

II

Танта́л (латинское Tantalum)

Та, химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 73, атомная масса 180,948; металл серого цвета со слегка свинцовым оттенком. В природе находится в виде двух изотопов: стабильного 181Та (99,99%) и радиоактивного 180Та (0,012%; Т1/2= 1012 лет). Из искусственно полученных радиоактивный 182Та (Т1/2 = 115,1 сут) используют как радиоактивный индикатор.

Элемент открыт в 1802 шведским химиком А. Г. Экебергом; назван по имени героя древнегреческой мифологии Тантала (из-за трудностей получения Т. в чистом виде). Пластичный металлический Т. впервые получил в 1903 немецкий химик В. Больтон.

Распространение в природе. Среднее содержание Т. в земной коре (кларк)2,5․10-4% по массе. Характерный элемент гранитной и осадочной оболочек (среднее содержание достигает 3,5․10-4%); в глубинных частях земной коры и особенно в верхней мантии Т. мало (в ультраосновных породах 1,8․10-6%). В большинстве магматических пород и биосфере Т. рассеян; его содержание в гидросфере и организмах не установлено. Известно 17 собственных минералов Т. и более 60 танталсодержащих минералов; все они образовались в связи с магматической деятельностью (танталит, колумбит, лопарит, пирохлор и др.). В минералах Т. находится совместно с ниобием (См. Ниобий) вследствие сходства их физических и химических свойств (см. Танталовые руды и Ниобиевые руды). Руды Т. известны в пегматитах (См. Пегматиты) гранитных и щелочных пород, карбонатитах (См. Карбонатиты), в гидротермальных жилах, а также в россыпях, которые имеют наибольшее практическое значение.

Физические и химические свойства. Т. имеет кубическую объёмно-центрированную решётку (а = 3,296 Å); атомный радиус 1,46 Å, ионные радиусы Та2+ 0,88 А, Та5+ 0,66 А; плотность 16,6 г/см3 при 20 °С; tпл 2996 °С; tкип 5300 °С; удельная теплоёмкость при 0—100 °С 0,142 кдж/(кг․К) [0,034 кал/(г ․ °С)]; теплопроводность при 20—100 °С 54,47 вт/(м․К) [0,13 кал/ (смсек ․°С)]. Температурный коэффициент линейного расширения 8,0․10-6 (20—1500 °С); удельное электросопротивление при 0°С 13,2․10-8 ом․м, при 2000 °С 87․10-8 ом․м. При 4,38 К становится сверхпроводником. Т. парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость 0,849․10-6 (18 °С). Чистый Т. — пластичный металл, обрабатывается давлением на холоду без значительного наклёпа. Его можно деформировать со степенью обжатия 99% без промежуточного отжига. Переход Т. из пластичного в хрупкое состояние при охлаждении до -196 °С не обнаружен. Модуль упругости Т. 190 Гн/м2 (190․102 кгс/мм2) при 25 °С. Предел прочности при растяжении отожжённого Т. высокой чистоты 206 Мн/м2 (20,6 кгс/мм2) при 27 °С и 190 Мн/м2 (19 кгс/мм2) при 490 °С; относительное удлинение 36% (27 °С) и 20% (490 °С). Твёрдость по Бринеллю чистого рекристаллизованного Т. 500 Мн/м2 (50 кгс/мм2). Свойства Т. в большой степени зависят от его чистоты; примеси водорода, азота, кислорода и углерода делают металл хрупким.

Конфигурация внешних электронов атома Та 5d36s2. Наиболее характерная степень окисления Т. + 5; известны соединения с низшей степенью окисления (например, TaCl4, ТaClз, TaCl2), однако их образование для Т. менее характерно, чем для ниобия.

В химическом отношении Т. при обычных условиях малоактивен (сходен с ниобием). На воздухе чистый компактный Т. устойчив; окисляться начинает при 280 °С. Имеет лишь один стабильный окисел — пятиокись Ta2O5, которая существует в двух модификациях: α-форме белого цвета ниже 1320 °С и β-форме серого цвета выше 1320 °С; имеет кислотный характер. С водородом при температуре около 250 °С Т. образует твёрдый раствор, содержащий до 20 атомных % водорода при 20 °С; при этом Т. становится хрупким; при 800—1200 °С в высоком вакууме водород выделяется из металла и его пластичность восстанавливается. С азотом при температуре около 300 °С образует твёрдый раствор и нитриды Ta2N и TaN; в глубоком вакууме выше 2200 °С поглощённый азот вновь выделяется из металла. В системе Та — С при температуре до 2800 °С установлено существование трёх фаз: твёрдого раствора углерода в Т., низшего карбида Т2С и высшего карбида TaC. Т. реагирует с галогенами при температуре выше 250 °С (с фтором при комнатной температуре), образуя галогениды преимущественно типа TaX5 (где Х = F, Cl, Вг, I), При нагревании Та взаимодействует с С, В, Si, Р, Se, Те, водой, CO, CO2, NO, HCI, H2S.

Чистый Т. исключительно устойчив к действию многих жидких металлов: Na, К и их сплавов, Li, Pb и др., а также сплавов U — Mg и Pu — Mg. Т. характеризуется чрезвычайно высокой коррозионной устойчивостью к действию большинства неорганических и органических кислот: азотной, соляной, серной, хлорной и др., царской водки, а также многих др. агрессивных сред. Действуют на Т. фтор, фтористый водород, плавиковая кислота и её смесь с азотной кислотой, растворы и расплавы щелочей. Известны соли танталовых кислот — танталаты общей формулы xMe2O․уТа2О5․Н2О: метатанталаты MeTaO3, ортотанталаты Me3TaO4, соли типа Me5TaO5, где Me — щелочной металл; в присутствии перекиси водорода образуются также пертанталаты. Наиболее важны танталаты щелочных металлов — KTaO3 и NaTaO3; эти соли — сегнетоэлектрики.

Получение. Руды, содержащие Т., редки, комплексны, бедны Т.; перерабатывают руды, содержащие до сотых долей процента (Та, Nb)2O5, и шлаки восстановительной плавки оловянных концентратов. Основным сырьём для производства Т., его сплавов и соединений служат танталитовые и лопаритовые концентраты, содержащие соответственно около 8% Ta2O5 и 60% и более Nb2O5. Концентраты перерабатывают обычно в три стадии: 1) вскрытие, 2) разделение Та и Nb и получение их чистых соединений, 3) восстановление и рафинирование Та. Танталитовые концентраты разлагают кислотами или щелочами, лопаритовые — хлорируют. Разделяют Та и Nb с получением чистых соединений экстракцией, например трибутилфосфатом из плавиково-кислых растворов, или ректификацией хлоридов.

Для производства металлического Т. применяют восстановление его из Ta2O5 сажей в одну или в две стадии (с предварительным получением TaC из смеси Ta2O5 с сажей в атмосфере CO или H2 при 1800—2000 °С); электрохимическое восстановление из расплавов, содержащих K2TaF7 и Ta2O3, и восстановление натрием K2TaF7 при нагревании. Возможны также процессы термической диссоциации хлорида или восстановление из него Т. водородом. Компактный металл производят либо вакуумной дуговой, электроннолучевой или плазменной плавкой, либо методами порошковой металлургии. Слитки или спечённые из порошков штабики обрабатывают давлением; монокристаллы особо чистого Т. получают бестигельной электроннолучевой зонной плавкой.

Применение. Т. обладает комплексом ценных свойств — хорошей пластичностью, прочностью, свариваемостью, коррозионной устойчивостью при умеренных температурах, тугоплавкостью, низким давлением пара, высоким коэффициентом теплопередачи, небольшой работой выхода электронов, способностью образовывать анодную плёнку (Ta2O3) с особыми диэлектрическими характеристиками и «уживаться» с живой тканью организма. Благодаря этим свойствам Т. находит применение в электронике, химическом машиностроении, ядерной энергетике, в металлургии (производство жаропрочных сплавов, нержавеющих сталей), в медицине; в виде TaC его применяют в производстве твёрдых сплавов. Из чистого Т. изготовляют электрические конденсаторы для полупроводниковых приборов, детали электронных ламп, коррозионноустойчивую аппаратуру для химической промышленности, фильеры в производстве искусственного волокна, лабораторную посуду, тигли для плавки металлов (например, редкоземельных) и сплавов, нагреватели высокотемпературных печей; теплообменники для ядерно-энергетических систем. В хирургии листы, фольгу, проволоку из Т. применяют для скрепления костей, нервов, наложения швов и др. Применение находят Танталовые сплавы и соединения.

Лит.: Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973.,

О. П. Колчин.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. тантал — орф. тантал, -а (металл) Орфографический словарь Лопатина
  2. тантал — -а, м. 1. (с прописной буквы). Герой древнегреческой мифологии, осужденный богами на вечные мучения: страдать от голода и жажды, несмотря на близость воды и плодов. 2. Химический элемент, твердый тугоплавкий металл серо-стального цвета. Малый академический словарь
  3. тантал — Танта́л/ (металл). Морфемно-орфографический словарь
  4. тантал — ТАНТАЛ (по имени героя др.-греч. мифологии Тантала, осужденного на вечную неутолимую жажду; назван так из-за трудности получения его в чистом виде; лат. Tantalum) Ta хим. элемент V гр. периодической системы, ат. н. 73, ат. м. 180,9479. Химическая энциклопедия
  5. Тантал — Тантал (миф.) Орфографический словарь. Одно Н или два?
  6. Тантал — • Tantălus, Τάνταλος 1. богатый царь фригийский, царствовавший в стране у горы Сипила (называемый также царем лидийским, пафлагонским, коринфским, аргосским), сын Зевса (или Тмола) и Плуто, богини богатства, отец Пелопса... Словарь классических древностей
  7. Тантал — орф. Тантал, -а: муки Тантала Орфографический словарь Лопатина
  8. ТАНТАЛ — ТАНТАЛ (символ Та), редко встречающийся блестящий голубовато-серый металл, химический элемент, открытый в 1802 г. Его основной источник — колумбит-танталит. Научно-технический словарь
  9. Тантал — Ta (по имени героя др.-греч. мифологии Тантала; лат. Tantalum * a. tantalum; н. Tantal; ф. tantale; и. tantalo), — хим. элемент V группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 73, ат. м. 180,9479. Горная энциклопедия
  10. ТАНТАЛ — ТАНТАЛ — герой трагедии Вяч.И.Иванова «Тантал» (1904). В греческой мифологии Т.- сын Зевса и нимфы Плуто, царь Сипила во Фригии, наказанный за оскорбление олимпийских богов вечными муками. Этот миф послужил сюжетом утраченной трагедии Софокла «Тантал». Энциклопедия литературных героев
  11. Тантал — (Tantalum; Та) химический элемент V группы периодической системы Д.И. Менделеева; атомный номер 73, атомная масса 180,948; биологически инертный, тяжелый, тугоплавкий металл; применяется в медицине, например, в качестве шовного материала. Медицинская энциклопедия
  12. ТАНТАЛ — (Τάνταλος) в греческой мифологии герой, сын Зевса и Плуто, царствовавший в области горы Сипила в южной Фригии (Малая Азия) и славившийся своим богатством. По одной из версий мифа, он был женат на дочери бога златоносной реки Пактола. Мифологическая энциклопедия
  13. тантал — ТАНТАЛ -а; м. [греч. Tantalos] Химический элемент (Та), твёрдый тугоплавкий металл серо-стального цвета (используется в медицине и технике). ◊ Муки Тантала. Мучения, вызываемые созерцанием желанной цели и сознанием невозможности её достичь. Толковый словарь Кузнецова
  14. тантал — ТАНТАЛ, а, м. Тяжёлый тугоплавкий металл светло-серого цвета. | прил. танталовый, ая, ое. Танталовые руды. Толковый словарь Ожегова
  15. тантал — ТАНТ’АЛ, тантала, мн. нет, ·муж. (·лат. tantalum) (·хим. ). Очень твердый, тугоплавкий и ковкий металл серого цвета, встречающийся редко и только в некоторых минералах. (Названо по имени Тантала, героя греческой мифологии, в связи с трудностью добычи этого металла; ср. Танталовы муки.) Толковый словарь Ушакова
  16. тантал — ТАНТАЛ м. один из открытых химиками металлов. Толковый словарь Даля
  17. тантал — Тантала, мн. нет, м. [лат. tantalum] (хим.). Очень твердый, тугоплавкий и ковкий металл серого цвета, встречающийся редко и только в нек-рых минералах. [Названо по имени Тантала, героя греческой мифологии, в связи с трудностью добычи этого металла; ср. Танталовы муки.] Большой словарь иностранных слов
  18. тантал — 1. тантал м. Химический элемент, редкий, очень твёрдый и тугоплавкий металл серого цвета, применяемый для изготовления химической аппаратуры, хирургических инструментов, электровакуумных приборов. 2. Тантал... Толковый словарь Ефремовой
  19. Тантал — (Τάνταλος, Tantalus) — царь Сипила во Фригии (Лидии), сын Зевса и нимфы Плуто, отец Пелопа и Ниобы, дед Атрея и Тиеста. Как любимец богов, он имел доступ к их советам и пирам. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона