Тантал Тантал (латинское Tantalum), Та, химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 73, атомная масса 180,948. - презентация

1 Тантал Тантал (латинское Tantalum), Та, химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 73, атомная масса 180,948

2 Андерс Густав Экеберг Андерс Густав Экеберг Тантал (Та)металл серо- стального цвета с синеватым оттенком. Тантал (Та)металл серо- стального цвета с синеватым оттенком. Открыт в 1802 г. шведским химиком Экебергом в минералах, найденных в Финляндии и Швеции; назван по имени героя древнегреческой мифологии Тантала, осужденного на вечную жажду, что было связано с трудностями, возникшими при растворении оксида нового элемента в кислотах. В чистом виде пластичный тантал впервые получен в 1903 г. немецким химиком Болтоном. Промышленное производство тантала началось в 1922 г. в США. Открыт в 1802 г. шведским химиком Экебергом в минералах, найденных в Финляндии и Швеции; назван по имени героя древнегреческой мифологии Тантала, осужденного на вечную жажду, что было связано с трудностями, возникшими при растворении оксида нового элемента в кислотах. В чистом виде пластичный тантал впервые получен в 1903 г. немецким химиком Болтоном. Промышленное производство тантала началось в 1922 г. в США. Болтон Элмер Кайзер

3 Миф Древней Греции о Тантале (Tantalus, Τάνταλος). Сын Зевса и богини богатства Плуто, отец Пелопса и Ниобы. Он раскрыл вверенные ему тайны Зевса и предложил в пищу богам разрубленного им на куски сына своего Пелопса. За это он был предан в подземном мире страшному наказанию: он должен был сидеть по горло в воде, и над головою его висели великолепные плоды, причем его постоянно терзали жажда и голод; но как только он наклонялся, чтобы напиться, или протягивал руку к плодам, чтобы утолить голод, вода опускалась, а плоды поднимались кверху, продолжая дразнить его. Кроме того, над головой Тантала висела огромная скала, каждую минуту грозившая обрушиться на него. В роде Танталов, или Пелопидов, господствовали дикие страсти и преступления. (Tantalus, Τάνταλος). Сын Зевса и богини богатства Плуто, отец Пелопса и Ниобы. Он раскрыл вверенные ему тайны Зевса и предложил в пищу богам разрубленного им на куски сына своего Пелопса. За это он был предан в подземном мире страшному наказанию: он должен был сидеть по горло в воде, и над головою его висели великолепные плоды, причем его постоянно терзали жажда и голод; но как только он наклонялся, чтобы напиться, или протягивал руку к плодам, чтобы утолить голод, вода опускалась, а плоды поднимались кверху, продолжая дразнить его. Кроме того, над головой Тантала висела огромная скала, каждую минуту грозившая обрушиться на него. В роде Танталов, или Пелопидов, господствовали дикие страсти и преступления.

4 Нахождение в природе и распространенность в природе. Тантал почти всегда сопутствует ниобию в танталитах и ниобитах. Земная кора содержит лишь 0,0002% тантала, однако природа сравнительно богата его минералами - их насчитывается более 130 (как правило, тантал в этих минералах неразлучен с ниобием). Наиболее важное сырье для получения тантала - танталит и колумбит. Основные месторождения танталита находятся в Финляндии, Скандинавии и в Северной Америке. Большие месторождения танталита и колумбита имеются в Африке и Южной Америке. Тантал почти всегда сопутствует ниобию в танталитах и ниобитах. Земная кора содержит лишь 0,0002% тантала, однако природа сравнительно богата его минералами - их насчитывается более 130 (как правило, тантал в этих минералах неразлучен с ниобием). Наиболее важное сырье для получения тантала - танталит и колумбит. Основные месторождения танталита находятся в Финляндии, Скандинавии и в Северной Америке. Большие месторождения танталита и колумбита имеются в Африке и Южной Америке.

5 Химические свойства Наиболее характерная степень окисления Тантала +5; известны соединения с низшей степенью окисления (например, ТаСl4, ТаСl3, ТаCl2). Чистый Тантал исключительно устойчив к действию многих жидких металлов: Na, К и их сплавов, Li, Pb и других, а также сплавов U - Mg и Pu - Mg. Тантал характеризуется чрезвычайно высокой коррозионной устойчивостью к действию большинства неорганических и органических кислот: азотной, соляной, серной, хлорной и других, царской водки, а также многих других агрессивных сред. Действуют на Тантал фтор, фтористый водород, плавиковая кислота и ее смесь с азотной кислотой, растворы и расплавы щелочей. Наиболее характерная степень окисления Тантала +5; известны соединения с низшей степенью окисления (например, ТаСl4, ТаСl3, ТаCl2). Чистый Тантал исключительно устойчив к действию многих жидких металлов: Na, К и их сплавов, Li, Pb и других, а также сплавов U - Mg и Pu - Mg. Тантал характеризуется чрезвычайно высокой коррозионной устойчивостью к действию большинства неорганических и органических кислот: азотной, соляной, серной, хлорной и других, царской водки, а также многих других агрессивных сред. Действуют на Тантал фтор, фтористый водород, плавиковая кислота и ее смесь с азотной кислотой, растворы и расплавы щелочей.

6 Производство Большую часть тантала получают из пирохлоровых и танталит- колумбитовых концентратов и из шлаков оловянной плавки. Концентраты разлагают кислотами или щелочами. Разделение тантала и ниобия производят с помощью экстракции. Металлический тантал обычно получают восстановлением Ta2O5 углеродом, либо электрохимическийй из расплавов. Компактный металл производят вакуумно дуговой, плазменной плавкой или методом порошковой металлургии. Большую часть тантала получают из пирохлоровых и танталит- колумбитовых концентратов и из шлаков оловянной плавки. Концентраты разлагают кислотами или щелочами. Разделение тантала и ниобия производят с помощью экстракции. Металлический тантал обычно получают восстановлением Ta2O5 углеродом, либо электрохимическийй из расплавов. Компактный металл производят вакуумно дуговой, плазменной плавкой или методом порошковой металлургии. Для производства металлического тантала применяют восстановление его из Ta2O5 сажей в одну или в две стадии (с предварительным получением ТаС из смеси Ta2O5 с сажей в атмосфере СО или Н2 при °С); электрохимическое восстановление из расплавов, содержащих K2TaF7 и Та 2О5, и восстановление натрием K2TaF7 при нагревании. Возможны также процессы термической диссоциации хлорида или восстановление из него тантала водородом. Компактный металл производят либо вакуумной дуговой, электроннолучевой или плазменной плавкой, либо методами порошковой металлургии. Слитки или спеченные из порошков штабики обрабатывают давлением; монокристаллы особо чистого тантала получают бестигельной электроннолучевой зонной плавкой. Для производства металлического тантала применяют восстановление его из Ta2O5 сажей в одну или в две стадии (с предварительным получением ТаС из смеси Ta2O5 с сажей в атмосфере СО или Н2 при °С); электрохимическое восстановление из расплавов, содержащих K2TaF7 и Та 2О5, и восстановление натрием K2TaF7 при нагревании. Возможны также процессы термической диссоциации хлорида или восстановление из него тантала водородом. Компактный металл производят либо вакуумной дуговой, электроннолучевой или плазменной плавкой, либо методами порошковой металлургии. Слитки или спеченные из порошков штабики обрабатывают давлением; монокристаллы особо чистого тантала получают бестигельной электроннолучевой зонной плавкой.

7 Применение Тантал 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 пленку (Та 2О5) с особыми диэлектрическими характеристиками и "уживаться" с живой тканью организма. Благодаря этим свойствам Тантал находит применение в электронике, химические машиностроении, ядерной энергетике, в металлургии (производство жаропрочных сплавов, нержавеющих сталей), в медицине; в виде ТаС его применяют в производстве твердых сплавов. Из чистого тантала изготовляют электрические конденсаторы для полупроводниковых приборов, детали электронных ламп, коррозионноустойчивую аппаратуру для химические 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 тантала применяют для скрепления костей, нервов, наложения швов и др. Применение находят танталовые сплавы и соединения. Тантал 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 пленку (Та 2О5) с особыми диэлектрическими характеристиками и "уживаться" с живой тканью организма. Благодаря этим свойствам Тантал находит применение в электронике, химические машиностроении, ядерной энергетике, в металлургии (производство жаропрочных сплавов, нержавеющих сталей), в медицине; в виде ТаС его применяют в производстве твердых сплавов. Из чистого тантала изготовляют электрические конденсаторы для полупроводниковых приборов, детали электронных ламп, коррозионноустойчивую аппаратуру для химические 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 тантала применяют для скрепления костей, нервов, наложения швов и др. Применение находят танталовые сплавы и соединения.