Տանտալ: քիմիական միացություն

Տանտալը հայտնաբերել է շվեդ, քիմիկոս Ա․ Էկերբերգը (1802) և անվանել հին հունական դիցաբանության հերոս Տանտալոսի անունով։ Նա ստացավ տանտալի օքսիդը, բայց մետաղը չկարողացավ անջատել։ Մինչև 1844 թվականը, երբ գերմանացի քիմիկոս Տ․ Ռոզեն ցույց տվեց տանտալի և նիոբիումի տարբերությունը, տանտալի գոյությունը կասկածի տակ էր։

Հատկությունների նմանության պատճառով նույնացվում էր նիոբիումի հետ։ Մետաղական տանտալը (ոչ մաքուր փոշի) անջատել է Յա Բերցելիուսը։ Ձուլածո մետաղն ստացել է գերմանացի քիմիկոս Վ․ Բոլտոնը (1903)։

Տանտալը հազվագյուտ տարր է, պարունակությունը երկրակեղևում 2,0•10⁻⁴ % (ըստ զանգվածի)։ Հայտնի են նրա 17 սեփական և տանտալ պարունակող այլ 60 միներալներ, որոնք բոլորը նիոբիում են պարունակում։

Գրանիտների և նստվածքային թաղանթների բնորոշ տարրերից է (պարունակվում է մինչև 3,5•10⁻⁴ %), ուղեկցում է նիոբիումին, ցրված է մագմային ապարներում և կենսոլորտում։ Պարունակությունը ջրոլորտում և օրգանիզմներում հաստատված չէ։

Հանքավայրեր

Ամենամեծ հանքավայրերը գտնվում են՝ Ֆրանսիայում, Եգիպտոսում, Թայլանդում, Չինաստանում։ Հանքավայրեր կան նաև Ավստրալիայում, Մոզամբիկում, Նիգերիայում, Կանադայում, Բրազիլիայում։

Տանտալի համաշխարհային խոշոր հանքավայրեր տեղակայված են Ավստրալիայում, Արևմտյան Ավստրալիա նահանգում՝ Պերթից 250 կմ հարավ։

Տանտալը կապտավուն (կապարային) երանգով, մոխրագույն, դժվարահալ և ծանր մետաղ է․ հալման ջերմաստիճանը՝ 2014 °C, եռմանը՝ ~ 5500 °C, խտությունը՝ 16650 կգ/մ³։ Հատկությունները կախված են մաքրության աստիճանից։

Մաքուր տանտալը պլաստիկ է, –196 °C-ից ցածր՝ փխրուն։ Պարամագնիսական է։

Քիմիական հատկություններով նման է նիոբիումին։ Սովորական պայմաններում քիմիապես չափազանց պասսիվ է (օդում պատվում է օքսիդի նուրբ, պաշտպանիչ շերտով)։ Չափազանց կոռոզիակայուն մետաղ է։

Միացություններում գերազանցապես հնգարժեք է (հայտնի են նաև -1-ից +4 օքսիդացման աստիճանները)։ Չի լուծվում օրգանական և անօրգանական թթուներում և նրանց խառնուրդներում, լուծվում է միայն ֆտորաջրածնական թթվում և նրա ու ազոտական թթվի խառնուրդում, տաքացնելիս՝ նաև ալկալիներում։ 250 °C-ում կլանում է ջրածին՝ առաջացնելով պինդ լուծույթներ, 500 °C-ում՝ հիդրիդներ։

Ձուլածո տանտալը օդում սկսում է օքսիդանալ 280 °C-ից բարձր տաքացնելիս։ Միակ կայուն օքսիդը՝ Ta₂O₅-ը թթվային է։ Հայտնի են տանտալական թթուների աղերը՝ хМ₂O•уТа₂O₅•Н₂0O (M-ը ալկալիական մետաղ է)։

Նատրիումի և կալիումի մետատանտալատները սեգնետաէլեկարիկներ են։ Տանտալիտ-կոլումբիտ միներալը երկաթի և մանգանի մետատանտալատ-մետանիոբատն է՝ (Fe, Мn) [(Та, Nb)O₃]₂։

Ֆտորի հետ միանում է սովորական, մյուս հալոգենների հետ՝ բարձր ջերմաստիճաններում, ստացվում են հալոգենիդներ, գերազանցապես՝ (TaX₅)։

Տաքացնելիս միանում է հալկոգենների, ազոտի, ֆոսֆորի, ածխածնի, սիլիցիումի, բորի հետ՝ առաջացնելով ստեխիոմետրիական միացություններ (TaS₂, TaN, TaN₂, TaC և այլն) և պինդ լուծույթներ։

Բարձր ջերմաստիճաններում տանտալը փոխազդում է ծծմբի, ազոտի և ածխածնի օքսիդների հետ։ ակայուն է բազմաթիվ հեղուկ մետաղների (Na, К, Ii, Pb, Bi և այլն) և համաձուլվածքների նկատմամբ։ Պարբերական համակարգի III, IV և VIII խմբերի d տարրերի հետ առաջացնում է ներմետաղական միացություններ։

Տանտլային հանքանյութերն աղքատ են տանտալով և հազվադեպ։ Մշակվում են մինչև մի քանի հարյուրերորդական տոկոս (TaNb)₂O₅ պարունակող հանքանյութերը և անագային խտանյութերի վերականգնող հալման խարամները։

• Առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան - 5մգ/մ³:

Տանտալի արտադրության հիմնական հումքը մոտ 8 % Ta₂O₅ և > 60% Nb₂O₅ պարունակող լո– պարիտային խտանյութերն են։

Տանտալային խտանյութերը նախ հարստացնում են (մինչև 40-65 % Та₂О_б), ապա քայքայում թթուներով (լոպարիտայինը քլորացնում են), տանտալի և նիոբիումի միացությունները բաժանում են լուծահանմամբ (քլորիդները՝ ռեկտիֆիկացմամբ, ֆտորիդները՝ կոտորակային բյուրեղացմամբ և վերականգնում ածխածնով, նատրիումով կամ էլեկտրոլիզով (Ta₂O₅ և K₂TaF₇ պարունակող հալույթը)։

Ձուլածո մետաղն ստանում են հալելով էլեկտրաաղեղային, էլեկտրոնաճառագայթային կամ պլազմային հալմամբ, նաև փոշեմետալուրգիական եղանակներով, մշակում են մամլմամբ։ Տանտալը հեշտ զոդվող մետաղ է։ Արտադրվող տանտալի 60-75 %-ն օգտագործվում է էլեկտրավակուումային տեխնիկայում (պատրաստում են գազակլանիչներ, անոդներ, ցանցեր և այլն)։

Բնական տանտալը բաղկացած է ¹⁸¹Та (99,99 %) կայուն և ¹⁸⁰Та (0,012 %, T_½ > 10¹² տարի) ռադիոակտիվ իզոտոպներից։

Ստացված 13 արհեստական (172-186) ռադիոակտիվ իզոտոպներից օգտագործվում է միայն ¹⁸²Та (β, γ, T_1/2 = 1 15,1 օր), որպես ռադիոակտիվ ինդիկատոր։

Տանտալը օգտագործվում է էլեկտրատեխնիկայում (ջեռուցիչներ, էկրաններ, կոնտակտներ) և քիմիական արդյունաբերության մեջ։ Նրանից պատրաստում են քիմիական սարքավորումների մասեր, լաբորատոր անոթներ, կշռաքարեր, արհեստական մետաքսաթելի ֆիլիերներ և այլն։

Տանտալը կոռոզիակայուն և բարձրամուր պողպատները և հատուկ համաձուլվածքները լիգիրացնող հավելանյութ է։

Տանտալի համաձուլվածքները վոլֆրամի, մոլիբդենի, ռենիումի, հաֆնիումի և ցիրկոնիումի հետ ունեն չափազանց արժեքավոր հատկություններ և օգտագործվում են հրթիռային ելքափողեր, ճշգրիտ զսպանակներ, կոնդենսատորներ ևն պատրաստելու համար։

Տանտալի թերթերը և լարերն օգտագործվում են վիրաբուժության մեջ՝ ոսկրերը և նյարդաթելերն ամրացնելու, նաև կարեր դնելու համար։ Տանտալի միացություններն օգտագործվում են ռադիոտեխնիկայում և որպես կատալիզատորներ։

• Պարբերական աղյուսակ
• Կոլումբիտ

• Տանտալը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում