Тантал

Тантал, Та, химический элемент Υ группы периодич. системы, аналог ванадия (смотрите) и нио-бия (смотрите). Ат. в 181,4; порядковое число 73. Т.-металл стально-серого, в отполированном в^иде белого цвета; уд. в ^ 16,6, t _пл. 2 800, t _киПтвыше 4 400°, т. о. Т.—третий по плавкости ^ме-талл [выше плавятся вольфрам (3 370±э0°) и рений (3 167+60°)]. Сопротивление на разрыв незакаленного Т. ок. 100 килограмм/см²; твердость по Бринелю 45,9. Чистый Т. легко поддается ме-ханич. обработке: ковке, прокатке, волочению на холоду. Путем термич. обработки его твердость м. б. значительно повышена. При нагрева нии Т. легко поглощает газы и становится хрупким; вследствие этого нагревание предназначенного к механич. обработке Т. ведут в вакууме. Поглощенный водород Т. отдает с трудом; при f_n4 легко поддается сварке. Уд. теплоемкость f. 0,0365 при 0°. Термич. коэф. расширения при 20° 0,0000065. В химич. отношении Т. чрезвычайно стоек при низких темп-рах, благодаря чему может заменять во многих случаях платину. При нагревании на воздухе при t° ок. 400° Т. начинает покрываться синей пленкой окислов, а при t° красного каления сгорает полностью до пятиокиси Т. (смотрите ниже). Непосредственно соединяется также при высоких t° с азотом с образованием нитрида, с водородом с образованием гидрида и с углеродом с обра-зовашем карбида Т.; при обычной t° соединяется с фтором. Минеральные к-ты, концентрированные и разбавленные, на него практически не действуют.; исключением является плавиковая к-та, особенно в смеси с азотной, в которой Т растворяется относительно быстро. Элементарный хлор практически на Т. не действует. Относительно быстро разрушается Т. щелочами особенно горячими конц. растворами.

Соединения!¹. Важнейшие соединения производятся от пятивалентного Т. Соединения низших степеней валентности менее стабильны тт не имеют технич. значения. ттятиокисьТ. Та₂0₅ получается путем сильного ттокаливания металлич. Т. или его соединений с летучими веществами в кислороде или на воздухе. Практически потачают ее путем прокаливания танталовой кислоты (смотрите ниЖ та,0,—белый порошок, уд. в 8,70, нераствори-_Вопе и к-тах за исключением плавиковой. При сильном прокаливании в вакууме Та₂О_б отщепляет кислород и образует металлич. Т. Путем сплавления Фа А Г епкими или углекислыми щелочами получают соли танталовой к-ты, танталаты: метатантал а-т ы напримэр NaTa0₃, ортотанталаты, например wa тяОл пиротанталаты, например минерал ит-?ч^танталит, и п олитанталаты типа Ме.ТаЮ^· ппи воздействии минеральных к-т на растворы тантала-тпк выделяется аморфный осадок гидратиг ованнои пяти-пкиси Т непостоянного состава, т.н. танталова я УгА свеже осажденная танталовая к-та слабо растворяется в щелочах и минеральных к-тах; из последних осаждается при разбавлении. Пятифтористый Т. фйЕ получается путем воздействия фтористого водорода «я таги (см ниже). Кристаллизуется в виде бесцветных тшзм *96,8°, t°mm. 229°. С водой гидролизуется с оо-

пазованием’танталовой к-ты. TaF₅ обнаруживает большую ?-доштость к образованию комплексных солеи, к-рые получаются при добавлении соответствующих фтористых солей к раствору Т. в плавиковой к-те. Большинство этих солей соответствует типу 2MeF TaF₅, но известны и другие, как 2TaF₅ 3BaF₂; TaF₅ 3NaF; TaF₅-NaF Флюо-танталат калия TaF₅ 2KF, или K₂TaF₇, получают из растворов TaF₅ при добавлении солей калия, чем пользуются для отделения Т. от ниобия и титана. В виду большого термического коэф-та растворимости эта соль хорошо перекристаллизовывается из горячей воды. Во избежание гидролиза эту операцию необходимо вести в присутствии небольшого избытка плавиковой к-ты. Пятихлористый Т. ТаС1₅—желтое кристаллич. вещество,уд.в. 3,68, t°_n.i 211° и t°_Kun. 242°, получается при воздействии хлора на металлич. Т. При нагревании на воздухе превращается в Та₂0₅. Вода разлагает ТаС1₅с образованием хлористого водорода и танталовой к-ты. При нагревании ТаС1₅ в вакууме или при осторожном восстановлении его получают кристаллич. низшие хлориды тантала зеленого цвета. Треххлористый Т. ТаС1₅ растворяется в воде без разложения; из зеленого раствора щелочи осаждается зеленый аморфный осадок гидроокиси Т. Та(ОН)₃, обнаруживающей амфотерные свойства и растворимой как в избытке щелочи, так и в к-тах. При кипячении Та(ОН)₃ разлагает воду с образованием танталовой кислоты по реакции Та(0Н)₃ + 2Н₂0=Та(ОН)₅ + Н₂.

При упаривании растворов ТаС1₃ с избытком соляной кислоты образуется своеобразная хлорокись Та₃С1₇0-ЗН₂0. При сильном нагревании ТаС1₃ распадается на ТаС1₅ и ТаС1₂. К а р б и д Т. ТаС чрезвычайно твердый, латунножелтого цвета, получается путем нагревания в вакууме смеси порошков металлич. Т. или Та_а0₅ с углем; плавится при ί° ок. 3 9 00°.

Распространение Т. в земной коре определяется цифрой 2 · 1СГ⁷. В минералах он обычно в виде изоморфной примеси сопровождает ниобий. Важнейшим промышленным минералом является танталит, метатанталат железа Fe(Ta0₃)₂, в к-ром часть железа м. б. замещена марганцем, а часть тантала—ниобием (танталитами условно называют минералы изоморфного ряда (Fe,Mn) [(Ta,Nb)0₃]₂, в которых Т. преобладает над ниобиел!). Важнейшие месторождения танталитов—Финляндия, Скандинавия и США (Коннектикут и Дакота), месторождения мирового значения в зап. и сев. Австралии. Во многих минералах Т. связан с редкими землями, как в фергусоните, ортотанталате (и ниобате) иттриевых земель Y [(Ta,Nb)0₄]. иттротанталите, пиротанталате (и ниобате) тех же оснований Y₄[(Ta,Nb)₂0₇]₃ и сама р с к и т е, сложном ниобот&нталате, найденном на Урале, содержащем также и уран. Редко встречающийся микролит представляет собой пиротанталат кальция Са₂(Та₂0₇). Пирохлор, эйксенит и п о л и к р а з— сложные титанониобаты, содержащие колеблющиеся количества тантала.

Для извлечения Т. из минералов последние сплавляют обычно с щелочными пиросульфатами в железных сосудах и выщелачивают плав водой. Остающуюся нерастворенной тантало-вуюиниобисвую кислоты растворяют в плавиковой. Для отделения от ниобиевой кислоты пользуются гл. обр. дробной кристаллизацией солей, чаще всего фторотанталатом калия K₂TaF₇. Путем восстановления фторотанталата калия металлическими натрием по реакции K₂TaF₇ + 5Na== 5NaF + 2KF + Ta получают элементарный Т. в виде загрязненного оки черного порошка. Для очистки его прокаливают в вакуумной электропечи до высоких темп-p, при которых окислы распадаются; образующийся порошок Т. прессуют и в вакууме же плавят.

Применение Т. довольно разнообразно; оно обусловливается его высокой ме ханич. свойствами и химич. стойкостью. Т. является первым металлом, из которого изготовляли (с 1903 до 1911 г.) нити для электроламп. Позднее он был вытеснен вольфрамом. В настоящее время из пего готовят электроды электронных ламп (смотрите Лампа электронная, п р о и з-

водство). Т. пользуются как материалом для изготовления химии, аппаратуры (тиглей, чашек), физич. приборов и хирургических, гл. образом зубоврачебных инструментов, вечных перьев (самопишущих ручек), а ташке фильер в производстве искусственного шелка. Благодаря химии, стойкости он применяется иногда как материал для электродов, особенно в электроанализе. В серной к-те катод из Т. покрывается синей пленкой окислов, которая пропускает элек-трич. ток только в одном направлений, благодаря чему Т. применяется в мокрых выпрямителях переменного тока. Сплавы Т. с железом (смотрите Спр. ТЭ, т. II, стр. 359), хромом, ванадием, молибденом и вольфрамом обладают большой твердостью, тугоплавкостью и химической стойкостью, в частности сплав с железом химически весьма стоек. До сих пор эти сплавы вследствие высокой цены Т. производились в относительно небольших масштабах. Из соединений Т. практич. значение имеет только карбид— одно из наиболее тугоплавких известных веществ,—обладающий очень большой твердостью. Он начинает находить применение в производстве режущих инструментов и как -материал для высокотемпературных печей.

Лит.: «НИ», т. 3, Л., 1927, стр. 331—338; Шеллер В. Р. и П о у э л л А. Р., Анализ минералов и руд, содержащих редкие элементы, стр. 134—140, Л., 1928; Химико-технич. справочник, под ред. А. Ферсмана и Д. Щербакова, ч. 1, Ленинград, 1925; Hopkins •В. S., Chemistry of the Rarer Elements, New York, p. 225—237, 1923; Johnstone S. J., The Rare Earth Industry, p. 55—60, London, 1918; Noyes A. A. and Bray W. C., A System of Qualitive Analysis for the Rarer Elements, New York, 1927; О h 1 у J., Analysis, Detection a. Commercial Value of the Rare Metals, p. 37—45, Denver (USA), 1907; M e 11 о r J. W., A Comprehensive Treatise on Inorganic Chemistry, vol. 9, p. 883—925, London, 1929; The Mineral Industry during 1930, New York, 1931: Austin Μ. M., Working Properties of Tantalum, «American Institute of Mining a. Metallurgical Publication», 1930; Holman, Tantalum, «Mining Journal», L., 1930, v. 118; Youngman E. P., Tantalum and Columbium, «Bureau of Mines», Inform. Circular, 1930. E. Кронман.