O tantals ir periodiskās tabulas 5. grupas metāls, atomskaitlis 73. Tam ir liela ķīmiskā līdzība ar niobijs (Nb), elements, kas atrodas tieši augšā savā grupā. Līdzība ir tik liela, ka sešus gadu desmitus tika uzskatīts, ka tie ir viens un tas pats elements.
Tas izceļas ar lielo ķīmisko inerci, mehānisko izturību, kā arī augsto kušanas temperatūru (trešais augstākais starp metāliem). Periodiskā tabula). Tantala oksīds izceļas ar lieliskām elektriskajām īpašībām (jo īpaši tā kapacitāti).
Pateicoties šādām īpašībām, tantalu plaši izmanto metālu sakausējumu, telefona kondensatoru, mobilos telefonus un citas elektroniskas ierīces, augstas temperatūras krāsnis, kā arī protēzes un citas iekārtas ķirurģiskas. Tā savienojumus izmanto dažādās rūpniecības nozarēs, piemēram, aviācijā, automobiļu rūpniecībā, elektronikā utt.
Skatīt arī: Dubnijs — 5. grupas elements, kas periodiskajā tabulā atrodas zem tantala
Tantala kopsavilkums
- Tantals ir a metāls no periodiskās tabulas 5. grupas, kas uzrāda lielu ķīmisko līdzību ar niobiju.
- Tas izceļas ar inerci un ķīmisko izturību un augstu kušanas temperatūru.
- To komerciāli iegūst no tantalīta.
- Tās galvenie lietojumi ietver metālu sakausējumu un kondensatoru ražošanu.
- Tā līdzība ar niobiju ir tik liela, ka vairāk nekā sešus gadu desmitus tika uzskatīts, ka tas ir viens un tas pats elements.
Nepārtrauciet tagad... Pēc sludinājuma ir vēl kas ;)
Tantala īpašības
- Simbols: LABI.
- Atomu skaits: 73.
- Atomu masa: 180 948 c.u.s.
- Sadales punkts: 3017°C.
- Vārīšanās punkts: 5425°C.
- Elektroniskā izplatīšana: [Xe] 4f14 6s2 5d3.
- Elektronegativitāte: 1,5.
- Blīvums: 16,69 g.cm-3 (tuvu 25°C).
- Ķīmiskā sērija: pārejas metāls; 5. grupa.
Tantala īpašības
Tantala īpašības ir līdzīgas niobija īpašībām. Piemērs tam ir fakts, ka tie reaģē ar skābekļa gāzi un halogēni augstā temperatūrā, papildus reaģējot ar lielāko daļu nemetāli.
- 4 Ta + 5 O2 → 2 Ta2O5
- 2 Ta + 5 X2 → 2 Nodoklis5, kur X = F, Cl, Br, I
Tantala dāvanas laba izturība pret koroziju, kas rodas, veidojoties plānam slānim oksīds uz metāla virsmas, kas izolē atomi iekšējs oksidatīvais uzbrukums. Elements arī ir praktiski ķīmiski inerta, kā arī uzbrukums skābes, izņemot:
- sērskābe;
- fluorūdeņražskābe.
prezentē trešā augstākā kušanas temperatūra starp metāliem no periodiskās tabulas, tikai otrajā vietā volframs un rēnijs. Turklāt tantala savienojumi lielākoties satur metālu ar oksidācijas pakāpe vienāda ar +5 un pārsvarā ar kovalentām īpašībām.
Zināt arī:Itrijs - retzemju metāli, ko izmanto lāzera ražošanā
Tantala rašanās un iegūšana
Aptuvenais daudzums ir 1,7 ppm (miljons daļas, mg.kg-1) plkst Zemes garoza un aptuveni 0,002 ppb (miljarda daļas, mg.t-1) jūras ūdenī tantals ir metālisks elements salīdzinoši reti sastopams planēta.
Tantals un tam līdzīgais niobijs sastopams vienlaikus minerālā kolumbītā (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6. Tomēr, ja kolumbītā ir lielāks tantala saturs, to sauc par tantalītu.
THE Tantalu iegūst, izmantojot bāzes sapludināts, kas var izšķīdināt Nb2O5 un ta2O5. Ja iegūto kausējumu izšķīdina ūdenī, niobija sāļus var atdalīt no tantala sāļiem, jo tantala sāļi izgulsnējas pH augstāks (diapazonā no 10).
Vēl viens tantala iegūšanas veids no Nb oksīdu maisījuma2O5 un ta2O5 uz cast pamata ir caur izmantojot tā lielāko pamatīgumu. Šādā situācijā izmantojiet a risinājums ūdens ar kontrolētu HF un KF koncentrāciju, veidojot K2(NbOF5) un K2(TaF7), pirmais ir labāk šķīstošs ūdenī nekā otrais.
Tantala pielietojumi
Pirmie tantala lietojumi notika 20. gadsimta sākumā, caur jaunas ekstrakcijas un attīrīšanas metodes. Piemēram, 1905. gadā Ernsta Vernera fon Sīmensa inženieri izstrādāja spuldzes. kvēlspuldze, izmantojot tantala pavedienus, mēģinot aizstāt trauslos pavedienus ogleklis lietots līdz tam.
Tomēr neilgi pēc tam, 1909. gadā, tantalu aizstāja ar volframu, metālu ar augstāko kušanas temperatūru periodiskajā tabulā, tādējādi samazinot rūpniecisko pieprasījumu pēc tā.
Tantala izpētes atsākšana notika ar sakausējumu ražošana, piemēram, Ta-Ni (tantal-niķelis), kas ir ļoti izturīgi pret koroziju, ko izmanto juvelierizstrādājumu rūpniecībā. Turklāt tie tiek piemēroti:
- apstrādes instrumenti;
- ķīmiskās laboratorijas iekārtas;
- radio vārsti.
Šie sakausējumi tiek izmantoti nozareplkst automobiļu un kosmosa nozarē, piemēram, lai ražotu turbīnas un dzinēju sastāvdaļas. Tantalu izmanto arī stikla ražošana ar refrakcijas rādītāji īpašie piedāvājumi, kuras izmanto vieglo kameru ražošanai.
Tomēr vislielākā tantala izmantošana notiek caur tantala oksīdu Ta2O5, pateicoties tā lielajai kapacitātei, in ražošana kondensatori. Šīm elektroniskajām ierīcēm ir iespēja uzglabāt elektriskie lādiņi iekšpusē, izvadot ķēdē lielu daudzumu elektrības, kas ir ļoti noderīgi ierīcēs, kurām nepieciešama liela intensitāte ķēde.
Tantala kondensatoriem ir priekšrocība, ka tie ir mazāki, piedāvājot noteiktu kapacitāti (lielumu, kas mēra lādiņa daudzumu, ko var uzglabāt) mazākā tilpuma vienībā nekā kondensatori tradicionālā.
Tas ir būtiski, lai optimizētu un samazinātu elektriskās ķēdes darbību, jo pieaug pieprasījums pēc mazākiem un pārnēsājamiem komponentiem. Turklāt tiem ir zema noplūdes strāva, lielāka stabilitāte un ilgāks kalpošanas laiks. Tomēr tiem ir augstākas izmaksas.
Uzziniet vairāk: Kobalts - elements, kam ir dzelzs magnētiskās īpašības
Piesardzības pasākumi, lietojot tantalu
Šis metāls parasti nerada problēmas cilvēkiem.
- Tantals un tā galvenie savienojumi nav klasificēti kā kancerogēni.
- Tantala sāļi nav toksiski, jo tie slikti uzsūcas un viegli izdalās.
- Tantala inerce ļauj to izmantot pat kā protēzi cilvēkiem.
Tantala vēsture
Tantals sākotnēji bija no minerālu paraugiem ieguva zviedru ķīmiķis Anderss Ekebergs, 1802. gadā. Pateicoties tā lielajai izturībai pret skābiem šķīdumiem, Ekebergs elementu nosauca par tantalu, atsaucoties uz karaļa karali. grieķu mitoloģija Tantals, pazīstams ar savām ciešanām.
Karalis Tantals, vienīgais mirstīgais, kurš sēdēja pie olimpiešu dievu galda, tika sodīts ar dievi par to, ka esat ambiciozs. Viņš tika nosūtīts uz Tartaru (pazemi), kur bija ieleja, pilna ar veģetāciju, pārtiku un ūdeni.
Tomēr soda ietvaros karalim Tantalam tika piespriests sods, ka viņš nevarēja remdēt izsalkumu vai slāpes. Tuvojoties ūdenim, tas notecēja, un, tuvojoties kokiem, zarus no tā neaizsniedza vējš.
viņu dēļ līdzības ar niobiju, tika uzskatīts, ka šis un tantals ir viens un tas pats elements. Tas turpinājās sešus gadu desmitus, un toreiz niobiju sauca par kolumbiju, ko 1801. gadā atklāja Čārlzs Hečets.
1844. gadā vācietis Heinrihs Rouzs pat apgalvoja, ka tantalīts papildus tantalam satur divus citus metālus, viņš tos sauca par niobiju (attiecībā uz Niobi, Tantala meitu) un pelopio (attiecībā uz Pelopsu, viņa dēlu Tantals). Rouzs, nemanot, veica Hatčeta veikto kolumbija no jauna atklājumu, tomēr to nosauca par niobiju.
Vēlāk, 1847. gadā, ķīmiķis R. Hermanis sacīja, ka ir atklājis vēl vienu tantalam, niobijam un pelopijam līdzīgu elementu, nosaucot to par ilmeniju, atsaucoties uz Ilmenskas kalniem Krievijā.
Tomēr 1868. gadā beidzot Šveices zinātnieks Žans Čārlzs Galisārs Marignaks izdevās atdalīt niobiju un tantalu. No tantala un niobija oksīdu maisījuma Marignac ieguva šo savienojumu fluorīdus.
Izpētot abu atšķirīgo šķīdību, Marignac tos sadalīja. Vēl viens zinātnieks, kurš veicināja abu elementu atdalīšanu, bija zviedrs Kristians Vilhelms Blomstrands, kad viņš identificēja jaunu hlorīds no niobija.
Tādējādi britu ķīmiķis Henrijs Enfīlds Rosko secināja, ka gan Marignaks, gan Blomstrands varēja pierādīt, ka tantalītā bija tikai divi metāli: tantals un niobijs, savukārt citi piedāvātie metāli nebija nekas vairāk kā vienkārši abu maisījumi dažādās proporcijās, kas varētu saturēt arī citus elementus, piemēram, volframu, titānu un dzelzi. Nosaukums kolumbijs kā alternatīva niobijam saglabājās līdz 1950. gadiem.
Atrisināja vingrinājumus uz tantala
jautājums 1
(Enem 2018) Grieķu mitoloģijā Niobija bija Tantala meita, divi varoņi, kas pazīstami ar ciešanām. Ķīmiskajam elementam ar atomskaitli (Z) ir vienāds ar 41 ķīmiskās un fizikālās īpašības ir tik līdzīgas elementa ar atomskaitli 73 īpašībām, ka tās ir sajauktas. Tāpēc par godu šiem diviem grieķu mitoloģijas varoņiem šiem elementiem tika doti niobija (Z = 41) un tantala (Z = 73) nosaukumi. Šie divi ķīmiskie elementi ieguva lielu ekonomisko nozīmi metalurģijā, ražošanā supravadītāji un citos lietojumos augstākās klases rūpniecībā, tieši ķīmisko un fizikālo īpašību dēļ kopīgs abiem.
KĪNS, S. Izzūdošā karote: un citi patiesi stāsti par neprātu, mīlestību un nāvi no ķīmiskajiem elementiem. Riodežaneiro: Zahar, 2011 (pielāgots).
Šo elementu ekonomiskā un tehnoloģiskā nozīme to ķīmisko un fizikālo īpašību līdzības dēļ ir saistīta ar
A) ir elektroni f apakšlīmenī.
B) būt iekšējās pārejas elementiem.
C) pieder vienai un tai pašai grupai periodiskajā tabulā.
D) attālākie elektroni ir attiecīgi 4. un 5. līmenī.
E) jāatrodas attiecīgi sārmzemju un sārmu saimē.
Izšķirtspēja:
Alternatīva C
Sajaukšana starp niobiju un tantalu rodas to ķīmisko īpašību lielās līdzības dēļ. In Jķīmija, elementu līdzība ir izskaidrojama ar to, ka tie pieder vienai un tai pašai grupai periodiskajā tabulā. Mendeļejevs tos pat sagrupēja, ņemot vērā ķīmisko un fizikālo īpašību līdzību.
2. jautājums
Tantalu var iegūt no minerāla, ko sauc par tantalītu, kura sastāvs var atšķirties. Viens no iespējamiem sastāviem ir dzelzs II oksīds un tantals, FeTa2O6.
Demonstrētajā tantalīta sastāvā tantala oksidācijas koeficients ir:
A) +2
B) +3
C) +5
D) +10
E) +12
Izšķirtspēja:
Alternatīva C
Romiešu cipars II nomenklatūrā norāda, ka dzelzs, šajā savienojumā, oksidācijas skaitlis ir +2. Oksīdos, skābeklis Tam ir oksidācijas pakāpe -2. Tādējādi tantala oksidācijas skaitli var aprēķināt šādi:
+2 + 2x + 6 (-2) = 0
Mēs uzskatām, ka x ir tantala oksidācijas skaitlis. Tādējādi vienādojums ir iestatīts uz nulli, jo attiecīgais oksīds ir elektriski neitrāls, nevis jonu.
Atrisinot vienādojumu, mums ir:
2x + 2 - 12 = 0
2x - 10 = 0
2x = 10
x = +5
Tantals, tāpat kā niobijs, to iegūst oksidācijas numurs lielākajā daļā tā savienojumu.
Autors Stefano Araújo Novais
Ķīmijas skolotājs
