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钽的基本知识

 


tantalum
  化学符号Ta,钢灰色金属,在元素周期表中属VB族,原子序数73,原子量180.9479,体心立方晶体,常见化合价为+5。
  钽是由瑞典化学家埃克贝里 (A.G.Ekeberg)在1802年发现的,按希腊神话人物Tantalus(坦塔罗斯)的名字命名为 tantalum。1903年德国化学家博尔顿(W.von Bolton)首次制备了塑性金属钽,用作灯丝材料。1940年大容量的钽电容器出现,并在军用通信中广泛应用。第二次世界大战期间,钽的需要量剧增。50年代以后,由于钽在电容器、高温合金、化工和原子能工业中的应用不断扩大,需要量逐年上升,促进了钽的提取工艺的研究和生产的发展。中国于60年代初期建立了钽的冶金工业。
  资源 钽和铌的物理化学性质相似,因此共生于自然界的矿物中。划分钽矿或铌矿主要是根据矿物中钽和铌的含量。钽铌矿物的赋存形式和化学成分复杂,其中除钽、铌外,往往还含有稀土金属、钛、锆、钨、铀、钍和锡等。钽的主要矿物有:钽铁矿[(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6]、重钽铁矿(FeTa2O6)、细晶石[(Na,Ca)Ta2O6(O,OH,F)]和黑稀金矿[(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6]等。炼锡的废渣中含有钽,也是钽的重要资源。已查明世界的钽储量(以钽计)约为134000短吨,扎伊尔占首位。1979年世界钽矿物的产量(以钽计)为 788短吨(1短吨=907.2公斤)。中国从含钽比较低的矿物中提取钽的工艺,取得了成就。
  性质和用途 钽的线胀系数在0~100℃之间为6.5×10-6K-1,超导转变临界温度为4.38K,原子的热中子吸收截面为21.3靶恩。
Image:tan01.jpg

  在低于150℃的条件下,钽是化学性质最稳定的金属之一。与钽能起反应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的酸性溶液和三氧化硫。在室温下与浓碱溶液反应,并且溶于熔融碱中。致密的钽在200℃开始轻微氧化,在280℃时明显氧化。钽有多种氧化物,最稳定的是五氧化二钽(Ta2O5)。钽和氢在250℃以上生成脆性固溶体和金属氢化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800~1200℃的真空下,氢从钽中析出,钽又恢复塑性。钽和氮在300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物;在高于2000℃和高真空下,被吸收的氮又从钽中析出。钽与碳在高于2800℃下以三种物相存在:碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳化物。钽在室温下能与氟反应,在高于250℃时能与其他卤素反应,生成卤化物。
  钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜,用钽制成的电解电容器,具有容量大、体积小和可靠性好等优点,制电容器是钽的最重要用途,70年代末的用量占钽总用量2/3以上。钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形,在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料。碳化钽用于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。1981年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件73%,机械工业19%,交通运输6%,其他2%。
  冶炼 钽铌矿中常伴有多种金属,钽冶炼的主要步骤是分解精矿,净化和分离钽、铌,以制取钽、铌的纯化合物,最后制取金属。
  矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法〔常用的萃取剂为甲基异丁基铜(MIBK)、磷酸三丁酯 (TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步结晶法和离子交换法。
  钽和铌的工业生产工艺流程见图。
Image:tan02.jpg

  钽铌化合物的分离 首先将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中,同时铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中,形成成分很复杂的强酸性溶液。钽铌浸出液用甲基异丁基酮萃取,钽铌同时萃入有机相中,用硫酸溶液洗涤有机相中的微量杂质,得到纯的含钽铌的有机相,洗液和萃余液合并,其中含有微量钽铌和杂质元素,是强酸性溶液,可综合回收。纯的含钽铌的有机相用稀硫酸溶液反萃取铌得到含钽的有机相。铌和少量的钽进入水溶液相中,然后再用甲基异丁基酮萃取其中的钽,得到纯的含铌溶液。纯的含钽的有机相用水反萃取就得到纯的含钽溶液。反萃取钽后的有机相返回萃取循环使用。纯的氟钽酸溶液或纯的氟铌酸溶液同氟化钾或氯化钾反应,分别生成氟钽酸钾(K2TaF7)和氟铌酸钾(K2NbF7)结晶,也可与氢氧化铵反应生成氢氧化钽或氢氧化铌沉淀。钽或铌的氢氧化物在900~1000℃下煅烧生成钽或铌的氧化物。
  金属钽的制取 ①金属钽粉可采用金属热还原(钠热还原)法制取。在惰性气氛下用金属钠还原氟钽酸钾:K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反应在不锈钢罐中进行,温度加热到900℃时,还原反应迅速完成。此法制取的钽粉,粒形不规则,粒度细,适用于制作钽电容器。金属钽粉亦可用熔盐电解法制取:用氟钽酸钾、氟化钾和氯化钾混合物的熔盐做电解质,把五氧化二钽(Ta2O5)溶于其中,在750℃下电解,可得到纯度为99.8~99.9%的钽粉。
  ②用碳热还原Ta2O5亦可得到金属钽。还原一般分两步进行:首先将一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氢气氛中于1800~2000℃下制成碳化钽(TaC),然后再将TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物,真空还原成金属钽。金属钽还可采用热分解或氢还原钽的氯化物的方法制取。致密的金属钽可用真空电弧、电子束、等离子束熔炼或粉末冶金法制备。高纯度钽单晶用无坩埚电子束区域熔炼法制取。

 


声母:t

字头:钽,(,鉭,)

四笔号码:3761

注音:tǎn

摘要:tan

笔画:10画

部首画:05

部首:钅部

释义:金属元素,符号Ta,钢灰色,熔点很高,质硬而富延展性,耐腐蚀,可用以制造化工、电工及医疗器材等。

部首查询:05钅部


tantalum
  一种化学元素 。化学符号Ta ,原子序数73 , 原子量180.9479,属周期系ⅤB族。1802年瑞典A.G.厄克贝里在钽铁矿中发现一种新元素,并用古希腊神话中宙斯之子命名为tantalum 。1903年德国B.博尔顿制得了塑性金属钽 ,用作灯丝 。钽在地壳中的含量为2×10-4% ,在自然界中 ,钽经常与铌共生 ,主要矿物有钽铁矿 [(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6]、重钽铁矿(FeTa2O6)、细晶石[(Na,Ca)Ta2O6(O ,OH,F)]、黑稀金矿 [(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6]。炼锡的废渣中也含有钽,是钽的重要资源。
  钽是黑灰色金属,熔点2996℃,沸点5425℃,密度16.6克/厘米3。有延展性。钽的化学性质特别稳定,具有很好的抗腐蚀性能。常温下,钽不与空气、水作用,在氧气流中经强烈灼烧可得五氧化二钽。常温下钽能与氟化合,生成五氟化钽,在200℃以上与氯作用,生成五氯化钽 。高温下,钽能与硫、氮、碳直接化合。钽和氢在250℃以上作用 ,生成脆性固溶体和金属氢化物 ,如Ta2H、TaH、TaH2、TaH3 。钽能与钨、铪形成合金。除氢氟酸以外,钽不受任何无机酸的侵蚀,但能与浓碱溶液反应。钽的氧化态为-1、+2、+3、+4、+5。
  用金属钠还原七氟钽 酸钾可制得粉末状金属钽 ,电解七氟钽酸钾则可制得微晶状的金属钽。金属钽具有高密度 、高强度、抗化学腐蚀性强等优点,在化学工业和医疗器械中用作耐腐蚀材料,钽的低反应性和不被人体排斥,用于修复骨折所需金属板、丝及螺钉。它还用于制造电解电容器、电子发射管等。


是一种化学元素,它的化学符号是Ta,它的原子序数是73,是一种蓝灰色的过渡金属。

钽稀有、坚硬、具抗腐蚀性,因钽不会与体液发生反应,故用作医疗器具及植入物。

 

参见

  • 元素周期表
  • 同位素列表
  • 过渡金属

 

补充

钽.

元素符号: Ta

原子序数: 73

相对原子质量:(12C = 12.0000)

发现人:1802年由AG Ekeberg (瑞典,乌普萨拉)发现。

来源:主要存在于钽铁矿中,同铌共生。

用途:用于金属合金。五氧化钽用于电容器。钽也用于切削工具,真空灯丝,照相机镜头。

钽的质地十分坚硬,硬度可以达到6-6.5。它的熔点高达2996℃ ,仅次于钨和铼,位居第三。钽富有延展性,可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小,每升高一摄氏度只膨胀百分之六点六。除此之外,它的韧性很强,比铜还要优异。

钽还有非常出色的化学性质,具有极高的搞腐蚀性。无论是在冷和热的条件下,对盐酸、浓硝酸及“王水”都反应。将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年,表层仅损伤0.006毫米。实验证明,钽在常温下,对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用,仅在氢氟和热浓硫酸作用下有所反应。这样的情况在金属在是比较罕见的。

补充

钽的元素符号

原子序数: 73

相对原子质量:(12C = 12.0000)

发现人:1802年由AG Ekeberg (瑞典,乌普萨拉)发现。

来源:主要存在于钽铁矿中,同铌共生。

用途:用于金属合金。五氧化钽用于电容器。钽也用于切削工具,真空灯丝,照相机镜头。

钽的质地十分坚硬,硬度可以达到6-6.5。它的熔点高达2996℃ ,仅次于钨和铼,位居第三。钽富有延展性,可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小,每升高一摄氏度只膨胀百分之六点六。除此之外,它的韧性很强,比铜还要优异。

钽还有非常出色的化学性质,具有极高的搞腐蚀性。无论是在冷和热的条件下,对盐酸、浓硝酸及“王水”都反应。将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年,表层仅损伤0.006毫米。实验证明,钽在常温下,对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用,仅在氢氟和热浓硫酸作用下有所反应。这样的情况在金属在是比较罕见的。

元素符号: Ta 英文名: Tantalum 中文名: 钽

相对原子质量: 180.947 常见化合价: +3,+5 电负性: 1.5

外围电子排布: 5d3 6s2 核外电子排布: 2,8,18,32,11,2

同位素及放射线: Ta-179[1.8y] Ta-180[1.2E15y] *Ta-181 Ta-182[114.43d]

电子亲合和能: 14 KJ·mol-1

第一电离能: 761 KJ·mol-1 第二电离能: 1560 KJ·mol-1 第三电离能: 0 KJ·mol-1

单质密度: 16.654 g/cm3 单质熔点: 2996.0 ℃ 单质沸点: 5425.0 ℃

原子半径: 2.09 埃 离子半径: 0.64(+5) 埃 共价半径: 1.34 埃

常见化合物: TaC TaN

发现人: 爱克柏格 时间: 1802 地点: 瑞典

名称由来:

得名于希腊神话中Niobe的父亲坦塔罗斯国王的名字“Tantalus”。

元素描述:

沉重、坚硬却富有延展性的高熔点灰色金属,十分罕见。

元素来源:

总是与铌共生于钽铁矿中。

元素用途:

常常用作铂的廉价替代品。五氧化二钽用于制造电容器,也用于制造照相机镜头以增大其折射率。钽及钽合金防锈耐磨,因此用于制造外科和牙科手术器械。氧化钽电容器大量的应用于手机和其他电子产品中。由于其高熔点的特性,在电子工业中,钽用在热力元件、防护装置以及生产钽电容器的真空熔炉上。由于其对体液的惰性,钽也经常用于医药制造。钽的热传导装置也用在不锈钢退火酸洗线上。 

2、指网球王子中手冢TEZUKA和迹部AOTBE。

本文引用地址:http://www.worldmetal.cn/ys/show-118566-1.html

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