Властивості і застосування танталу

У Періодичній таблиці тантал знаходиться в п'ятій групі серед тугоплавких металів. Він володіє особливою хімічною стійкістю і реагує далеко не всі речовини. Зате легко піддається механічній обробці. Детальніше про властивості і застосування танталу читайте далі.

Плутанина з металами

Історія металу вийшла дуже заплутаною. Довгий час її приймали за ніобій, і знадобилося більше 30 років, щоб довести зворотне. До початку XIX століття обидва металу не були відомі науці. У 1801 році В Південній Америці був знайдений колумбій. Через рік у Швеції і Фінляндії Андерс Екеберг виявив мінерал з частинками невідомого металу, який назвав танталом на честь міфічного персонажа.


У 1809 році Вільям Волластон порівняв два нових для хімії речовини. Їх властивості були дуже схожі, з-за чого вчений зробив висновок, що все це один і той же метал. Його висновки підтвердив Фрідріх Велер, і з тих пір між колумбием і танталом ставили знак рівності. У середині 40-х років XIX століття Генріх Розі засумнівався в твердженнях своїх попередників. Він встановив, що тантал і колумбій – окремі елементи. Щоб підкреслити схожість металів, він перейменував колумбій в ніобій на честь легендарної дочки Танталу. Пізніше висновки Розі неодноразово підтверджувалися, а йому самому часто приписується відкриття ніобію.

Танталові муки

Перше промислове застосування танталу сталося в 1903 році: з нього стали делалать нитки розжарювання для електричних лампочок. Однак, щоб використовувати метал, ученим довелося неабияк попрацювати. З моменту відкриття його ніяк не могли виділити в чистому вигляді. Передбачається, що саме через це його й прозвали танталом.


Згідно міфології Стародавньої Греції, Тантал був сином Зевса і фригійської цариці. На відміну від інших смертних, йому дозволяли відвідувати бенкетах богів на Олімпі. Образивши їх одного разу, він був відправлений в підземне царство, щоб відчувати страшні муки. Століттями Тантал стоїть по горло в озері, а над ним нависає гілку з соковитими плодами. Кожен раз, коли він намагається попити води або зірвати плід, вони віддаляються від нього. Неможливість отримати щось дуже бажане або те, що знаходиться прямо перед тобою, називають «танталовими муками». Можливо, їх і відчували хіміки аж до XX століття, коли не могли відокремити метал від різних домішок.

Властивості Танталу

У Періодичній таблиці тантал позначається символом Ta. З атомним номером 73 він стоїть після ніобію і перед дубинием. Зовні тантал виглядає як сріблясто-білий блискучий метал. Він досить твердий і важкий. Щільність танталу (1665 г/см3), а по пластичності його порівнюють із золотом. Цей метал відмінно піддається обробці. З нього легко можна зробити тонкий лист фольги або дріт. Щоб розплавити тантал, потрібна висока температура – 3017 °C, а щоб закип'ятити - 5458 °C. Для порівняння, температура сонячної поверхні дорівнює 5500 °C. У хімічному плані він дуже стабільний. Тантал не реагує на багато агресивні речовини і не розчиняється в розбавлених кислотах, а лише в суміші азотної і плавикової кислот. До повітрю він теж байдужий і окислюється на ньому тільки при температурі вище 280 °C.
Завдяки особливій стійкості область застосування танталу досить широка. В порошковому стані він більш активний. Наприклад, добре горить на повітрі, утворюючи оксид танталу.

Родовища і видобуток

Частка танталу в земній корі - 00002 %, що робить його рідкісним металом. У природі він дуже неуважний і присутній тільки у вигляді двох ізотопів: тантал 181 і тантал 180. Останній – радіоактивний і здійснює напіврозпад за 10 15 років. У металу 20 власних мінералів (воджинит, лопарит, колумбіт-танталіт), і близько 60 у яких він часто міститься. Його постійним супутником є ніобій, він присутній у всіх породах з танталом. Але вони досить рідко виявляються придатні для промислового освоєння. Найбільш використовуваний мінерал - колумбіт-танталіт. Виробництво танталу не завжди вигідна справа. Найбільші родовища металу знаходяться в Бразилії, Австралії, Нігерії, США, Франції, Єгипті. Вони також є у Мозамбіку, Таїланді, Демократичній Республіці Конго, Росії. У деяких країнах Африки видобуток металу відбувається кустарними способами. За володіння землями з родовищами дорогих копалин часто відбуваються збройні конфлікти. Так як затребуваність танталу тільки збільшується, він періодично теж виявляється в центрі цих подій. Зокрема, «танталовими війнами» за останні десятиліття прославилася Республіка Конго. У 2017 році кілограм металу на світовому ринку оцінюється приблизно в 320 доларів.

Сфери застосування

Тантал - важливий матеріал для розробки високих технологій. Сьогодні метал використовують в електроніці для створення конденсаторів. Їх можна зробити дуже маленькими, що зручно для виробництва гаджетів. Тому танталові конденсатори присутні практично в будь-яких смартфонах, ноутбуках і планшетах. Внутрішнє питомий опір металу майже як у сталі, тому застосування танталу логічно там, де потрібна висока температура. Його використовують у різних нагрівальних елементах, наприклад, для високотемпературних печей.
Крім того, метал корисний для виготовлення лінз. Додавання його оксиду в скло підвищує їх оптичні якості. З танталу з додаванням титану роблять жароміцні сплави, стійкі до корозії. З його карбіду виготовляють інструменти для різання металів. Підходить він і для виробництва фильеров, лабораторного посуду, авіакосмічної техніки. Останнім часом, тантал все більше завойовує славу ювелірного металу і застосовується для виготовлення прикрас.

Тантал в медицині

Метал застосовується в хірургії для відновлення організму. Тонкі танталові пластинки вставляють в череп для перекриття тріщин або проломів. Міцною дротом з цього металу скріплюють кістки, зшивають нею тканини органів. Його використовують для протезів. Наприклад, металеву мережу використовують для очних яблук, а пластинами можуть замінювати вуха, пересаджуючи на них шкіру з інших частин тіла. Нитки з танталу служать по-справжньому ювелірному справі: ними зшивають найтонші нервові волокна, сухожилля, кровоносні судини. Застосування танталу в медицині обумовлено його унікальними властивостями. Метал відмінно сумісний з живою тканиною. Він не окислюється в організмі, не викликає роздратування і відторгнення.