Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»

Факультет информатики и робототехники.

Кафедра общей химии и экологии.

Специальность: "Информационные системы

и технологии"

Группа: ИСТ- 101

Контрольная срезовая работа по теме:

“Тантал”

Выполнил:

Студентка группы ИСТ-101

Филиппова Н.В.

Проверил:

Преподаватель

Адашева С.Л.

Уфа 2012

Тантал

Тантал (латинское Tantalum), Та, химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 73, атомная масса 180,948; металл серого цвета со слегка свинцовым оттенком. Тантал тяжелый, платиново-серый с синеватым оттенком блестящий металл, довольно твердый, но черезвычайно ковкий; ковкость его повышается по мере очистки.

Тантал был открыт в 1802 г. А.Г.Экебергом в двух тогда только что найденных минералах. Экеберг назвал этот элемент по имени томящегося в аду , согласно греческой легенде, героя - танталом. Оба минерала были названы соответственно танталитом и иттротанталитом.

Тантал почти всегда сопутствует ниобию в танталитах и ниобитах. Основные месторождения танталита находятся в Финляндии, Скандинавии и в Северной Америке.

Так как тантал объединяет превосходные металические свойства с исключительной химической стойкостью, он оказался весьма подходящим для изготовления хирургических и зубоврачебных инструментов, например концов пинцетов, игл для инъекций,стрелок и т.д. В некоторых случаях он может заменить платину.

Применяют также для изготовления конденсаторов, катодов электронных ламп, аппаратуры в химической промышленности и ядерной энергетике, фильер для производства искуственных волокон. Карбид, силицид, нитрид тантала - жаростойкие материалы, компоненты твердых и жаростойких сплавов. Термостойкие сплавы тантала с ниобием и вольфрамом используются в ракетной и космической технике.

Физические свойства

Тантал - светло-серый металл со слегка синеватым оттенком. По тугоплавкости (температура плавления около 3000°С) он уступает лишь вольфраму и рению. Высокая прочность и твердость сочетаются в нем с отличными пластическими характеристиками. Чистый тантал хорошо поддается различной механической обработке, легко штампуется, перерабатывается в тончайшие листы (толщиной около 0,04 миллиметра) и проволоку.

Тантал имеет кубическую объемноцентрированную решетку (а = 3,296 Å); атомный радиус 1,46 Å, ионные радиусы Та2+ 0,88 Å, Та5+ 0,66 Å; плотность 16,6 г/см3 при 20 °С; tпл 2996 °С; Ткип 5300 °С; удельная теплоемкость при 0-100°С 0,142 кдж/(кг·К) [0,034 кал/(г·°С)]; теплопроводность при 20-100 °С 54,47 Вт/(м·К) [0,13 кал/ (см·сек·°С)]. Температурный коэффициент линейного расширения 8,0·10-6 (20-1500 °С); удельное электросопротивление при 0 °С 13,2·10-8 ом·м, при 2000 °С 87·10-8 ом·м.

При 4,38 К становится сверхпроводником. Тантал парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость 0,849·10-6 (18 °С). Чистый тантал - пластичный металл, обрабатывается давлением на холоду без значительного наклепа. Его можно деформировать со степенью обжатия 99% без промежуточного отжига. Переход Тантала из пластичного в хрупкое состояние при охлаждении до -196 °С не обнаружен.

Модуль упругости тантала 190 Гн/м2 (190·102 кгс/мм2) при 25 °С. Предел прочности при растяжении отожженного Тантала высокой чистоты 206 Мн/м2 (20,6 кгс/мм2) при 27 °С и 190 Мн/м2 (19 кгс/мм2) при 490 °С; относительное удлинение 36% (27 °С) и 20% (490 °С). Твердость по Бринеллю чистого рекристаллизованного Тантала 500 Мн/м2 (50 кгс/мм2). Свойства тантала в большой степени зависят от его чистоты; примеси водорода, азота, кислорода и углерода делают металл хрупким.

Химические свойства

Конфигурация внешних электронов атома Та 5d36s2. Наиболее характерная степень окисления Тантала +5; известны соединения с низшей степенью окисления (например, ТаСl4, ТаСl3, ТаCl2), однако их образование для тантал менее характерно, чем для ниобия.

Химически чистый тантал исключительно устойчив к действию жидких щелочных металлов, большинства неорганических и органических кислот, а также многих других агрессивных сред (за исключением расплавленных щелочей).

В химическом отношении Тантал при обычных условиях малоактивен (сходен с ниобием). На воздухе чистый компактный Тантал устойчив; окисляться начинает при 280 °С. Имеет лишь один стабильный оксид - (V) Та2О5, который существует в двух модификациях: α-форме белого цвета ниже 1320 °С и β-форме серого цвета выше 1320 °С; имеет кислотный характер. С водородом при температуре около 250 °С Тантал образует твердый раствор, содержащий до 20 ат.% водорода при 20 °С; при этом Тантал становится хрупким; при 800-1200 °С в высоком вакууме водород выделяется из металла и его пластичность восстанавливается.

С азотом при температуре около 300 °С образует твердый раствор и нитриды Ta2N и TaN; в глубоком вакууме выше 2200 °С поглощенный азот вновь выделяется из металла. В системе Та - С при температуре до 2800 °С установлено существование трех фаз: твердого раствора углерода в Тантале, низшего карбида Т2С и высшего карбида ТаС. Тантал реагирует с галогенами при температуре выше 250 °С (с фтором при комнатной температуре), образуя галогениды преимущественно типа ТаХ3 (где X = F, Cl, Вг, I). При нагревании Та взаимодействует с С, В, Si, Р, Se, Те, водой, СО, СО2, NO, HCl, H2S.

Чистый Тантал исключительно устойчив к действию многих жидких металлов: Na, К и их сплавов, Li, Pb и других, а также сплавов U - Mg и Pu - Mg. Тантал характеризуется чрезвычайно высокой коррозионной устойчивостью к действию большинства неорганических и органических кислот: азотной, соляной, серной, хлорной и других, царской водки, а также многих других агрессивных сред. Действуют на Тантал фтор, фтористый водород, плавиковая кислота и ее смесь с азотной кислотой, растворы и расплавы щелочей.

Известны соли танталовых кислот - танталаты общей формулы xMe2O·yТа2О5·H2O: метатанталаты МеТаО3, ортотанталаты Ме3ТаО4, соли типа Me5TaO5, где Me - щелочной металл; в присутствии перекиси водорода образуются также пертанталаты. Наиболее важны танталаты щелочных металлов - КТаО3 и NaTaO3; эти соли -сегнетоэлектрики.