التكوين الإلكتروني لذرة التنتالوم. خصائص التنتالوم الكيميائية. معلومات عامة عن المعدن

تاريخ

تم اكتشاف التنتالوم في عام 1802 بواسطة الكيميائي السويدي A.G.Ekeberg في معدنين تم العثور عليهما في فنلندا والسويد. ومع ذلك، في شكل نقيلم يكن من الممكن عزلها. بسبب صعوبة الحصول على هذا العنصر سمي على اسم بطل الأساطير اليونانية القديمة ، تانتالوس.

بعد ذلك ، تم اعتبار التنتالوم و "الكولومبيوم" (النيوبيوم) متطابقين. فقط في عام 1844 أثبت الكيميائي الألماني هاينريش روز أن معدن الكولومبايت-التانتاليت يحتوي على عنصرين مختلفين - النيوبيوم والتنتالوم.

تقع أكبر رواسب خام التنتالوم في العالم ، Greenbushes ، في أستراليا في غرب أستراليا ، على بعد 250 كم جنوب بيرث.

الخصائص الفيزيائية

عند درجات حرارة أقل من 4.45 كلفن ، تتحول إلى حالة فائقة التوصيل.

النظائر

يتكون التنتالوم الطبيعي من مزيج من نظير مستقر وأيزومير ثابت: 181 Ta (99.9877٪) و 180m Ta (0.0123٪). هذا الأخير هو أيزومر مستقر للغاية (حالة مثارة) من نظير 180 Ta ، مع عمر نصف يزيد قليلاً عن 8 ساعات.

الخواص الكيميائية

في الظروف العادية ، يكون التنتالوم غير نشط ؛ يتأكسد في الهواء فقط عند درجات حرارة أعلى من 280 درجة مئوية ، ويصبح مغطى بغشاء أكسيد Ta 2 O 5 ؛ يتفاعل مع الهالوجينات عند درجات حرارة أعلى من 250 درجة مئوية. عند تسخينه ، يتفاعل مع C ، B ، Si ، P ، Se ، Te ، H 2 O ، CO ، CO 2 ، NO ، HCl ، H 2 S.

التنتالوم النقي كيميائيًا مقاوم للغاية لتأثير الفلزات القلوية السائلة ، ومعظم الأحماض غير العضوية والعضوية ، بالإضافة إلى العديد من الوسائط العدوانية الأخرى (باستثناء القلويات المنصهرة).

من حيث المقاومة الكيميائية للكواشف ، يشبه التنتالوم الزجاج. التنتالوم غير قابل للذوبان في الأحماض ومخاليطها ، باستثناء خليط من أحماض الهيدروفلوريك والنتريك ؛ حتى أكوا ريجيا لا يحلها. يحدث التفاعل مع حمض الهيدروفلوريك فقط مع الغبار المعدني ويصاحبه انفجار. إنه مقاوم جدًا لحمض الكبريتيك من أي تركيز ودرجة حرارة (عند 200 درجة مئوية ، يتآكل المعدن في الحمض فقط 0.006 مليمتر في السنة) ، ومقاوم للمعادن القلوية المنصهرة غير المؤكسجة وأبخرتها شديدة التسخين (الليثيوم ، والصوديوم ، والبوتاسيوم ، والروبيديوم ، والسيزيوم ).

علم السموم

انتشار

يستلم

المواد الخام الرئيسية لإنتاج التنتالوم وسبائكه هي التانتاليت ومركزات اللوباريت التي تحتوي على حوالي 8٪ Ta 2 O 5 ، وكذلك 60٪ أو أكثر Nb 2 O 5. تتحلل المركزات مع الأحماض أو القلويات ، اللوباريت - المكلورة. يتم فصل Ta و Nb عن طريق الاستخراج. عادة ما يتم الحصول على التنتالوم المعدني عن طريق اختزال Ta 2 O 5 بالكربون ، أو كهربائيا من الذوبان. يتم إنتاج المعدن المضغوط عن طريق القوس الفراغي أو ذوبان البلازما أو عن طريق تعدين المسحوق.

للحصول على 1 طن من مركز التنتالوم ، من الضروري معالجة ما يصل إلى 3000 طن من الخام.

سعر

تطبيق

كان يستخدم في الأصل لصنع الأسلاك للمصابيح المتوهجة. اليوم ، يستخدم التنتالوم وسبائكه في صنع:

• سبائك مقاومة للحرارة ومقاومة للتآكل ؛
• معدات مقاومة للتآكل للصناعة الكيميائية ، وألواح المغزل ، والأواني الزجاجية المختبرية والبوتقات للحصول على العناصر الأرضية النادرة وذوبانها وصبها ، بالإضافة إلى الإيتريوم والسكانديوم ؛
• المبادلات الحرارية لأنظمة الطاقة النووية (التنتالوم هو الأكثر استقرارًا بين جميع المعادن في الذوبان المحموم وأبخرة السيزيوم) ؛
• في الجراحة ، تُستخدم صفائح التنتالوم والرقائق والأسلاك لربط الأنسجة والأعصاب والخياطة وتصنيع الأطراف الاصطناعية التي تحل محل الأجزاء التالفة من العظام (بسبب التوافق البيولوجي) ؛
• يستخدم سلك التنتالوم في الكريوترونات - عناصر فائقة التوصيل مثبتة في تكنولوجيا الكمبيوتر ؛
• في إنتاج الذخيرة ، يتم استخدام التنتالوم لتصنيع الكسوة المعدنية لشحنات واعدة الشكل ، مما يحسن تغلغل الدروع ؛
• يستخدم التنتالوم والنيوبيوم لإنتاج المكثفات الإلكتروليتية (ذات جودة أعلى من المكثفات الالكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم ، ولكنها مصممة لجهد أقل) ؛
• يستخدم التنتالوم في السنوات الاخيرةكمعدن مجوهرات ، نظرًا لقدرته على تكوين أغشية أكسيد قوية بألوان قزحية جميلة على السطح ؛
• الايزومر النووي التنتالوم 180m2 ، يتراكم في المواد الإنشائية المفاعلات النووية، إلى جانب الهافنيوم 178m2 ، يمكن أن تكون بمثابة مصدر لأشعة غاما والطاقة في تطوير الأسلحة والمركبات الخاصة.
• يستخدم مكتب الولايات المتحدة للمعايير والمكتب الدولي للأوزان والمقاييس في فرنسا التنتالوم بدلاً من البلاتين لتصنيع أوزان قياسية تحليلية عالية الدقة ؛
• التنتالوم بيريليد شديد الصلابة ومقاوم للأكسدة في الهواء حتى 1650 درجة مئوية ، ويستخدم في هندسة الطيران ؛
• يستخدم كربيد التنتالوم (درجة حرارة الانصهار 3880 درجة مئوية ، والصلابة قريبة من صلابة الماس) في إنتاج السبائك الصلبة - خليط من كربيد التنجستن والتنتالوم (درجات مع مؤشر TT) ، لأصعب ظروف تشغيل المعادن و حفر الصدمات الدوارة لأقوى المواد (الحجر ، المركبات) ، ويتم تطبيقها أيضًا على الفوهات ، فوهات الصواريخ ؛
• يستخدم أكسيد التنتالوم (V) في التكنولوجيا النووية لصهر الزجاج وامتصاصه

التنتالوم لديه نقطة انصهار عالية - 3290 كلفن (3017 درجة مئوية) ؛ يغلي عند 5731 كلفن (5458 درجة مئوية).

كثافة التنتالوم 16.65 جم / سم 3. على الرغم من صلابته ، فهو مرن مثل الذهب. التنتالوم النقي يفسح المجال بشكل جيد بالقطع، يتم ختمها بسهولة ، يتم لفها في سلك وأرق الصفائح التي يبلغ سمكها أجزاء من المليمتر. التنتالوم هو جامع ممتاز ، عند 800 درجة مئوية يمكنه امتصاص 740 حجمًا من الغاز. التنتالوم لديه شعرية مكعبة محور الجسم. يمتلك خصائص مغناطيسية. عند 4.38 كلفن ، يصبح موصلًا فائقًا. التنتالوم النقي هو معدن مطيل ، تتم معالجته بالضغط في البرد دون تصلب كبير أثناء العمل. يمكن أن يتشوه بتخفيض 99٪ بدون تلدين وسيط. لم يتم الكشف عن انتقال التنتالوم من حالة الدكتايل إلى حالة الهشاشة عند التبريد إلى -196 درجة مئوية. تعتمد خصائص التنتالوم بشكل كبير على نقاوتها ؛ شوائب الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والكربون تجعل المعدن هشًا.

الهيكل الإلكتروني للذرة.

1 ثانية 22 ثانية 22 بكسل 63 ثانية 23p64 ثانية 23d104p65s24d105p66s24f145d3

الرقم التسلسلي 73

الانتماء إلى المجموعة - أ

د- العنصر

أكسيد التنتالوم (V) عبارة عن مسحوق أبيض غير قابل للذوبان في الماء ولا في الأحماض (باستثناء H2F2). شديد المقاومة للحرارة (نقطة الانصهار = 1875 درجة مئوية). يتم التعبير عن الطبيعة الحمضية للأكسيد بشكل ضعيف وتتجلى بشكل أساسي في التفاعل مع الذوبان القلوي: أكسدة ذرة التنتالوم للنيوبيوم

Ta2O5 + 2NаОН = 2NаТаО3 + 2О

أو كربونات:

Ta2O5 + 3Na2CO3 = 2Na3TaO4 + 3СО2

الأملاح التي تحتوي على التنتالوم في حالة الأكسدة -4 ، -5 يمكن أن تكون من عدة أنواع: metatantalates NaTaO3 ، orthotantalates Na3TaO4 ، ولكن هناك بوليونات خماسية وسداسية تتبلور مع جزيئات الماء ، 7 و 8. يشكل التنتالوم الخماسي الشحنة TaO3 + كاتيون وأملاح TaO (NO3) 3 أو Nb2O5 (SO4) 3 في التفاعلات مع الأحماض ، واستمرارًا لتقليد المجموعة الفرعية الجانبية التي قدمها أيون الفاناديوم VO2 +.

عند 1000 درجة مئوية يتفاعل Ta2O5 مع الكلور وكلوريد الهيدروجين:

Ta2O5 + 10HC1 == 2TaC15 + 5H2O

لذلك ، يمكن القول أن أكسيد التنتالوم (V) يتميز أيضًا بالذبذبة مع تفوق الخصائص الحمضية على الخصائص الأساسية.

يتم الحصول على هيدروكسيد المقابل لأكسيد التنتالوم (V) عن طريق تحييد المحاليل الحمضية لرابع كلوريد التنتالوم. يؤكد هذا التفاعل أيضًا عدم استقرار حالة الأكسدة +4.

في حالات الأكسدة المنخفضة ، تكون المركبات الأكثر استقرارًا هي الهاليدات (انظر الشكل 3) ، وأسهل طريقة للحصول عليها هي من خلال معقدات بيريدين. يتم تقليل خماسيات TaX5 (حيث X هي C1 ، Br ، I) بسهولة باستخدام بيريدين (المشار إليه بـ Py) لتشكيل مجمعات تكوين MX4 (Py) 2.

أملاح التنتالوم. تتكون أملاح المجموعة الفرعية السادسة في الغالب من بلورات عديمة اللون أو مساحيق بيضاء. كثير منهم استرطابي للغاية وينتشر في الهواء. أكاسيد هذه المعادن لها خصائص مذبذبة ، لذا فإن معظم أملاحها تخضع للتحلل المائي بسهولة ، وتتحول إلى أملاح أساسية ؛ الأملاح قليلة أو غير قابلة للذوبان تمامًا في الماء معروفة أيضًا ، حيث تكون هذه المعادن جزءًا من الأنيونات (على سبيل المثال ، النيوبات و tantalates) الترطيب والجفاف. جميع المحفزات في هذه الفئة لها انجذاب قوي للماء. الممثل الرئيسي للفئة L هو الألومينا. يستخدم أيضًا حمض الفوسفوريك أو أملاحه الحمضية على المواد الحاملة مثل هلام الألومينوسيليكات وهلام السيليكا مع أكاسيد التنتالوم أو الزركونيوم أو الهافنيوم. في الأعمال الأولى المتعلقة بفصل التنتالوم والنيوبيوم عن طريق الاستخراج الجزئي ، تم اقتراح أنظمة حمض الهيدروكلوريك - زيلين - ميثيل ديوكتيل أمين (1952) ، وكذلك حمض الهيدروكلوريك - حمض الهيدروفلوريك - كيتون ثنائي أيزوبروبيل (1953). يتم إذابة كلا المعدنين في محاليل مائية للأحماض على شكل أملاح ، ثم يتم استخلاص التنتالوم بمذيب عضوي. في نظام 6 / W حامض الكبريتيك - 9 عاي هيدروفلوريك

7. يستخدم التنتالوم لتصنيع المغازل لسحب الخيوط في إنتاج الألياف الاصطناعية. في السابق ، كانت هذه القوالب مصنوعة من البلاتين والذهب. أقسى السبائك مصنوعة من كربيد التنتالوم مع النيكل كعامل تدعيم. إنها صعبة للغاية لدرجة أنها تترك خدوشًا حتى على الماس ، والذي يعتبر معيارًا للصلابة.

تم إعطاء المركز الأول من حيث درجة الحرارة الحرجة للانتقال إلى حالة التوصيل الفائق للنيوبيوم جيرمانيد Nb3Ge. تبلغ درجة حرارته الحرجة 23.2 كلفن (حوالي - 250 درجة مئوية). مركب آخر ، وهو النيوبيوم ستانيد ، يصبح موصلًا فائقًا عند درجة حرارة أقل قليلاً من -255 درجة مئوية. لتقدير هذه الحقيقة بشكل كامل ، نشير إلى أن معظم الموصلات الفائقة معروفة فقط بدرجات حرارة الهيليوم السائل (2.172 كلفن). تجعل الموصلات الفائقة المصنوعة من مواد النيوبيوم من الممكن تصنيع ملفات مغناطيسية تولد مجالات مغناطيسية قوية للغاية. المغناطيس الذي يبلغ قطره 16 سم وارتفاعه 11 سم ، حيث يعمل الشريط المصنوع من هذه المادة بمثابة لف ، قادر على خلق مجال ذي كثافة هائلة. من الضروري فقط نقل المغناطيس إلى حالة فائقة التوصيل ، أي لتبريده ، والتبريد إلى درجة حرارة منخفضة أسهل بالطبع.

دور النيوبيوم مهم في اللحام. أثناء لحام الفولاذ العادي ، لم تمثل هذه العملية أي صعوبات معينة ولم تخلق أي صعوبات. ومع ذلك ، عندما بدأوا في لحام الهياكل المصنوعة من الفولاذ الخاص المعقدة التركيب الكيميائيبدأت اللحامات الملحومة تفقد العديد من الصفات القيمة للمعدن الملحوم. لا تغييرات في تكوين القطب ، لا تحسينات التصميم آلة لحامولا لحام في جو من الغازات الخاملة أي تأثير. هذا هو المكان الذي جاء فيه النيوبيوم لإنقاذ. يمكن لحام الفولاذ ، حيث يتم إدخال النيوبيوم كمادة مضافة صغيرة ، دون خوف على جودة اللحام (الشكل 4). هشاشة اللحام ناتجة عن الكربيدات التي تنشأ أثناء اللحام ، لكن قدرة النيوبيوم على الاندماج مع الكربون ومنع تكون كربيدات المعادن الأخرى ، والتي تنتهك خصائص السبائك ، تنقذ اليوم. كربيدات النيوبيوم نفسها ، مثل التنتالوم ، لها لزوجة كافية. هذا مهم بشكل خاص عند لحام الغلايات و توربينات الغازالعمل تحت ضغط وفي بيئات عدوانية.

النيوبيوم والتنتالوم قادران على امتصاص كميات كبيرة من الغازات مثل الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين. في درجة حرارة الغرفة ، يمكن أن يمتص 1 غرام من النيوبيوم 100 سم 3 من الهيدروجين. ولكن حتى مع وجود تسخين قوي ، فإن هذه الخاصية لا تضعف عمليًا. عند درجة حرارة 500 درجة مئوية ، لا يزال بإمكان النيوبيوم امتصاص 75 سم 3 من الهيدروجين ، ويكون التنتالوم 10 مرات أكثر. تستخدم هذه الخاصية لإنشاء فراغ كبير أو في الأجهزة الإلكترونيةحيث يكون من الضروري الحفاظ على أداء دقيق في درجات حرارة عالية. النيوبيوم والتنتالوم ، المطبقة على سطح الأجزاء ، مثل الإسفنج ، تمتص الغازات ، وتوفر عمل مستقرالأجهزة. بمساعدة هذه المعادن ، حققت الجراحة الترميمية نجاحًا كبيرًا. لا تشمل الممارسة الطبية ألواح التنتالوم فحسب ، بل تشمل أيضًا خيوط التنتالوم والنيوبيوم. استخدم الجراحون هذه الخيوط بنجاح لخياطة الأوتار والأوعية الدموية والأعصاب الممزقة. يستخدم "خيوط" التنتالوم لتعويض قوة العضلات. بمساعدتها ، يقوم الجراحون بتقوية جدران تجويف البطن بعد العملية. التنتالوم لديه رابطة قوية للغاية بين الذرات. وهذا يؤدي إلى ارتفاع درجات انصهارها وغليانها. تجعل الخواص الميكانيكية والمقاومة الكيميائية التنتالوم أقرب إلى البلاتين. تستخدم الصناعة الكيميائية هذا المزيج المفضل من صفات التنتالوم. يتم استخدامه لإعداد أجزاء للمعدات المقاومة للأحماض في المصانع الكيميائية وأجهزة التدفئة والتبريد التي تتلامس مع بيئة عدوانية.

في التطور السريع الطاقة النوويةاثنين من خصائص تطبيق النيوبيوم تجد التطبيق. يتمتع النيوبيوم "بشفافية" مذهلة للنيوترونات الحرارية ، أي أنه قادر على نقلها عبر طبقة من المعدن ، عمليًا دون التفاعل مع النيوترونات. النشاط الإشعاعي الاصطناعي للنيوبيوم (الناتج عن ملامسة المواد المشعة) صغير. لذلك ، يمكن استخدامه لصنع حاويات لتخزين النفايات المشعة ومرافق لمعالجتها. خاصية أخرى لا تقل قيمة (للمفاعل النووي) من النيوبيوم هي عدم وجود تفاعل ملحوظ مع اليورانيوم والمعادن الأخرى حتى عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية.يستخدم الصوديوم والبوتاسيوم المنصهر كسوائل نقل الحرارة في المفاعلات النوويةيمكن لبعض الأنواع أن تنتشر بحرية من خلال أنابيب النيوبيوم دون التسبب في أي ضرر.

مما لا شك فيه ، أن أكثر خصائص التنتالوم قيمة هي مقاومته الكيميائية الاستثنائية: في هذا الصدد ، يأتي في المرتبة الثانية بعد المعادن النبيلة ، وليس دائمًا. لا يذوب حتى في بيئة عدوانية كيميائيًا مثل أكوا ريجيا ، والتي تذوب بسهولة كل من البلاتين وغيرها. تشهد الحقائق التالية على أعلى مقاومة للتآكل من التنتالوم. عند 200 درجةمعلا يتآكل في 70٪ حمض النيتريك ، في حامض الكبريتيك عند 150 درجةلا يلاحظ التنتالوم أيضًا مع التآكل ، وعند درجة حرارة 200 درجة مئوية يتآكل المعدن ، ولكن فقط بمقدار 0.006 مم في السنة.

إلى إلى جانب أنه معدن مطيل ، فمن الممكن صنع منتجات رقيقة الجدران ومنتجات ذات شكل معقد منه. مما لا يثير الدهشة ، أنه أصبح مادة هيكلية لا غنى عنها للصناعة الكيميائية.تستخدم معدات التنتالوم في إنتاج العديد من الأحماض (الهيدروكلوريك ، الكبريتيك ، النيتريك ، الفوسفوريك ، الخليك) ، البروم ، الكلور ، بيروكسيد الهيدروجين. في أحد المصانع التي تستخدم غاز الكلوريد ، كانت أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ معطلة بعد شهرين فقط. ولكن بمجرد استبدال الفولاذ بالتنتالوم ، حتى أكثر من غيره تفاصيل دقيقة(0.3-0.5 سمكمم)تبين أنها غير محددة عمليًا - زادت مدة خدمتهم إلى 20 عامًا.

من بين جميع الأحماض ، فقط حمض الهيدروفلوريك قادر على الذوبان (خاصة في درجات الحرارة العالية). تصنع منه الملفات والمقطرات والصمامات والمحرضات وأجهزة التهوية والعديد من الأجزاء الأخرى من الأجهزة الكيميائية. نادرًا - جهاز كامل: تفقد العديد من المواد الإنشائية بسرعة الموصلية الحرارية: أكسيد حراري ضعيف التوصيل أو يتشكل غشاء ملحي على سطحها. معدات التنتالوم خالية من هذا العيب ، أو بالأحرى ، يمكن أن يتشكل عليها فيلم أكسيد ، لكنها رقيقة وتوصيل الحرارة بشكل جيد.

بالمناسبة ، الموصلية الحرارية العالية مع اللدونة هي التي جعلت التنتالوم مادة ممتازة للمبادلات الحرارية.قسمة الذهب والفضة. ميزة هذه الكاثودات هي أن إيداع الذهب والفضة يمكن أن يكونيغسل ماء الريجيا ، الذي لا يضر التنتالوم ، والتنتالوم مهم ليس فقط للصناعات الكيماوية. يلتقي به العديد من الكيميائيين الباحثين في ممارساتهم المختبرية اليومية. إن بوتقات التنتالوم ، والأكواب ، والملاعق ليست غير شائعة على الإطلاق "يجب أن يكون لديك أعصاب التنتالوم ..." الجودة الفريدة للتنتالوم هي توافقها البيولوجي العالي ، أي القدرة على التجذر في الجسم دون التسبب في تهيج المحيط مناديل. هذه الخاصية هي أساس الاستخدام الواسع النطاق للتنتالوم في الطب ، وخاصة في الجراحة الترميمية - لإصلاح جسم الإنسان.

يتم استخدام الألواح المصنوعة من هذا المعدن ، على سبيل المثال ، في حالة حدوث تلف في الجمجمة - يتم استخدامها لإغلاق كسور الجمجمة.الخامسيصف الأدب حالة تم فيها صنع أذن اصطناعية من صفيحة التنتالوم ، وكان الجلد المزروع من الفخذ محفورًا جيدًا لدرجة أن أذن التنتالوم سرعان ما كانت صعبةتميز عن الحاضر.يستخدم خيوط التنتالوم أحيانًا لتعويض فقدان أنسجة العضلات. بمساعدة صفائح التنتالوم الرقيقة ، يقوم الجراحون بتقوية جدران تجويف البطن بعد الجراحة. المواد الأساسية التنتالوم ، مثل تلك المستخدمة في خياطة أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، تربط الأوعية الدموية بشكل آمن. تُستخدم شبكات التنتالوم في تصنيع الأطراف الاصطناعية للعين. خيوط من هذا المعدن تحل محلالأوتاروحتى خياطة الجروح العصبية ألياف. و إذا كان التعبير عادة ما نستخدم "أعصاب حديدية" رمزي المعنى ، الأشخاص الذين يعانون من أعصاب التنتالوم ، ليكونوا يمكن،في الواقع ، هناك شيء رمزي في حقيقة أن المهمة الإنسانية للمعدن ، التي سميت تكريما للشهيد الأسطوري ، سقطت في يد القرعة - لتخفيف المعاناة الإنسانية. ..

كيف يتم فصل التنتالوم عن النيوبيوم.

تحتوي قشرة الأرض فقط على 0.0002٪ Ta ، ولكن هناك العديد من المعادن المعروفة - أكثر من 130. التنتالوم في هذه المعادن ، كقاعدة عامة ، لا ينفصل عن النيوبيوم ، وهو ما يفسره التشابه الكيميائي الشديد للعناصر وبنفس الحجم تقريبًا من أيوناتهم ، وصعوبة فصل هذه المعادن. وقت طويلأعاقت تطوير صناعة التنتالوم والنيوبيوم. حتى وقت قريب ، تم عزلهم فقط بالطريقة المقترحة في عام 1866 من قبل الكيميائي السويسري Marignac ، الذي استفاد من قابلية الذوبان المختلفة للفلور tantalate وفلور البوتاسيوم niobate في حمض الهيدروفلوريك المخفف.

في السنوات الأخيرة ، اكتسبت طرق الاستخراج لعزل التنتالوم ، بناءً على قابلية الذوبان المختلفة لأملاح التنتالوم والنيوبيوم في بعض المذيبات العضوية ، أهمية كبيرة أيضًا. أظهرت التجربة أن ميثيل إيزوبوتيل كيتون وسيكلوهكسانون لهما أفضل خصائص الاستخراج. واليوم ، الطريقة الرئيسية لإنتاج التنتالوم المعدني هي فلوروتانتالات البوتاسيوم المنصهر في بوتقات الجرافيت أو الحديد الزهر أو النيكل ، والتي تعمل أيضًا ككاثودات. يتم ترسيب مسحوق التنتالوم على جدران البوتقة.

يتم استخلاص هذا المسحوق من البوتقة ، ويتم ضغطه أولاً في ألواح مستطيلة (إذا كانت قطعة العمل مخصصة للدحرجة إلى صفائح) أو في قضبان مربعة (لسحب الأسلاك) ، ثم يتم تلبيدها. يتم أيضًا استخدام طريقة الصوديوم الحرارية لإنتاج التنتالوم في بطريقة ما. في هذه العملية ، يتفاعل فلوروتانتالات البوتاسيوم والمعدن:

ك 2 TaF 7 + 5Na → Ta + 2KF + 5NaF.

المنتج النهائي للتفاعل هو مسحوق التنتالوم ، والذي يتم تلبيده بعد ذلك. في العقدين الماضيين ، بدأ استخدام طرق أخرى لمعالجة المسحوق - ذوبان القوس أو الحث في الفراغ وذوبان الحزمة الإلكترونية.

مقالة التنتالوم الخواص الكيميائية

التنتالوم - "المعدن الذكي"

التنتالوم ، خصائصه وخصائصه الفريدة حقًا ، يطلق عليه الآن "المعدن الذكي".

القليل من التاريخ

تم اكتشاف التنتالوم في عام 1802 من قبل الكيميائي السويدي أ. درس إيكبيرج المعادن الموجودة ووجد أنها تحتوي على عنصر غير معروف في ذلك الوقت ، لكنه لم يستطع عزله في شكله النقي. تمت تسمية المعدن غير المعروف على اسم البطل الأسطوري اليوناني القديم تانتالوس. لمدة 4 عقود ، اعتقد الكيميائيون خطأً أن التنتالوم والنيوبيوم المعروفين في ذلك الوقت هما نفس الشيء عنصر كيميائي... تمكن الكيميائيون الألمان من الحصول عليه في شكله النقي في عام 1903 ، وبدأ استخدامه بنشاط للأغراض الصناعية خلال الحرب العالمية الثانية.

وصف وخصائص التنتالوم

في الجدول الدوري ، يحتل هذا المعدن المركز 73 ، الذي يشير إليه Ta.

في ظل الظروف العادية ، لها لون فضي ، يشبه الفضة وبعض المعادن النبيلة الأخرى. بسبب الأكسدة في الهواء ، فإنه يصبح مغطى بغشاء أكسيد ، ويصبح داكنًا ، ويصبح أشبه بالرصاص. في درجة حرارة الغرفة ، تستمر الأكسدة ببطء شديد ، لذلك يحتفظ المعدن بلونه المميز لفترة طويلة. تبدأ الأكسدة النشطة في الهواء عند درجات حرارة أعلى من 280 درجة مئوية.

يتفاعل المعدن مع الهالوجينات في درجات حرارة منخفضة ، ولكن يتم تغطيته على الفور بغشاء سطحي يحميه من المزيد من التفاعلات في جميع أنحاء الحجم بأكمله.

نقطة الانصهار عالية نسبيًا ، 3017 درجة مئوية. إنه أعلى بكثير من العديد من المعادن. للمقارنة:

• الرصاص - 327 درجة مئوية ؛
• ألومنيوم - 660 درجة مئوية ؛
• نحاس - حتى 1000 درجة مئوية ؛
• الذهب - 1064 درجة مئوية ؛
• النحاس - 1083 درجة مئوية ؛
• حديد - 1540 درجة مئوية.

نظرًا لأعلى قوة لمعدن التنتالوم ، يتم استخدامه في العديد من الصناعات.

من بين المواد المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة ، يعتبر التنتالوم أقل شأناً في درجة انصهار التنجستن ، حيث تبلغ هذه القيمة 3420 درجة مئوية.

تبلغ كثافة التنتالوم 16700 كجم / م 3 ، وهذا المعدن أكثر كثافة من الحديد العادي والنحاس ، حيث يساوي 7870 و 8940 كجم / م 3 على التوالي. من حيث الكثافة يمكن مقارنتها بالذهب الذي تبلغ كثافته 19320 كجم / م 3. التنتالوم لديه صلابة عالية. على الرغم من خصائصه ، فهو معدن مطيل للغاية. يمكن درفلة المادة بسمك 1 ميكرون. فقط الذهب لديه مثل هذه اللدونة.

يتم لف المواد بدون تسخين ، مما يبسط معالجتها إلى حد كبير. يمكن زيادة القوة الميكانيكية عن طريق التلميع. عند درجات حرارة أقل من - 196 درجة مئوية ، تختفي خاصية اللدونة ، ويصبح المعدن هشًا.

وفقًا لخصائصه المغناطيسية ، يُصنف التنتالوم على أنه بارامغناطيس. تتجلى خصائص البارامغناطيس جيدًا في درجات حرارة أقل من 3420 درجة مئوية ، ثم يصبح المعدن مغناطيسًا حديديًا.

التنتالوم لديه أعلى مقاومة للتأثيرات البيئية العدوانية. لا يتلف بنسبة 70٪ من حمض النيتريك. لا يعمل عليه حامض الكبريتيك، يتم تسخينه إلى 150 درجة مئوية ، ولكن عندما ترتفع درجة حرارة الحمض إلى 200 درجة مئوية ، يبدأ المعدن في التحلل ببطء.

إن مقاومة المعدن للتآكل ، والتي تتجاوز مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ ، جعلت منه عنصرًا لا غنى عنه في مجموعة متنوعة من العمليات الصناعية.

يستخدم التحليل الكهربائي لفصل المعادن الثمينة من المحاليل وذوبان أملاحها. لكن الكاثودات ، التي تترسب عليها المعادن النبيلة ، يتم تدميرها بسرعة. أدى استبدال الكاثودات المصنوعة من المعادن الشائعة بأخرى التنتالوم إلى جعل عملية التحليل الكهربائي أكثر كفاءة وأرخص. تستخدم هذه الطريقة أيضًا لاستخراج العناصر الأرضية النادرة من الخامات.

يتميز التنتالوم بتوافق بيولوجي عالٍ ، لذلك يستخدم على نطاق واسع في الطب. أطقم الأسنان والغرسات الناتجة عنها ليس لها تأثير كيميائي على الكائنات الحية ، ولا تتأكسد ، لذلك لا يرفضها الجسم.

لا يمكن أن يعزى التنتالوم إلى موصلات جيدة للتيار الكهربائي ، ومقاومته عند 20 درجة مئوية هي 0.13 أوم * مم 2 / م ، وهي أعلى من الحديد (0.1 أوم * مم 2 / م). لكن لديها درجة حرارة عالية نسبيًا للانتقال إلى حالة الموصلية الفائقة ، فهي تساوي 4.5 كلفن. عند درجة حرارة أعلى ، يدخل الفاناديوم (5.3 كلفن) والرصاص (7.2 كلفن) والنيوبيوم "المزدوج" (9.2 كلفن) في الموصلية الفائقة. جعلت خاصية التنتالوم هذه مطلوبة في إنتاج الموصلات الفائقة للكريوتون المستخدمة في الحوسبة الإلكترونية. في الإلكترونيات ، يتم استخدام المكثفات مع ألواح التنتالوم. لقد تبين أنها الأكثر فاعلية ، لكن يمكنها العمل عند قيم الجهد المنخفض.

في الصناعة العسكرية ، تُستخدم سبائك التنتالوم لزيادة تغلغل المقذوفات.

للأغراض العلمية والعسكرية ، تُستخدم النظائر المشعة لإنشاء مصادر لإشعاع جاما. تم العثور على النظائر المشعة في الأحافير ، ولكن توجد بتركيزات أعلى بكثير في النفايات المتبقية بعد تشغيل المفاعلات النووية.

يستخدم التنتالوم في بناء حماية المفاعلات النووية ، فهو أحد العناصر القليلة التي لا تتلف بفعل أبخرة السيزيوم.

يتم تطبيق كربيد التنتالوم على سطح أداة القطع لمنحها قوة خاصة. تستخدم هذه الأداة للقطع والحفر بشكل خاص مواد متينة، عند حفر الآبار العميقة في الصخور الصلبة.

يستخدم التنتالوم في صناعة الطائرات ومحركات الصواريخ بسبب قوته الفائقة واستقرار الأكسدة ونقطة الانصهار العالية.

تعمل الأجزاء المصنوعة من التنتالوم ، في البيئات المسببة للتآكل ، لعشرات السنين أطول من تلك المصنوعة من مواد أخرى ذات مقاومة عالية للتآكل.

يمكن تغيير جميع الخصائص الفيزيائية للمادة عن طريق إدخال إضافات صناعة السبائك فيها.

تعدين التنتالوم

بفضل أعمال التنقيب ، تم العثور على رواسب جديدة من معدن التنتالوم

يحتوي التنتالوم في القشرة الأرضية على حوالي 0.0002٪ ، لذا فهو ينتمي إلى العناصر النادرة. ولكن في جميع البلدان تقريبًا توجد رواسب لمركباتها. في أوروبا ، توجد أكبر وأغنى الودائع في فرنسا ، توجد رواسب صغيرة في معظم دول الاتحاد السوفيتي السابق. من بين الدول الأفريقية ، تمتلك مصر أكبر احتياطيات من المواد الخام. لكن أكبر وأغنى الرواسب المعروفة والمتطورة حتى الآن تقع في أستراليا.

تم العثور على العنصر في شكل أملاحه الخاصة ، أو جزء من معادن أخرى. في الحالة الثانية ، يكون بالضرورة مصحوبًا بالنيوبيوم. يمكن أن تكون المعادن مستقرة ومشعة.

يبلغ استخراج هذا المعدن 420 طنًا سنويًا. الدولتان الرائدتان من حيث الإنتاج والمعالجة هما الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا.

بسبب الأزمة العالمية ، انخفض الطلب على التنتالوم بشكل طفيف ، لكنه زاد مرة أخرى منذ عام 2010. في الآونة الأخيرة ، تم تنفيذ أعمال الاستكشاف النشطة. بفضلهم ، تم اكتشاف رواسب جديدة في الولايات المتحدة الأمريكية والبرازيل وجنوب إفريقيا.

عوقب الملك الفريجي تانتالوس من قبل الآلهة لقسوته غير المبررة. لقد حكموا على تانتالوس بأوج آلام العطش والجوع والخوف. منذ ذلك الحين ، كان يقف في العالم السفلي حتى حلقه في ماء صافٍ. تحت ثقل الثمار الناضجة ، تميل أغصان الأشجار نحوه. عندما يحاول التانتالوس العطشى أن يشرب ، تنخفض المياه. بمجرد أن يمد يده إلى الثمار ، ترفع الريح الغصن ، ولا يستطيع الخاطئ ، المنهك من الجوع ، أن يصل إليه. ولوح في الأفق صخرة مباشرة فوق رأسه ، مهددة بالانهيار في أي لحظة.

التنتالوم رقم 73 تا

حتى الأساطير اليونان القديمةتحكي عن عذاب تانتالوس. لابد أنه كان على الكيميائي السويدي إيكبيرج أن يتذكر أكثر من مرة عن دقيق التنتالوم عندما حاول دون جدوى إذابة "الأرض" في الأحماض التي اكتشفها عام 1802 وعزلها عنها عنصر جديد... كم مرة ، على ما يبدو ، كان العالم قريبًا من الهدف ، لكنه سلط الضوء معدن جديدفي شكله النقي لم ينجح. ومن هنا جاء اسم "الاستشهاد" للعنصر 73.

الخلافات والمفاهيم الخاطئة

بعد مرور بعض الوقت ، اتضح أن التنتالوم له ضعف ولد قبل عام. هذا التوأم هو العنصر 41 ، الذي تم اكتشافه في عام 1801 واسمه في الأصل كولومبيا. تم تغيير اسمها لاحقًا إلى النيوبيوم. ضللت أوجه التشابه بين النيوبيوم والتنتالوم الكيميائيين. بعد الكثير من الجدل ، توصلوا إلى استنتاج مفاده أن التنتالوم والكولومبيوم هما نفس الشيء.
في البداية ، كان الكيميائي الشهير في ذلك الوقت ، جينس جاكوب برزيليوس ، من نفس الرأي ، لكنه شك في ذلك لاحقًا. في رسالة إلى تلميذه ، كتب الكيميائي الألماني فريدريش فولر Berzelius:
"أنا أعيد إليك X الخاص بك ، والذي سألته بأفضل ما يمكنني ، ولكن من الذي تلقيت إجابات مراوغة. X التيتانيوم؟ انا سألت. أجاب: قال لك Wöhler أنني لست من التيتانيوم.

لقد قمت بتثبيت هذا أيضا.
أجاب: "هل أنت زركونيوم؟" أجابني على صلة قرابة به ، لكني أذوب في البوتاسيوم الكاوية وأترسب منه أصفرًا بنيًا. ثم بدا لي أنه أجاب: لم يتم إعطاء اسم لي.
بالمناسبة ، لست متأكدًا مما إذا كنت قد سمعت ذلك حقًا ، لأنه كان على يميني ، وبالكاد أستطيع أن أسمع في أذني اليمنى. نظرًا لأن سمعك أفضل من سمعي ، فأنا أرسل لك * هذه الفتاة المسترجلة لتجعله استجوابًا جديدًا ... "
كانت هذه الرسالة حول نظير التنتالوم - وهو عنصر اكتشفه الإنجليزي تشارلز هاتشيت في عام 1801.
لكن فولر فشل أيضًا في توضيح العلاقة بين التنتالوم وكولومبيا. قُدّر للعلماء أن يكونوا متوهمين لأكثر من أربعين عامًا. فقط في عام 1844 نجح الكيميائي الألماني هاينريش روز في حل مشكلة متشابكة وإثبات أن الكولومبيوم ، مثل التنتالوم ، له كل الحق في "السيادة الكيميائية". ونظرًا لوجود روابط عائلية بين هذه العناصر ، أعطت روز كولومبيا اسمًا جديدًا - نيوبيوم ، والذي أكد علاقتها (في الأساطير اليونانية القديمة ، نيوب هي ابنة تانتالوس).
لعقود عديدة ، لم يُظهر المصممون والتقنيون أي اهتمام بالتنتالوم. في واقع الأمر ، لم يكن التنتالوم ، على هذا النحو ، موجودًا ببساطة: بعد كل شيء ، كان العلماء قادرين على الحصول على هذا المعدن في شكل مضغوط نقي فقط في القرن العشرين. أول من فعل ذلك كان الكيميائي الألماني فون بولتون في عام 1903. وحتى قبل ذلك ، قام العديد من العلماء ، ولا سيما مويسان ، بمحاولات لعزل التنتالوم في شكله النقي. لكن المسحوق المعدني الذي حصل عليه Moissan ، الذي قلل من خامس أكسيد التنتالوم Ta 2 0 5 بالكربون في فرن كهربائي ، لم يكن تنتالومًا خالصًا ، بل احتوى المسحوق على 0.5٪ كربون.
لذلك ، في بداية قرننا ، وقع التنتالوم النقي في أيدي الباحثين ، والآن يمكنهم بالفعل دراسة خصائص هذا المعدن الرمادي الفاتح مع صبغة زرقاء قليلاً بالتفصيل. ماذا يحب؟ بادئ ذي بدء ، إنه معدن ثقيل: كثافته 16.6 جم / سم 3 (لاحظ أن هناك حاجة لست شاحنات تزن ثلاثة أطنان لنقل متر مكعب من التنتالوم).

فهو يجمع بين القوة العالية والصلابة مع خصائص البلاستيك الممتازة. يناسب التنتالوم النقي نفسه جيدًا للمعالجة الميكانيكية ، ويمكن ختمه بسهولة ومعالجته في أنحف الصفائح (حوالي 0.04 مم) والأسلاك. السمة المميزة للتنتالوم هي الموصلية الحرارية العالية. ولكن ربما كان الأهم خاصية فيزيائيةالتنتالوم - الحران: يذوب عند 3000 درجة مئوية تقريبًا (بتعبير أدق ، عند 2996 درجة مئوية) ، ويحتل المرتبة الثانية بعد التنجستن والرينيوم.
عندما أصبح معروفًا أن التنتالوم شديد المقاومة للحرارة ، كان لدى العلماء فكرة لاستخدامه كمادة لخيوط المصابيح الكهربائية. ومع ذلك ، بعد بضع سنوات ، أُجبر التنتالوم على التخلي عن هذا المجال لمزيد من التنغستن المقاوم للحرارة وغير المكلف للغاية.
لعدة سنوات أخرى ، لم يتم العثور على التنتالوم تطبيق عملي... لم يكن من الممكن استخدامه إلا في عام 1922 في مقومات التيار المتناوب (التنتالوم ، المغطى بغشاء أكسيد ، يمر التيار في اتجاه واحد فقط) ، وبعد عام - في أنابيب الراديو. في الوقت نفسه ، بدأ تطوير الأساليب الصناعية للحصول على هذا المعدن. أولا النموذج الصناعيالتنتالوم ، الذي حصلت عليه إحدى الشركات الأمريكية في عام 1922 ، كان بحجم رأس عود الثقاب. بعد عشرين عامًا ، قامت نفس الشركة بتكليف مصنع متخصص في التنتالوم.

كيف يتم فصل التنتالوم عن النيوبيوم

تحتوي قشرة الأرض فقط على 0.0002٪ Ta ، ولكن هناك العديد من المعادن المعروفة - أكثر من 130. التنتالوم في هذه المعادن ، كقاعدة عامة ، لا ينفصل عن النيوبيوم ، وهو ما يفسره التشابه الكيميائي الشديد للعناصر وبنفس الحجم تقريبًا من أيوناتهم.
لطالما أعاقت صعوبة فصل هذه المعادن تطور صناعات التنتالوم والنيوبيوم. حتى وقت قريب ، تم عزلهم فقط بالطريقة المقترحة في عام 1866 من قبل الكيميائي السويسري Marignac ، الذي استفاد من قابلية الذوبان المختلفة للفلور tantalate وفلور البوتاسيوم niobate في حمض الهيدروفلوريك المخفف.

في السنوات الأخيرة ، اكتسبت طرق الاستخراج لعزل التنتالوم ، بناءً على قابلية الذوبان المختلفة لأملاح التنتالوم والنيوبيوم في بعض المذيبات العضوية ، أهمية كبيرة أيضًا. أظهرت التجربة أن ميثيل أيزوبوتيل كيتون وسيكلوهكسانون لهما أفضل خصائص الاستخراج.
في الوقت الحاضر ، الطريقة الرئيسية لإنتاج التنتالوم المعدني هي التحليل الكهربائي لفلوروتانتالات البوتاسيوم المنصهر في الجرافيت أو الحديد الزهر أو بوتقات النيكل ، والتي تعمل أيضًا ككاثودات. يتم ترسيب مسحوق التنتالوم على جدران البوتقة. يتم استخراج هذا المسحوق من البوتقة ، ويتم ضغطه أولاً في ألواح مستطيلة (إذا كانت قطعة العمل مخصصة للدحرجة إلى صفائح) أو في قضبان مربعة (لسحب الأسلاك) ، ثم يتم تلبيدها.
هناك بعض التطبيقات أيضًا لطريقة الصوديوم الحرارية لإنتاج التنتالوم. في هذه العملية ، يتفاعل فلوروتانتالات البوتاسيوم والصوديوم المعدني:
K 2 TaF 7 + 5Na → Ta + 2KF + 5NaF.
المنتج النهائي للتفاعل هو مسحوق التنتالوم ، والذي يتم تلبيده بعد ذلك. في العقدين الماضيين ، بدأ استخدام طرق أخرى لمعالجة المسحوق - ذوبان القوس أو الحث في الفراغ وذوبان الحزمة الإلكترونية.

في خدمة الكيمياء

مما لا شك فيه ، أن أكثر خصائص التنتالوم قيمة هي مقاومته الكيميائية الاستثنائية: في هذا الصدد ، فهو في المرتبة الثانية بعد المعادن النبيلة ، وحتى في هذه الحالة ليس دائمًا.
لا يذوب حتى في مثل هذه البيئة العدوانية كيميائيًا مثل أكوا ريجيا ، التي تذوب بسهولة الذهب والبلاتين والمعادن النبيلة الأخرى. تشهد الحقائق التالية على أعلى مقاومة للتآكل من التنتالوم. عند 200 درجة مئوية ، لا يتآكل في حمض النيتريك بنسبة 70٪ ، في حامض الكبريتيك عند 150 درجة مئوية ، كما لا يلاحظ تآكل التنتالوم ، وعند 200 درجة مئوية يتآكل المعدن ، ولكن فقط بمقدار 0.006 ملم في السنة.
بجانب التنتالوم - معدن بلاستيكيمكن تصنيع المنتجات ذات الجدران الرقيقة والمنتجات ذات الشكل المعقد منه. مما لا يثير الدهشة ، أنه أصبح مادة هيكلية لا غنى عنها للصناعة الكيميائية.

تستخدم معدات التنتالوم في إنتاج العديد من الأحماض (الهيدروكلوريك ، الكبريتيك ، النيتريك ، الفوسفوريك ، الخليك) ، البروم ، الكلور ، بيروكسيد الهيدروجين. في أحد المصانع التي تستخدم غاز كلوريد الهيدروجين ، كانت أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ معطلة في غضون شهرين. ولكن ، بمجرد استبدال الفولاذ بالتنتالوم ، حتى أنحف الأجزاء (0.3-0.5 مم) تبين أنها غير محددة عمليًا - زادت مدة خدمتها إلى 20 عامًا.
من بين جميع الأحماض ، فقط حمض الهيدروفلوريك قادر على إذابة التنتالوم (خاصة في درجات الحرارة العالية). تصنع منه الملفات والمقطرات والصمامات والمحرضات وأجهزة التهوية والعديد من الأجزاء الأخرى من الأجهزة الكيميائية. في كثير من الأحيان - الجهاز كله.
تفقد العديد من المواد الإنشائية الموصلية الحرارية بسرعة: يتشكل أكسيد ضعيف التوصيل للحرارة أو طبقة ملحية على سطحها. معدات التنتالوم خالية من هذا العيب ، أو بالأحرى ، يمكن أن يتشكل عليها فيلم أكسيد ، لكنها رقيقة وتوصيل الحرارة بشكل جيد. بالمناسبة ، الموصلية الحرارية العالية مع اللدونة هي التي جعلت التنتالوم مادة ممتازة للمبادلات الحرارية. تستخدم كاثودات التنتالوم في الفصل الكهربائي للذهب والفضة. وتتمثل ميزة هذه الكاثودات في أنه يمكن غسل رواسب الذهب والفضة منها باستخدام أكوا ريجيا ، والتي لا تضر التنتالوم.
التنتالوم مهم لأكثر من مجرد صناعة كيميائية. يلتقي به العديد من الكيميائيين الباحثين في ممارساتهم المختبرية اليومية. إن بوتقات التنتالوم والأكواب والملاعق ليست غير شائعة على الإطلاق
"يجب أن يكون لديك أعصاب التنتالوم ..."
الجودة الفريدة للتنتالوم هي توافقه البيولوجي العالي ، أي القدرة على التجذر في الجسم دون التسبب في تهيج الأنسجة المحيطة. هذه الخاصية هي أساس الاستخدام الواسع النطاق للتنتالوم في الطب ، وخاصة في الجراحة الترميمية - لإصلاح جسم الإنسان. يتم استخدام الألواح المصنوعة من هذا المعدن ، على سبيل المثال ، في حالة حدوث تلف في الجمجمة - يتم استخدامها لإغلاق كسور الجمجمة. يصف الأدب حالة تم فيها صنع أذن اصطناعية من صفيحة التنتالوم ، وكان الجلد المطعوم من الفخذ محفورًا جيدًا لدرجة أنه سرعان ما كان من الصعب تمييز أذن التنتالوم عن الأذن الحقيقية.

يستخدم خيوط التنتالوم أحيانًا لتعويض فقدان أنسجة العضلات. بمساعدة صفائح التنتالوم الرقيقة ، يقوم الجراحون بتقوية جدران تجويف البطن بعد الجراحة. المواد الأساسية التنتالوم ، مثل تلك المستخدمة في خياطة أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، تربط الأوعية الدموية بشكل آمن. تُستخدم شبكات التنتالوم في تصنيع الأطراف الاصطناعية للعين. يتم استبدال الأوتار بخيوط من هذا المعدن ويتم خياطة الألياف العصبية. وإذا كانت عبارة "أعصاب الحديد" عادة ما نستخدمها بالمعنى المجازي ، فربما يتعين عليك مقابلة الأشخاص الذين يعانون من أعصاب التنتالوم.
في الواقع ، هناك شيء رمزي في حقيقة أنه كان من نصيب المعدن ، الذي سمي على اسم الشهيد الأسطوري ، أن المهمة الإنسانية هي تخفيف المعاناة الإنسانية. ..

الزبون الرئيسي هو علم المعادن

ومع ذلك ، يتم إنفاق 5٪ فقط من التنتالوم المنتج في العالم على الاحتياجات الطبية ، ويتم استهلاك حوالي 20٪ صناعة كيميائية... يذهب الجزء الرئيسي من التنتالوم - أكثر من 45٪ - إلى علم المعادن. في السنوات الأخيرة ، يتم استخدام التنتالوم بشكل متزايد كعنصر صناعة السبائك في الفولاذ الخاص - شديد القوة ، ومقاوم للتآكل ، ومقاوم للحرارة. يشبه تأثير التنتالوم على الفولاذ تأثير النيوبيوم. تؤدي إضافة هذه العناصر إلى فولاذ الكروم الشائع إلى زيادة قوتها وتقليل التقصف بعد التبريد والتليين.
من المجالات المهمة جدًا لتطبيق التنتالوم إنتاج السبائك المقاومة للحرارة ، والتي تحتاجها بشكل متزايد تكنولوجيا الصواريخ والفضاء. سبيكة تتكون من 90٪ تنتالوم و 10٪ تنجستن لها خصائص رائعة. في شكل صفائح ، تكون هذه السبيكة فعالة في درجات حرارة تصل إلى 2500 درجة مئوية ، ويمكن للأجزاء الأكثر ضخامة أن تتحمل أكثر من 3300 درجة مئوية! في الخارج ، تعتبر هذه السبيكة موثوقة تمامًا لتصنيع الفوهات وأنابيب العادم وأجزاء لأنظمة التحكم في الغاز وتنظيمه والعديد من المكونات الهامة الأخرى للمركبة الفضائية. في الحالات التي يتم فيها تبريد فوهات الصواريخ بمعدن سائل يمكن أن يسبب التآكل (الليثيوم أو الصوديوم) ، فمن المستحيل الاستغناء عن سبيكة التنتالوم والتنغستن.
تكتسب الأجزاء المصنوعة من سبائك التنتالوم والتنغستن مقاومة أكبر للحرارة إذا تم وضع طبقة من كربيد التنتالوم عليها (درجة حرارة انصهار هذا الطلاء تزيد عن 4000 درجة مئوية). أثناء إطلاق الصواريخ التجريبية ، صمدت هذه الفوهات في درجات حرارة هائلة تتآكل فيها السبيكة نفسها وتنهار بسرعة.
ميزة أخرى لكربيد التنتالوم - صلابته قريبة من صلابة الماس - قادت هذه المادة إلى إنتاج أدوات كربيد لقطع المعادن عالية السرعة.

عمل مباشر

يذهب ما يقرب من ربع إنتاج التنتالوم في العالم إلى صناعة الفراغ الكهربائي والكهربائي. نظرًا للخمول الكيميائي العالي لكل من التنتالوم نفسه وفيلم أكسيده ، فإن مكثفات التنتالوم الإلكتروليتية مستقرة جدًا في التشغيل وموثوقة ومتينة: تصل مدة خدمتها إلى 12 عامًا ، وأحيانًا أكثر. تستخدم مكثفات التنتالوم المصغرة في أجهزة الإرسال الراديوية وتركيبات الرادار وغيرها. الأنظمة الإلكترونية... من الغريب أن تتمكن هذه المكثفات من إصلاح نفسها: لنفترض أن شرارة نشأت عند جهد عالٍ دمرت العزل - فورًا يتشكل فيلم أكسيد عازل في مكان الانهيار ، ويستمر المكثف في العمل وكأن شيئًا لم يحدث.
يمتلك أكسيد التنتالوم الخاصية الأكثر قيمة للهندسة الكهربائية: إذا تم تمرير تيار كهربائي متناوب من خلال محلول يتم فيه غمر التنتالوم ، ومغطى بطبقة رقيقة من الأكسيد (فقط بضعة ميكرونات!) ، فسوف ينتقل في اتجاه واحد فقط - من حل للمعادن. تعتمد مقومات التنتالوم على هذا المبدأ ، والتي تستخدم ، على سبيل المثال ، في خدمة الإشارة. السكك الحديديةومفاتيح الهاتف وأنظمة إنذار الحريق.
يستخدم التنتالوم كمواد لأجزاء مختلفة من أجهزة التفريغ الكهربائية. مثل النيوبيوم ، يقوم بعمل ممتاز في لعب دور جامع ، أي جامع. لذلك ، عند 800 درجة مئوية - يكون التنتالوم قادرًا على امتصاص كمية الغاز ، 740 مرة أكثر من حجمه. وأيضًا تركيبات المصباح الساخن مصنوعة من التنتالوم - الأنودات والشبكات والكاثودات غير المباشرة المسخنة وأجزاء أخرى ساخنة. التنتالوم ضروري بشكل خاص للمصابيح التي تعمل في درجات حرارة وفولتية عالية ، يجب أن تحافظ على خصائص دقيقة لفترة طويلة. يستخدم سلك التنتالوم في الكريوترونات - وهي عناصر فائقة التوصيل مطلوبة ، على سبيل المثال ، في الحوسبة.