Propiedades físicas de tantalum

Propiedades físicas de tántalo

El símbolo químico TA, metal gris de acero, pertenece al grupo VB en la tabla periódica de elementos, número atómico 73, peso atómico 180.9479, cristal cúbico centrado en el cuerpo, la valencia común es +5. La dureza del tantalio es baja y relacionada con el contenido de oxígeno. La dureza de Vickers del tántalo puro ordinario en el estado recocido es de solo 140HV [1]. Su punto de fusión es tan alto como 2995 ℃ [1], clasificando el quinto solo en carbono, tungsteno, renio y osmio. Tantalum es maleable y se puede dibujar en lámina delgada. Su coeficiente de expansión térmica es muy pequeño. Por cada grado, Celsius aumenta, solo se expandirá en 6.6 partes por millón. Además, su resistencia es muy fuerte, incluso mejor que el cobre.

Cas no.: 7440-25-7

Categoría de elementos: elementos de metal de transición.

Misa atómica relativa: 180.94788 (12c = 12.0000)

Densidad: 16650 kg/m ³ ； 16.654 g/cm ³

Dureza: 6.5

Ubicación: Sexto ciclo, VB Family, Zona D

Apariencia: acero de metal gris

Diseño electrónico: [xe] 4F14 5D3 6S2

Volumen atómico: 10.90 cm3/mol

Contenido de elementos en el agua de mar: 0.000002ppm

Contenido en la corteza: 1 ppm

Estado de oxidación: +5 (principal), -3, -1, 0, +1, +2, +3

Estructura cristalina: la célula es célula cúbica centrada en el cuerpo, y cada celda contiene 2 átomos de metal.

Parámetros celulares:

a = 330.13 pm

b = 330.13 pm

C = 330.13 PM

α = 90 °

β = 90 °

γ = 90 °

Dureza de Vickers (arco de fusión y endurecimiento de trabajo en frío): 230HV [1]

Dureza de Vickers (recocido de recristalización): 140HV [1]

Dureza de Vickers (después de una sola vez que la fusión del haz de electrones): 70HV [1]

Dureza de Vickers (después de la fusión secundaria del haz de electrones): 45-55HV [1]

Punto de fusión: 2995 ℃ [1]

La tasa de propagación de sonido en él: 3400m/s

Energía de ionización (KJ /Mol)

M - M+ 761

M+ - M2+ 1500

M2+ - M3+ 2100  

M3+ - M4+ 3200

M4+ - M5+ 4300

Descubridor: Descubierto por el químico sueco Anders Gustafa Ekberg en 1802.

Nombramiento de elementos: Ekberg nombró al elemento después de Tantalus, el padre de Niobe, la reina de la ciudad de las Tebas Centrales en la mitología griega antigua.

Fuente: Existe principalmente en tantalita y coexiste con Niobium.

Propiedades químicas de tantalum

Tantalum también tiene excelentes propiedades químicas y alta resistencia a la corrosión. No reacciona con ácido clorhídrico, ácido nítrico concentrado y Aqua Regia en condiciones frías y calientes. Sin embargo, el tantalio puede corroerse en ácido sulfúrico concentrado caliente. Por debajo de 150 ℃, el tantalum no se corroerá por ácido sulfúrico concentrado. Reaccionará solo cuando la temperatura sea más alta que esta temperatura. En ácido sulfúrico concentrado a 175 ℃ durante 1 año, el espesor corroído es de 0.0004 mm. Cuando el tantalum se sumerge en ácido sulfúrico a 200 ℃ durante 1 año, el daño de la superficie es de solo 0.006 mm. A 250 ℃, la tasa de corrosión aumenta, con un grosor de 0.116 mm corroído cada año. A 300 ℃, la tasa de corrosión es más rápida. Después de remojar durante 1 año, la superficie está corroída en 1,368 mm. La tasa de corrosión en el ácido sulfúrico fumante (que contiene 15% SO3) es más grave que la del ácido sulfúrico concentrado. Después de remojar en la solución a 130 ℃ durante 1 año, el grosor de la superficie corroída es de 15,6 mm. Tantalum también estará corroído por el ácido fosfórico a alta temperatura, pero esta reacción generalmente tiene lugar a más de 150 ℃. Después de remojar en ácido fosfórico al 85% a 250 ℃ durante 1 año, la superficie estará corroída durante 20 mm. Además, el tantalum se puede disolver rápidamente en el ácido mixto del ácido hidrofluorico y el ácido nítrico, y también se puede disolver en ácido hidrofluorico. Pero Tantalum tiene más miedo de álcali fuerte. Tantalum se disolverá rápidamente en una concentración del 40% de solución de soda cáustica a 110 ℃. En una solución de hidróxido de potasio de la misma concentración, se disolverá rápidamente a 100 ℃. Además de las condiciones anteriores, las sales inorgánicas generales generalmente no pueden corroer tantalum por debajo de 150 ℃. Los experimentos muestran que el tantalum no tiene ningún efecto sobre la solución álcali, el cloro, el agua de bromo, el ácido sulfúrico diluido y muchos otros reactivos a temperatura ambiente, pero solo reacciona bajo la acción del ácido hidrofluórico y el ácido sulfúrico concentrado en caliente. Tal situación es relativamente rara en los metales.

Sin embargo, a alta temperatura, la película de óxido en la superficie de Tantalum se destruye, por lo que puede reaccionar con una variedad de sustancias. A temperatura ambiente, Tantalum puede reaccionar con flúor. A 150 ℃, Tantalum es inerte al cloro, el bromo y el yodo. A 250 ℃, Tantalum todavía tiene resistencia a la corrosión al cloro seco. Cuando se calienta a 400 ℃ en cloro que contiene vapor de agua, aún puede permanecer brillante. A 500 ℃, comienza a ser corroído. A 300 ℃, Tantalum reacciona con el bromo y está inerte al vapor de yodo cuando la temperatura alcanza el calor rojo. El cloruro de hidrógeno reacciona con tantalio a 410 ℃ para producir pentacloruro, mientras que el bromuro de hidrógeno reacciona con tantalio a 375 ℃. Cuando se calienta a 200 ℃ o menos, el azufre puede interactuar con TA, y el carbono y los hidrocarburos pueden interactuar con tantalio a 800-1100 ℃.

λ: longitud de onda

F: fuerza del oscilador

W: banda de pases espectral monocromator

N-A (llama de acetileno de óxido nitroso)

S*: concentración característica de elementos (1% de sensibilidad de absorción)

CL: Límite de detección del elemento

R · S: sensibilidad relativa entre las principales líneas de absorción del mismo elemento

F: tipo de llama

El coeficiente de expansión lineal de Tantalum es 6.5 entre 0 ~ 100 ℃ × 10-6 K-1, la temperatura crítica de transición superconductor es 4.38K, y la sección transversal de absorción de neutrones térmicos del átomo es de 21.3 objetivo.

Tantalum es uno de los metales más estables químicamente a temperaturas inferiores a 150 ℃. Solo la solución ácida, ácido hidrofluorico, que contiene iones de flúor y trióxido de azufre puede reaccionar con tantalio. Reacciona con solución alcalina concentrada a temperatura ambiente y se disuelve en álcali fundido. El tantalio denso comienza a oxidarse ligeramente a 200 ℃ y obviamente a 280 ℃. Tantalum tiene una variedad de óxidos, el más estable de los cuales es el pentóxido tantalum (TA2O5). El tantalio y el hidrógeno forman soluciones sólidas frágiles e hidruros metálicos como TA2H, TAH, TAH2 y TAH3 a temperaturas superiores a 250 ℃. Bajo el vacío de 800 ~ 1200 ℃, el hidrógeno se separa del tantalio, y Tantalum recupera la plasticidad. Tantalum y nitrógeno comienzan a reaccionar a aproximadamente 300 ℃ para formar soluciones sólidas y compuestos de nitrógeno; A superiores a 2000 ℃ y al alto vacío, el nitrógeno absorbido se separa del tantalio. El tantalio y el carbono existen en tres fases superiores a 2800 ℃: solución sólida de tántalo de carbono, carburo de baja valencia y carburo de alta valencia. Tantalum puede reaccionar con flúor a temperatura ambiente y con otros halógenos superiores a 250 ℃ para formar haluros.

Tantalum forma una película de óxido anódico estable en el electrolito ácido. Los condensadores electrolíticos hechos de tantalio tienen las ventajas de gran capacidad, pequeño volumen y buena confiabilidad. La fabricación de condensadores es el uso más importante de Tantalum, y el consumo a fines de la década de 1970 representó más de 2/3 del consumo total de Tantalum. Tantalum también es el material para fabricar tubos de emisión electrónicos y piezas de tubo electrónico de alta potencia. El equipo resistente a la corrosión hecho de tantalio se usa en la producción de ácidos fuertes, bromo, amoníaco y otras industrias químicas. Tantalum se puede usar como material estructural de la cámara de combustión del motor de la aeronave. Las aleaciones de tantalum tungsteno, tantalum tungsten hafnium y tantalum hafnium se usan como materiales resistentes al calor y de alta resistencia para cohetes, misiles y motores de reacción, así como partes del equipo de control y ajuste. Tantalum es fácil de procesar y formar, y puede usarse como accesorios de soporte, escudos de calor, calentadores y disipadores de calor en hornos de vacío de alta temperatura. Tantalum se puede usar como materiales ortopédicos y quirúrgicos. Por ejemplo, las barras de tantalum se pueden usar para reemplazar los huesos y los músculos del cuerpo humano, y también crecer en barras tantalum, por lo que tiene un "metal biofílico ". El carburo de tantalum se usa en la fabricación de carburo cementado. Boruros de tantalum, silicidas, nitruros y sus aleaciones se utilizan como elementos de liberación de calor y materiales de revestimiento de metal líquido en la industria de la energía atómica. El óxido de tantalum se usa en la fabricación de gafas ópticas y catalizadores avanzados. En 1981, la proporción de consumo de Tantalum en varios departamentos en los Estados Unidos fue de aproximadamente el 73% en componentes electrónicos, 19% en la industria de maquinaria, 6% en transporte y 2% en otros.