鉭元素概述

鉭元素概述

化學(xué)符號Ta，鋼灰色金屬，在元素周期表中屬VB族，原子序數73，原子量180.9479，體心立方晶體，常見(jiàn)化合價(jià)為+5。

鉭是由瑞典化學(xué)家?？素惱?/span> (A.G.Ekeberg)在1802年發(fā)現的，按希臘神話(huà)人物Tantalus（坦塔羅斯）的名字命名為tantalum。1903年德國化學(xué)家博爾頓（W.von Bolton)首次制備了塑性金屬鉭用作燈絲材料。1940年大容量的鉭電容器出現，并在軍用通信中廣泛應用。第二次世界大戰期間，鉭的需要量劇增。50年代以后，由于鉭在電容器、高溫合金、化工和原子能工業(yè)中的應用不斷擴大，需要量逐年上升，促進(jìn)了鉭的提取工藝的研究和生產(chǎn)的發(fā)展。中國于60年代初期建立了鉭的冶金工業(yè)。

鉭的硬度較低，并與含氧量相關(guān)，普通純鉭，退火態(tài)的維氏硬度僅有140HV[1]  。它的熔點(diǎn)高達2995℃，在單質(zhì)中[1] ，僅次于碳，鎢，錸和鋨，位居第五。鉭富有延展性，可以拉成細絲式制薄箔。其熱膨脹系數很小。每升高一攝氏度只膨脹百萬(wàn)分之六點(diǎn)六。除此之外，它的韌性很強，比銅還要優(yōu)異。

鉭的化學(xué)性質(zhì)

鉭還有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性，無(wú)論是在冷和熱的條件下，對鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應。但鉭在熱的濃硫酸中能被腐蝕，在150℃以下，鉭不會(huì )被濃硫酸腐蝕，只有在高于此溫度才會(huì )有反應，在175度的濃硫酸中1年，被腐蝕的厚度為0.0004毫米，將鉭放入200℃的硫酸中浸泡一年，表層僅損傷0.006毫米。在250度時(shí)，腐蝕速度有所增加，為每年被腐蝕的厚度為0.116毫米，在300度時(shí)，被腐蝕的速度則更加快，浸泡1年，表面被腐蝕1.368毫米。在發(fā)煙硫酸（含15%的SO3）腐蝕速度比濃硫酸中更加嚴重，在130度的該溶液里浸泡1年，表面被腐蝕的厚度為15.6毫米。鉭在高溫下也會(huì )被磷酸腐蝕，但該反應一般在150度以上才發(fā)生，在250度的85%的磷酸中，浸泡1年，表面被腐蝕20毫米，另外，鉭在氫氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氫氟酸中也能被溶解。但是鉭更害怕強堿，在110度40%濃度的燒堿溶液里，鉭會(huì )被迅速溶解，在同樣濃度的氫氧化鉀溶液中，只要100度就會(huì )被迅速溶解。除上面所述情況外，一般的無(wú)機鹽在150度以下一般不能腐蝕鉭。實(shí)驗證明，鉭在常溫下，對堿溶液、氯氣、溴水、稀硫酸以及其他許多藥劑均不起作用，僅在氫氟酸和熱濃硫酸作用下有所反應。這樣的情況在金屬中是比較罕見(jiàn)的。

但高溫下，鉭表面的氧化膜被破壞，因此能與多種物質(zhì)反應，常溫下鉭能與氟反應。在150度時(shí)，鉭對氯溴碘均呈惰性，在250度時(shí)，鉭對干燥的氯氣仍然有抗腐蝕能力，在含有水蒸氣的氯氣中加熱到400度，仍然能保持光亮，在500度則開(kāi)始被腐蝕，在300度以上鉭與溴反應，對碘蒸汽則當溫度達到赤熱之前均呈惰性。氯化氫在410度時(shí)和鉭反應，生產(chǎn)五氯化物，溴化氫則在375度與鉭反應。當加熱到200度或者更低的溫度下，S能與Ta作用，碳及烴類(lèi)在800-1100度與鉭作用。

元素應用

鉭所具有的特性，使它的應用領(lǐng)域十分廣闊。在制取各種無(wú)機酸的設備中，鉭可用來(lái)替代不銹鋼，壽命可比不銹鋼提高幾十倍。此外，在化工、電子、電氣等工業(yè)中，鉭可以取代過(guò)去需要由貴重金屬鉑承擔的任務(wù)，使所需費用大大降低。鉭被制造成了電容裝備到軍用設備中。美國的軍事工業(yè)異常發(fā)達，是世界最大軍火出口商。世界上鉭金屬的產(chǎn)量一半被用在鉭電容的生產(chǎn)上，美國國防部后勤署則是鉭金屬最大的擁有者，曾一度買(mǎi)斷了世界上三分之一的鉭粉。