73 Ta 180.948

Тантал

Переходный металл Tantalum твёрдое

[Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s² · 2 · 8 · 18 · 32 · 11 · 2

← Hf Гафний W Вольфрам →

Металл, который практически невозможно растворить и который организм принимает без всякой реакции. Оксидная плёнка тантала настолько тонка и надёжна, что позволяет делать конденсаторы рекордной ёмкости на единицу объёма.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 73
Атомная масса: 180.948 а.е.м.
Электронная конфигурация: [Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s²
Электроны по оболочкам: 2 · 8 · 18 · 32 · 11 · 2
Блок: d-блок
Группа: Подгруппа ванадия
Период: 6
Электроотрицательность (Полинг): 1.5
Электроотрицательность (Аллен): 1.34
Атомный радиус: 200 pm
Ковалентный радиус: 170 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 217 pm
1-я энергия ионизации: 761 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 1 500 kJ/mol
Сродство к электрону: 31 kJ/mol
Характерные степени окисления: +5
Степени окисления: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5

Физические свойства

Состояние при 25 °C: твёрдое
Плотность: 16.69 g/cm³
Температура плавления: 3 290 K · 3 016.9 °C
Температура кипения: 5 731 K · 5 457.9 °C
Скорость звука: 3 400 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 36.57 kJ/mol
Теплота испарения: 753 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 0.14 J/(g·K)
Теплопроводность: 57.5 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: 186 GPa
Модуль сдвига: 69 GPa
Модуль объёмного сжатия: 200 GPa
Коэффициент Пуассона: 0.34
Твёрдость по Моосу: 6.5
Твёрдость по Бринеллю: 800 MPa

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: 131 nΩ·m
Магнитный тип: парамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: 4.47 K

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: объёмноцентрированная кубическая (ОЦК)
Параметры решётки: a = 330.13 pm

Распространённость

В земной коре: 2 mg/kg
В океане: 2·10⁻⁶ mg/L
Во Вселенной: 0.008 mg/kg
В теле человека: 0 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
¹⁸⁰Ta	0.012 %	стабилен	—
¹⁸¹Ta	99.988 %	стабилен	—

Тантал-180m — самый редкий природный нуклид во Вселенной и единственный природный ядерный изомер; его распад до сих пор не наблюдался.

Открытие

Год открытия: 1802
Кто открыл: Андерс Густав Экеберг
Где: Швеция
Происхождение названия: в честь Тантала: оксид «не мог напиться» кислотой, как Тантал водой

История

Экеберг открыл тантал в 1802 году и назвал в честь Тантала, который стоял по горло в воде, но не мог напиться: оксид не растворялся ни в одной кислоте. Полвека тантал путали с ниобием.

Где встречается

2 мг/кг коры. Главная руда — колтан, колумбит-танталит. Значительная часть добычи в Центральной Африке, что породило проблему «конфликтных минералов».

Как получают

Из колтана через фторидные комплексы, разделяемые экстракцией, затем восстановлением натрием. Всё больше тантала идёт из переработки электроники.

Роль в живой природе

Биологической роли нет, но тантал исключительно биосовместим: черепные пластины из него ставят с 1940-х годов.

Безопасность

Металл безвреден. Пыль раздражает дыхательные пути.

Применение

Танталовые конденсаторы: наибольшая ёмкость на объём, поэтому они в каждом смартфоне
Медицинские импланты и хирургические сетки — тантал биоинертен
Химическая аппаратура для самых агрессивных сред
Карбид тантала в твёрдых сплавах и жаропрочных материалах

Любопытные факты

Тантал-180m — единственный природный изомер и самый редкий стабильный нуклид: его в природе 0,012 % от тантала.
Танталовые конденсаторы стоят в каждом смартфоне, и именно из-за них колтан оказался в списке конфликтных минералов.
Тантал устойчив к царской водке при комнатной температуре — как золото и платина.
Название отсылает к мифу о Тантале: оксид «стоял в кислоте» и не мог ею напитаться.