Большая Советская Энциклопедия (ТА)

  Физические и химические свойства. Т. имеет кубическую объёмно-центрированную решётку (а = 3,296 ); атомный радиус 1,46 , ионные радиусы Та²⁺ 0,88 А, Та⁵⁺ 0,66 А; плотность 16,6 г/см ³ при 20 °С; t _пл 2996 °С; t _кип 5300 °С; удельная теплоёмкость 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. Т. парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость 0,849×10^-6 (18 °С). Чистый Т. — пластичный металл, обрабатывается давлением на холоду без значительного наклёпа. Его можно деформировать со степенью обжатия 99% без промежуточного отжига. Переход Т. из пластичного в хрупкое состояние при охлаждении до -196 °С не обнаружен. Модуль упругости Т. 190 Гн/м ² (190×10² кгс/мм ² ) при 25 °С. Предел прочности при растяжении отожжённого Т. высокой чистоты 206 Мн/м ² (20,6 кгс/мм ² ) при 27 °С и 190 Мн/м ² (19 кгс/мм ² ) при 490 °С; относительное удлинение 36% (27 °С) и 20% (490 °С). Твёрдость по Бринеллю чистого рекристаллизованного Т. 500 Мн/м ² (50 кгс/мм ² ). Свойства Т. в большой степени зависят от его чистоты; примеси водорода, азота, кислорода и углерода делают металл хрупким.

  Конфигурация внешних электронов атома Та 5d ³ 6s ² . Наиболее характерная степень окисления Т. + 5; известны соединения с низшей степенью окисления (например, TaCl₄ , ТaCl_з , TaCl₂ ), однако их образование для Т. менее характерно, чем для ниобия.

  В химическом отношении Т. при обычных условиях малоактивен (сходен с ниобием). На воздухе чистый компактный Т. устойчив; окисляться начинает при 280 °С. Имеет лишь один стабильный окисел — пятиокись Ta₂ O₅ , которая существует в двух модификациях: a-форме белого цвета ниже 1320 °С и b-форме серого цвета выше 1320 °С; имеет кислотный характер. С водородом при температуре около 250 °С Т. образует твёрдый раствор, содержащий до 20 атомных % водорода при 20 °С; при этом Т. 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 твёрдый раствор и нитриды Ta₂ N и TaN; в глубоком вакууме выше 2200 °С поглощённый азот вновь выделяется из металла. В системе Та — С при температуре до 2800 °С установлено существование трёх фаз: твёрдого раствора углерода в Т., низшего карбида Т₂ С и высшего карбида TaC. Т. реагирует с галогенами при температуре выше 250 °С (с фтором при комнатной температуре), образуя галогениды преимущественно типа TaX₅ (где Х = F, Cl, Вг, I), При нагревании Та взаимодействует с С, В, Si, Р, Se, Те, водой, CO, CO₂ , NO, HCI, H₂ S.

  Чистый Т. исключительно устойчив к действию многих жидких металлов: Na, К и их сплавов, Li, Pb и др., а также сплавов U — Mg и Pu — Mg. Т. характеризуется чрезвычайно высокой коррозионной устойчивостью к действию большинства неорганических и органических кислот: азотной, соляной, серной, хлорной и др., царской водки, а также многих др. агрессивных сред. Действуют на Т. фтор, фтористый водород, плавиковая кислота и её смесь с азотной кислотой, растворы и расплавы щелочей. Известны соли танталовых кислот — танталаты общей формулы x Me₂ O×у Та₂ О₅ ×Н₂ О: метатанталаты MeTaO₃ , ортотанталаты Me₃ TaO₄ , соли типа Me₅ TaO₅ , где Me — щелочной металл; в присутствии перекиси водорода образуются также пертанталаты. Наиболее важны танталаты щелочных металлов — KTaO₃ и NaTaO₃ ; эти соли — сегнетоэлектрики.

  Получение. Руды, содержащие Т., редки, комплексны, бедны Т.; перерабатывают руды, содержащие до сотых долей процента (Та, Nb)₂ O₅ , и шлаки восстановительной плавки оловянных концентратов. Основным сырьём для производства Т., его сплавов и соединений служат танталитовые и лопаритовые концентраты, содержащие соответственно около 8% Ta₂ O₅ и 60% и более Nb₂ O₅ . Концентраты перерабатывают обычно в три стадии: 1) вскрытие, 2) разделение Та и Nb и получение их чистых соединений, 3) восстановление и рафинирование Та. Танталитовые концентраты разлагают кислотами или щелочами, лопаритовые — хлорируют. Разделяют Та и Nb с получением чистых соединений экстракцией, например трибутилфосфатом из плавиково-кислых растворов, или ректификацией хлоридов.