Реферат на тему тантал

Обновлено: 02.07.2024

По хим. свойствам близок к тантала. Ниобий и тантал всегда встречаются совместно. В 1801 г. английским химиком Ч. Гатчета из минерала, найденного в Колумбии, впервые был выделен оксид нового элемента, названный Колумбией. В 1802 г. шведский химик А. Экеберг выделил похожий оксид другого элемента, названного танталом. Оба элемента считались идентичными, но в 1844 г. Г. Розе доказал, что во всех… Читать ещё >

Ниобий и тантал ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Содержание

  • Введение
  • 1. Ниобий
    • 1. 1. История открытия элемента
    • 1. 2. Свойства элемента
    • 1. 3. Получение необия
    • 1. 4. Применение необия
    • 2. 1. История
    • 2. 2. Свойства
    • 2. 3. Распространенность тантала
    • 2. 4. Производство
    • 2. 5. Применение

    1.1 История открытия элемента

    По хим. свойствам близок к тантала. Ниобий и тантал всегда встречаются совместно. В 1801 г. английским химиком Ч. Гатчета из минерала, найденного в Колумбии, впервые был выделен оксид нового элемента, названный Колумбией. В 1802 г. шведский химик А. Экеберг выделил похожий оксид другого элемента, названного танталом. Оба элемента считались идентичными, но в 1844 г. Г. Розе доказал, что во всех минералах наряду с танталом присутствует еще один элемент, весьма близкий к нему по свойствам, который был им назван ниобием. Колумбит Гатчета оказался смесью ниобия и тантала, но название колумбит вплоть до 1949 г. сохранялась за ниобием, пока не было принято решение оставить за элементом название ниобий.

    Названный в честь Ниоба дочери Тантала.

    1.2 Свойства элемента

    Плотность 8,570; tплав 2500 ° С, tкип 4927 ° С. С добавками Sn, Zr, Ge отличается сверхпроводимостью при низких температурах (180 К). Тугоплавкий. Пластичный, сохраняет прочность при высоких температурах.

    По хим. свойствам близок к тантала. Химически неактивен. Необий чрезвычайно устойчив на холоде и при небольшом нагревании к действию многих агрессивных сред, в т. ч. и кислот. Н. растворяет только плавиковая кислота, ее смесь с азотной кислотой и щелочи. Амфотерный.

    История открытия тантала, выделение его в чистом виде, особенные химические и физические свойства, сочетание пластичности и твердости. Применение тантала в медицине, химической, электротехнической и металлургической промышленности, ювелирном деле.

    Рубрика Химия
    Вид реферат
    Язык русский
    Дата добавления 28.01.2010
    Размер файла 23,5 K

    Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

    Тантал и его свойства

    Фригийского царя Тантала боги наказали за неоправданную жестокость. Они обрекли Тантала на вечные муки жажды, голода и страха. С тех пор стоит он в преисподней по горло в прозрачной воде. Под тяжестью созревших плодов склоняются к нему ветви деревьев. Когда томимый жаждой Тантал пытается напиться, вода уходит вниз. Стоит ему протянуть руку к сочным плодам, ветер поднимает ветвь, и обессилевший от голода грешник не может ее достать. А прямо над его головой нависла скала, грозя в любой миг обрушиться.

    Споры и заблуждения

    Спустя некоторое время выяснилось, что у тантала есть двойник, который появился на свет годом раньше. Этот двойник - элемент №41, открытый в 1801 г. и первоначально названный Колумбией. Позже его переименовали в ниобий. Сходство ниобия и тантала ввело в заблуждение химиков. После долгих споров они пришли к выводу, что тантал и Колумбии - одно и то же.

    Поначалу такого же мнения придерживался и известнейший химик того времени Йене Якоб Берцелиус, однако в дальнейшем он усомнился в этом. В письме к своему ученику немецкому химику Фридриху Вёлеру Берцелиус писал:

    «Посылаю тебе обратно твой X, которого я вопрошал, как мог, но от которого я получил уклончивые ответы. Ты титан? - спрашивал я. Он отвечал: Вёлер же тебе сказал, что я не титан.

    Я также установил это.

    - Ты цирконий? - Нет, - отвечал он, - я же растворяюсь в соде, чего не делает цирконовая земля. - Ты олово? - Я содержу олово, но очень мало. - Ты тантал? Я с ним родствен, - отвечал он, - но я растворяюсь в едком кали и осаждаюсь из него желто-коричневым. - Ну что же ты тогда за дьявольская вещь? - спросил я. Тогда мне показалось, что он ответил: мне не дали имени.

    Речь в этом письме шла об аналоге тантала - элементе, открытом англичанином Чарльзом Хэтчетом в 1801 г.

    Первые шаги

    На протяжении многих десятилетий конструкторы и технологи не проявляли к танталу никакого интереса. Да собственно говоря, тантала, как такового, попросту и не существовало: ведь в чистом компактном виде этот металл ученые смогли получить лишь в XX в. Первым это сделал немецкий химик фон Болтон в 1903 г. Еще раньше попытки выделить тантал в чистом виде предпринимали многие ученые, в частности Муассан. Но металлический порошок, полученный Муассаном, восстановившим пятиокись тантала Ta2O5 углеродом в электрической печи, не был чистым танталом, порошок содержал 0,5% углерода.

    Итак, в начале нашего века в руки исследователей попал чистый тантал, и теперь они уже могли детально изучить свойства этого светло-серого металла со слегка синеватым оттенком.

    Что же он собой представляет? Прежде всего - это тяжелый металл: его плотность 16,6 г/см 3 (заметим, что для перевозки кубометра тантала понадобилось бы шесть трехтонных грузовиков).

    Высокая прочность и твердость сочетаются в нем с отличными пластическими характеристиками. Чистый тантал хорошо поддается механической обработке, легко штампуется, перерабатывается в тончайшие листы (толщиной около 0,04 мм) и проволоку. Характерная черта тантала - его высокая теплопроводность. Но, пожалуй, самое важное физическое свойство тантала - тугоплавкость: он плавится почти при 3000°C (точнее, при 2996°C), уступая в этом лишь вольфраму и рению.

    Когда стало известно, что тантал весьма тугоплавок, у ученых возникла мысль использовать его в качестве материала для нитей электроламп. Однако уже спустя несколько лет тантал вынужден был уступить это поприще еще более тугоплавкому и не столь дорогому вольфраму.

    В течение еще нескольких лет тантал не находил практического применения. Лишь в 1922 г. его смогли использовать в выпрямителях переменного тока (тантал, покрытый окисной пленкой, пропускает ток лишь в одном направлении), а спустя еще год - в радиолампах. Тогда же началась разработка промышленных методов получения этого металла. Первый промышленный образец тантала, полученный одной из американских фирм в 1922 г., был величиной со спичечную головку. Спустя двадцать лет та же фирма ввела в эксплуатацию специализированный завод по производству тантала.

    Как тантал разлучают с ниобием

    Земная кора содержит всего лишь 0,0002% Ta, но минералов его известно много - свыше 130. Тантал в этих минералах, как правило, неразлучен с ниобием, что объясняется чрезвычайным химическим сходством элементов и почти одинаковыми размерами их ионов.

    Трудность разделения этих металлов долгое время тормозила развитие промышленности тантала и ниобия. До недавних пор их выделяли лишь способом, предложенным еще в 1866 г. швейцарским химиком Мариньяком, который воспользовался различной растворимостью фтортанталата и фторниобата калия в разбавленной плавиковой кислоте.

    В последние годы важное значение приобрели также экстракционные методы выделения тантала, основанные на различной растворимости солей тантала и ниобия в некоторых органических растворителях. Опыт показал, что наилучшими экстракционными свойствами обладают метилизобутилкетон и циклогексанон.

    В наши дни основной способ производства металлического тантала - электролиз расплавленного фтортанталата калия в графитовых, чугунных или никелевых тиглях, служащих по совместительству катодами. Танталовый порошок осаждается на стенках тигля. Извлеченный из тигля, этот порошок подвергают сначала прессованию в пластины прямоугольного сечения (если заготовка предназначена для прокатки в листы) либо в штабики квадратного сечения (для волочения проволоки), а затем - спеканию.

    Некоторое применение находит также натриетермический способ получения тантала. В этом процессе взаимодействуют фтортанталат калия и металлический натрий:

    K2TaF7 + 5Na > Ta + 2KF + 5NaF.

    Конечный продукт реакции - порошкообразный тантал, который затем спекают. В последние два десятилетия стали применять и другие методы обработки порошка - дуговую или индукционную плавку в вакууме и электронно-лучевую плавку.

    На службе химии

    Несомненно, самое ценное свойство тантала - его исключительная химическая стойкость: в этом отношении он уступает только благородным металлам, да и то не всегда.

    Тантал не растворяется даже в такой химически агрессивной среде, как царская водка, которая без труда растворяет и золото, и платину, и другие благородные металлы. О высочайшей коррозионной стойкости тантала свидетельствуют и такие факты. При 200°C он не подвержен коррозии в 70%-ной азотной кислоте, в серной кислоте при 150°C коррозии тантала также не наблюдается, а при 200°C металл корродирует, но лишь на 0,006 мм в год.

    К тому же тантал - металл пластичный, из него можно изготовлять тонкостенные изделия и изделия сложной формы. Неудивительно, что он стал незаменимым конструкционным материалом для химической промышленности.

    Танталовую аппаратуру применяют в производстве многих кислот (соляной, серной, азотной, фосфорной, уксусной), брома, хлора, перекиси водорода. На одном из предприятий, использующих газообразный хлористый водород, детали из нержавеющей стали выходили из строя уже через два месяца. Но, как только сталь была заменена танталом, даже самые тонкие детали (толщиной 0,3. 0,5 мм) оказались практически бессрочными - срок службы их увеличился до 20 лет.

    Из всех кислот лишь плавиковая способна растворять тантал (особенно при высокой температуре). Из него изготовляют змеевики, дистилляторы, клапаны, мешалки, аэраторы и многие другие детали химических аппаратов. Реже - аппараты целиком.

    Многие конструкционные материалы довольно быстро теряют теплопроводность: на их поверхности образуется плохо проводящая тепло окисная или солевая пленка. Танталовая аппаратура свободна от этого недостатка, вернее, пленка окисла может на нем образоваться, но она тонка и хорошо проводит тепло. Кстати, именно высокая теплопроводность в сочетании с пластичностью сделали тантал прекрасным материалом для теплообменников.

    Танталовые катоды применяют при электролитическом выделении золота и серебра. Достоинство этих катодов заключается в том, что осадок золота и серебра можно смыть с них царской водкой, которая не причиняет вреда танталу.

    Тантал важен не только для химической промышленности. С ним встречаются и многие химики-исследователи в своей повседневной лабораторной практике. Танталовые тигли, чашки, шпатели - вовсе не редкость.

    Уникальное качество тантала - его высокая биологическая совместимость, т.е. способность приживаться в организме, не вызывая раздражения окружающих тканей. На этом свойстве основано широкое применение тантала в медицине, главным образом в восстановительной хирургии - для ремонта человеческого организма. Пластинки из этого металла используют, например, при повреждениях черепа - ими закрывают проломы черепной коробки. В литературе описан случай, когда из танталовой пластинки было сделано искусственное ухо, причем пересаженная с бедра кожа при этом настолько хорошо прижилась, что вскоре танталовое ухо трудно было отличить от настоящего.

    Право, есть что-то символическое в том, что именно на долю металла, названного в честь мифологического мученика, выпала гуманная миссия - облегчать людские муки.

    Основной заказчик - металлургия

    Однако на медицинские нужды расходуется лишь 5% производимого в мире тантала, около 20% потребляет химическая промышленность. Основная часть тантала - свыше 45% - идет в металлургию. В последние годы тантал все чаще используют в качестве легирующего элемента в специальных сталях - сверхпрочных, коррозионностойких, жаропрочных. Действие, оказываемое на сталь танталом, подобно действию ниобия. Добавка этих элементов к обычным хромистым сталям повышает их прочность и уменьшает хрупкость после закалки и отжига.

    Очень важная область применения тантала - производство жаропрочных сплавов, в которых все больше и больше нуждается ракетная и космическая техника. Замечательными свойствами обладает сплав, состоящий из 90% тантала и 10% вольфрама. В форме листов такой сплав работоспособен при температуре до 2500°C, а более массивные детали выдерживают свыше 3300°C! За рубежом этот сплав считают вполне надежным для изготовления форсунок, выхлопных труб, деталей систем газового контроля и регулирования и многих других ответственных узлов космических кораблей. В тех случаях, когда сопла ракет охлаждаются жидким металлом, способным вызвать коррозию (литием или натрием), без сплава тантала с вольфрамом просто невозможно обойтись.

    Еще большую жаропрочность детали из тантало-вольфрамового сплава приобретают, если на них нанесен слой карбида тантала (температура плавления этого покрытия - свыше 4000°C). При опытных запусках ракет такие сопла выдерживали колоссальные температуры, при которых сам сплав быстро корродирует и разрушается.

    Другое достоинство карбида тантала - его твердость, близкая к твердости алмаза, - привело этот материал в производство твердосплавного инструмента для скоростного резания металла.

    Работа под напряжением

    Приблизительно четвертая часть мирового производства тантала идет в электротехническую и электровакуумную промышленность. Благодаря высокой химической инертности как самого тантала, так и его окисной пленки, электролитические танталовые конденсаторы весьма стабильны в работе, надежны и долговечны: срок их службы достигает 12 лет, а иногда и больше. Миниатюрные танталовые конденсаторы используют в передатчиках радиостанций, радарных установках и других электронных системах. Любопытно, что эти конденсаторы могут сами себя ремонтировать: предположим, возникшая при высоком напряжении искра разрушила изоляцию - тотчас же в месте пробоя вновь образуется изолирующая пленка окисла, и конденсатор продолжает работать как ни в чем не бывало.

    Окись тантала обладает ценнейшим для электротехники свойством: если через раствор, в который погружен тантал, покрытый тончайшей (всего несколько микрон!) пленкой окиси, пропускать переменный электрический ток, он пойдет лишь в одном направлении - от раствора к металлу. На этом принципе основаны танталовые выпрямители, которые применяют, например, в сигнальной службе железных дорог, телефонных коммутаторах, противопожарных сигнальных системах.

    Тантал служит материалом для различных деталей электровакуумных приборов. Как и ниобий, он отлично справляется с ролью геттера, т.е. газопоглотителя. Так, при 800°C тантал способен поглотить количество газа, в 740 раз больше его собственного объема. А еще из тантала делают горячую арматуру ламп - аноды, сетки, катоды косвенного накала и другие нагреваемые детали. Тантал особенно нужен лампам, которые, работая при высоких температурах и напряжениях, должны долго сохранять точные характеристики. Танталовую проволоку используют в криотронах - сверхпроводящих элементах, нужных, например, в вычислительной технике.

    Тантал - довольно частый гость в мастерских ювелиров, во многих случаях им заменяют платину. Из тантала делают корпуса часов, браслеты и другие ювелирные изделия. И еще в одной области элемент №73 конкурирует с платиной: стандартные аналитические разновесы из этого металла по качеству не уступают платиновым. В производстве наконечников для перьев автоматических ручек танталом заменяют более дорогой иридий. Но и этим послужной список тантала не исчерпывается. Специалисты по военной технике считают, что из тантала целесообразно изготовлять некоторые детали управляемых снарядов и реактивных двигателей.

    Широкое применение находят и соединения тантала. Так, фтортанталат калия используют как катализатор в производстве синтетического каучука. В этой же роли выступает и пятиокись тантала при получении бутадиена из этилового спирта.

    Окись тантала иногда применяют и в стеклоделии - для изготовления стекол с высоким коэффициентом преломления. Смесь пятиокиси тантала Ta2O5 с небольшим количеством трехокиси железа предложено использовать для ускорения свертывания крови. Гидриды тантала успешно служат для припаивания контактов на кремниевых полупроводниках.

    Спрос на тантал постоянно растет, и поэтому можно не сомневаться, что в ближайшие годы производство этого замечательного металла будет увеличиваться быстрее, чем сейчас.

    Тантал тверже. тантала

    Танталовые покрытия не менее привлекательны, чем, скажем, никелевые и хромовые. Привлекательны не только внешне. Разработаны способы, позволяющие покрывать танталовым слоем различной толщины изделия больших размеров (тигли, трубы, листы, сопла ракет), причем покрытие может быть нанесено на самые разнообразные материалы - сталь, железо, медь, никель, молибден, окись алюминия, графит, кварц, стекло, фарфор и другие. Характерно, что твердость танталового покрытия, по Бринелю, составляет 180. 200 кг/мм 2 , в то время как твердость технического тантала в виде отожженных прутков или листов колеблется в пределах 50. 80 кг/мм 2 .

    Дешевле платины, дороже серебра

    Замена платины танталом, как правило, весьма выгодна - он дешевле ее в несколько раз. Тем не менее дешевым тантал не назовешь. Относительная дороговизна тантала объясняется высокой ценой материалов, используемых в его производстве, и сложностью технологии получения элемента №73: для получения тонны танталового концентрата необходимо переработать до 3 тыс. т руды.

    Металл из гранита

    Поиски танталового сырья продолжаются и в наши дни. Ценные элементы, в том числе тантал, есть в обычных гранитах. В Бразилии уже пробовали добывать тантал из гранитов. Правда, промышленного значения этот процесс получения тантала и других элементов пока не имеет - он весьма сложен и дорог, но получить тантал из такого необычного сырья сумели.

    Только один окисел

    Раньше считалось, что, подобно многим другим переходным металлам, тантал при взаимодействии с кислородом может образовывать несколько окислов разного состава. Однако более поздние исследования показали, что кислород окисляет тантал всегда до пятиокиси Ta2O5. Существовавшая путаница объясняется образованием твердых растворов кислорода в тантале. Растворенный кислород удаляется при нагревании выше 2200°C в вакууме. Образование твердых растворов кислорода сильно сказывается на физических свойствах тантала. Повышаются его прочность, твердость, электрическое сопротивление, но зато снижаются магнитная восприимчивость и коррозионная стойкость.

    Подобные документы

    Понятие и сравнительная характеристика элементов ниобия и тантала, особенности их строения, физические и химические свойства. Оксиды, кислоты и их соли, соединения ниобия и тантала. Направления и сферы практического применения исследуемых элементов.

    курсовая работа [47,6 K], добавлен 25.06.2015

    Физико-химические, магические и лечебные свойства платины. История ее открытия и исследований, особенности добычи. Применение данного металла и его сплавов в медицине и ювелирном деле. Платиновые изделия в мире. Стоимость платины по банковскому курсу.

    презентация [723,0 K], добавлен 14.04.2015

    Положение меди в периодической системе Д.И. Менделеева. Распространение в природе. Физические и химические свойства. Комплексные соединения меди. Применение меди в электротехнической, металлургической и химической промышленности, в теплообменных системах.

    реферат [62,6 K], добавлен 11.08.2014

    История открытия меди и серебра. Применение меди в промышленности: электротехнике, машиностроении, строительстве, химическом аппаратуростроении, денежном обращении и ювелирном деле. Основные химические свойства и физическая характеристика металлов.

    презентация [1,1 M], добавлен 25.03.2013

    Физические и химические свойства хлора. Химическая активность, соединение с другими элементами, распространенность в природе в чистом виде и в соединениях. Биологическое значение и применение хлора. Основная форма поступления в организм – хлорид натрия.

    презентация [942,9 K], добавлен 09.12.2012

    Основные способы разложения танталитовых и колумбитовых концентратов 60-70 % плавиковой кислотой при нагревании. Разложение лопаритовых концентратов методом хлорирования и сернокислотным способом. Получение компактных металлических тантала и ниобия.

    курсовая работа [25,1 K], добавлен 07.03.2015

    Общая структура, физико-химические свойства хлорофилла. История его открытия. Выделение чистых зеленых пигментов хроматографическим методом. Функции хлорофилла в фотосинтетическом аппарате. Особенности его применения в пищевой промышленности и медицине.

    Реферат: Свойства металлов. Тантал.

    Ижевск. ИжГТУ. 2009год. 24 стр. Преподаватель Кибенко В.Д.
    Содержание.Введение
    .1.МЕТАЛЛЫ.Основные свойства металлов. Кристаллическое строение металлов.Металловедение.Факторы влияющие на пластичность металлов.Разрушение металлов.Повышение качества металлов
    .2. ТАНТАЛ.Общие сведения.Получение тантала.Свойства тантала.Свойства химических соединений с танталом.Минералы, руды и рудные концентраты тантала.Получение компактного тантала.Обработка тантала давлением. Области применения тантала.Заключение.Список литературы.

    Вторичная переработка металлов

    • формат docx
    • размер 56.1 КБ
    • добавлен 15 июля 2011 г.

    Работа выполнена по специальности химия для 4 курса. 24 стр Содержание: Введение Вторичная переработка металлов Виды металлолома Переработка черного лома Переработка цветных металлов Переработка цветных и редких металлов Переработка отходов золота, серебра и платиновых металлов Выводы

    Закономерности деформации полимеров в высокоэластическом состоянии

    • формат pdf
    • размер 1.04 МБ
    • добавлен 13 мая 2011 г.

    Реферат. - Волгоград, ВолгГТУ, 2005. - 36 с. Кафедра "Химия и технология переработки эластомеров". Реферат по курсу: Структура и свойства полимеров и композиций из них Введение Кинетическая теория высокоэластичности Уравнения деформации эластомеров и экспериментальные данные Термодинамика высокоэластической деформации Список используемой литературы

    Коррозия металлов

    • формат doc
    • размер 39.64 КБ
    • добавлен 20 июня 2009 г.

    Введение. Коррозия металла. Скорость коррозии и классификация агрессивных сред. Виды коррозии металлов. Атмосферная коррозия. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия. Потенциал. Термодинамика электрохимической коррозии металлов. Схема процесса электрохимической коррозии металлов. Гомогенные и гетерогенные пути электрохимической коррозии. Анодные процессы при электрохимической коррозии металлов. Коррозия металла с кислородной деполяризацие.

    Полимеры. Свойства и методы исследования

    • формат pdf
    • размер 326.67 КБ
    • добавлен 01 июня 2011 г.

    Реферат. - Владимир, ВлГУ, 2010. - 26 с. Кафедра "Полимерных материалов". Введение Свойства полимеров: механические свойства теплофизические свойства химические свойства электрические свойства технологические свойства Пластмассы: полистирол полиэтилен фторпласт полиимид эпоксидные смолы Список литературы

    Получение и применение алкилсиланов в органической химии

    • формат doc
    • размер 163.5 КБ
    • добавлен 29 марта 2011 г.

    БГУ химфак. Введение. Свойства алкилсиланов. Способы получения алкилсиланов. Получение алкилсиланов взаимодействием металлоорганических соединений с алкилхлорсиланами. Получение алкилсиланов взаимодействием гидридов металлов с алкилсиланов. Получение алкилхлорсиланов каталитическим диспропорционированием соединений, содержащих алкилгидридсилановый фрагмент. Получение алкилсиланов гидрированием алкилхлорсиланов и тетраалкилсиланов. Получение алкил.

    Предельные спирты

    • формат doc
    • размер 368 КБ
    • добавлен 10 июня 2011 г.

    Реферат - Предназначен для студентов ВУЗов Одноатомные спирты (способы получения, свойства, применение) Галогензамещенные спирты (галогенгидрины) Двухатомные спирты, или гликоли (способы получения, свойства, применение) Трехатомные спирты (способы получения, свойства, применение) Четырехатомные, пятиатомные и шестиатомные спирты. Вопросы для самоконтроля Тесты Приложение

    Реферат по химии. Полупроводниковые материалы и их свойства

    • формат doc, txt
    • размер 245.43 КБ
    • добавлен 26 января 2011 г.

    Современные способы защиты материалов от коррозии и их роль в защите конструкций и городских коммуникаций

    • формат doc
    • размер 207 КБ
    • добавлен 31 марта 2010 г.

    В данной курсовой работе я рассмотрела понятие коррозии, наиболее распространенные виды коррозии. Коррозия металлов - разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при котором металл переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства. Наибольшее внимание я уделила методам защиты металлов от коррозии. Вот наиболее распространенные: Защитные пленки (нанесение на поверхность металла защитных пле.

    Углеродные материалы

    • формат doc
    • размер 299.5 КБ
    • добавлен 26 марта 2011 г.

    Химические свойства металлов и неметаллов

    • формат doc
    • размер 21.12 КБ
    • добавлен 02 ноября 2011 г.

    ОГАУ. Реферат на тему: Химические свойства металлов и неметаллов. Введение. Простые вещества. Простые вещества – металлы. Характерные химические свойства металлов. Простые вещества – неметаллы. Характерные химические свойства неметаллов. Сходства и различия. Заключение. Список литературы.

    Тантал — светло-серый металл со слегка синеватым оттенком. По тугоплавкости (температура плавления около 3000°С) он уступает лишь вольфраму и рению. Высокая прочность и твердость сочетаются в нем с отличными пластическими характеристиками. Чистый тантал хорошо поддается различной механической обработке, легко штампуется, перерабатывается в тончайшие листы (толщиной около0,04 миллиметра) и проволоку.
    Тантал имеет кубическую объемноцентрированную решетку а = 3,296 Å; атомный радиус 1,46 Å, ионные радиусы Та2+ 0,88 Å, Та5+ 0,66 Å; плотность 16,6 г/см3 при 20 °С; tпл 2996 °С; tкип 5300 °С; удельная теплоемкость 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 коэффициентлинейного 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. Тантал парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость 0,849·10-6 (18 °С). Чистый тантал - пластичный металл, обрабатывается давлением на холоду без значительного наклепа. Его можно деформировать со степенью обжатия 99% без промежуточного отжига.Переход Тантала из пластичного в хрупкое состояние при охлаждении до -196 °С не обнаружен.
    Свойства тантала в большой степени зависят от его чистоты; примеси водорода, азота, кислорода и углерода делают металл хрупким.

    Ниобий — блестящий серебристо-серый металл. Кристаллическая решетка ниобия объемноцентрированная кубическая с параметром а = 3,294Å. Плотность 8,57 г/см3 (20 °С); tпл 2500 °С; tкип4927 °С; давление пара (в мм рт. ст.; 1 мм рт. ст.= 133,3 н/м2) 1·10-5 (2194 °С), 1·10-4 (2355 °С), 6·10-4 (при tпл), 1·10-3 (2539 °С). Теплопроводность в вт/(м·К) при 0°С и 600 °С соответственно 51,4 и 56,2, то же в кал/(см·сек·°С) 0,125 и 0,156. Удельное объемное электрическое сопротивление при 0°С 15,22·10-8 Ом·м (15,22·10-6 Ом·см). Температура перехода в сверхпроводящее состояние 9,25 К. Ниобийпарамагнитен. Работа выхода электронов 4,01 эв.
    Чистый ниобий легко обрабатывается давлением на холоде и сохраняет удовлетворительные механические свойства при высоких температурах. Его предел прочности при 20 и 800 °С соответственно равен 342 и 312 Мн/м2, то же в кгс/мм2 34,2 и 31,2; относительное удлинение при 20 и 800 °С соответственно 19,2 и 20,7%. Твердость чистого ниобия по Бринеллю 450,технического 750-1800 Mн/м2.
    Примеси некоторых элементов, особенно водорода, азота, углерода и кислорода, сильно ухудшают пластичность и повышают твердость ниобия. Этот метал можно прокатать в тонкую фольгу. Но, как и в случае с титаном, танталом и некоторыми другими металлами, пластичным является только металл не содержащий примесей кислорода, азота и других неметаллов. Эти примеси делают ниобийхрупким и ломким.
    2 Химические свойства
    2.1 Ниобий
    Один из распространенных методов получения ниобия — восстановление гептафторониобата калия натрием:

    K2NbF7 + 5Na = Nb + 2KF + 5NaF

    Получить металл можно взаимодействием рассчитанных количеств карбида и Nb2О5 при 1600—1800° в вакууме:

    Nb2О6 + 5NbC = 7Nb + 5СО

    Черновой ниобий переплавляют далее в электронно-лучевой печи.Металлы-восстановители (натрий, магний и др.) восстанавливают пентахлорид ниобия:

    NbCl6 + 5Na = Nb + 5NaCl + 300 ккал

    2NbCl6 + 5Mg = 2Nbg+ 5MgCl2 + 385 ккал

    Ниобий можно получить также водородным восстановлением пентахлорида ниобия и термическим разложением пентаиодида ниобия методом. Производят ниобий и электролизом V205 из расплавленной ванны (смесь K2NbF7, KF, КСl). Компактный металл из порошка получают прессованиемего и дальнейшим спеканием при высокой температуре, переплавкой в вакуумной электродуговой печи или электронным пучком в вакууме.
    Ниобий в высокой степени сопротивляется действию многих реактивов. Компактный металл стоек па воздухе даже при слабом нагревании, так как быстро покрывается тонким защитным слоем окисла. Ниобий способен поглощать газы: водород.

    Читайте также: