钽

钽（tan），英文名是Tantalum ，化学式是Ta，金属元素，原子序数是73，主要存在于钽铁矿中，同铌共生。钽的硬度适中，富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小。钽有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性。无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。可用来制造蒸发器皿等，也可做电子管的电极、整流器、电解电容。医疗上用来制成薄片或细线，缝补破坏的组织。虽然钽的抗腐蚀性很强，但是其抗腐蚀性是由于表面生成稳定的五氧化二钽（Ta2O5）保护膜.

冶炼方法：钽铌矿中常伴有多种金属，钽冶炼的主要步骤是分解精矿，净化和分离钽、铌，以制取钽、铌的纯化合物，最后制取金属。

矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法〔常用的萃取剂为甲基异丁基酮(MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步结晶法和离子交换法。

分离：首先将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中，同时铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很复杂的强酸性溶液。钽铌浸出液用甲基异丁基酮萃取钽铌同时萃入有机相中,用硫酸溶液洗涤有机相中的微量杂质，得到纯的含钽铌的有机相洗液和萃余液合并,其中含有微量钽铌和杂质元素，是强酸性溶液，可综合回收。纯的含钽铌的有机相用稀硫酸溶液反萃取铌得到含钽的有机相。铌和少量的钽进入水溶液相中然后再用甲基异丁基酮萃取其中的钽,得到纯的含铌溶液。纯的含钽的有机相用水反萃取就得到纯的含钽溶液。反萃取钽后的有机相返回萃取循环使用。纯的氟钽酸溶液或纯的氟铌酸溶液同氟化钾或氯化钾反应分别生成氟钽酸钾(K2TaF7)和氟铌酸钾(K2NbF7)结晶，也可与氢氧化铵反应生成氢氧化钽或氢氧化铌沉淀。钽或铌的氢氧化物在900～1000℃下煅烧生成钽或铌的氧化物。

①金属钽粉可采用金属热还原（钠热还原）法制取。在惰性气氛下用金属钠还原氟钽酸钾：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反应在不锈钢罐中进行，温度加热到900℃时,还原反应迅速完成。此法制取的钽粉，粒形不规则，粒度细，适用于制作钽电容器。金属钽粉亦可用熔盐电解法制取：用氟钽酸钾、氟化钾和氯化钾混合物的熔盐做电解质把五氧化二钽(Ta2O5)溶于其中，在750℃下电解,可得到纯度为99.8～99.9%的钽粉。

②用碳热还原Ta2O5亦可得到金属钽。还原一般分两步进行:首先将一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氢气氛中于1800～2000℃下制成碳化钽(TaC)，然后再将TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物真空还原成金属钽。金属钽还可采用热分解或氢还原钽的氯化物的方法制取。致密的金属钽可用真空电弧、电子束、等离子束熔炼或粉末冶金法制备。高纯度钽单晶用无坩埚电子束区域熔炼法制取。

钽所具有的特性，使它的应用领域十分广阔。在制取各种无机酸的设备中，钽可用来替代不锈钢，寿命可比不锈钢提高几十倍。此外，在化工、电子、电气等工业中，钽可以取代过去需要由贵重金属铂承担的任务，使所需费用大大降低。 钽被制造成了电容装备到军用设备中。美国的军事工业异常发达，是世界最大军火出口商。世界上钽金属的产量一半被用在钽电容的生产上，美国国防部后勤署则是钽金属最大的拥有者，曾一度买断了世界上三分之一的钽粉。

钽铁矿产于花岗岩伟晶岩中，常与绿柱石、铌钇矿、钠花石、锂辉石、磷铝石等共生。矿物含五氧化二钽41%～84%，五氧化二铌2.0%～40%。是提取钽铌的重要矿物。纯...[查看全部]

化学符号Ta，钢灰色金属，在元素周期表中属VB族，原子序数73，原子量180.9479，体心立方晶体，常见化合价为+5。钽的硬度较低，并与含氧量相关，普通纯钽，退火态的维氏硬度仅有140HV。它的熔点高达2995℃ ，在单质中，仅次于碳，钨，铼和锇，位居第五。钽富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小。每升高一摄氏度只膨胀百万分之六点六。除此之外，它的韧性很强，比铜还要优异。

CAS号：7440-25-7 

系列：过渡金属。

相对原子质量：180.947 88 (12C = 12.0000)

密度16650 kg/m3 16.654 g/cm3

硬度6.5

元素分区5族,6,d

颜色： 蓝灰色

价电子排布：[氙]4f5d6s

原子体积:(立方厘米/摩尔)

10.90

元素在海水中的含量:(ppm)

0.000002

地壳中含量： 1（ppm）

氧化态：

Main Ta+5

Other Ta-3, Ta-1, Ta+1, Ta+2, Ta+3

晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。

晶胞参数：

a = 330.13 pm

b = 330.13 pm

c = 330.13 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

维氏硬度（电弧熔炼并冷作硬化）：230HV 

维氏硬度（再结晶退火）：140HV 

维氏硬度（经一次电子束熔炼）：70HV 

维氏硬度（经二次电子束熔炼）：45-55HV 

熔点：2995℃ 

声音在其中的传播速率：（m/S） 3400

电离能 (kJ /mol)

M - M+ 761

M+ - M2+ 1500

M2+ - M3+ 2100 M3+ - M4+ 3200

M4+ - M5+ 4300

发现人：1802年由瑞典化学家安德斯·古斯塔法·埃克博格发现。

元素命名： 埃克博格根据古希腊神话中中第比斯

钽铁矿产于花岗岩伟晶岩中，常与绿柱石、铌钇矿、钠花石、锂辉石、磷铝石等共生。矿物含五氧化二钽41%～84%，五氧化二铌2.0%～40%。是提取钽铌的重要矿物。纯的钽铁矿是少见的，常常有些铌，与铌铁矿是一个系列，铌铁矿是矿物系列另一端成员。当纯的时候，钽铁矿的比重是7.9，随铌含量增加而减少。钽铁矿可以根据很高的比重、黑色和一组完全的解理辨认出来，钽铁矿和铌铁矿产在花岗岩及有关的伟晶岩中，与黑钨矿、锡石、细晶石共生。钽是抗酸腐蚀的金属，用于化学装置上，外科手术的胪骨固定片和缝针，用在电子管中和工具钢中。

钽铁矿晶形沿(010)成板状、厚板状，沿(001)成短柱状，有时沿(131)发育成柱状双锥，(010)晶面及柱面可见纵纹。解理一般不明显，断口不规则，性脆，硬度6.5，相对密度6.25～7.90，矿物具中等电磁性。矿物颜色为黑色至褐黑色，条痕暗红色、黑色至褐色，钽锰矿颜色较浅，可见黄棕色，金属光泽至半金属光泽，不透明。钽铁矿不溶于HCI和硝酸。，矿物粉末长时间在沸腾的浓硫酸；中部分溶解，溶于HF和硝酸。将矿物粉末与硫酸氢钾按1:10混合熔融后溶于5%硫酸中，加3%丹宁溶液，溶液显黄色。

钽铁矿有时与黑钨矿、深色锡石、褐帘石等相混。钽铁矿解理不明显可与黑钨矿区别，条痕色较深可与褐帘石区别。锡石通常不具电磁性和条痕色较浅。钽铁矿一般相对密度较大，可用以区别疑似矿物。

钽铁矿主要产于花岗伟晶岩中，也见于钠长石化、云英岩化花岗岩里，如英国、加拿大、巴西、马达加斯加、澳大利亚和我国新疆、江西等地。工业上是提取铌钽等稀有元素的重要原料；很少用作宝石，用作宝石时多磨制成弧面型宝石，供收藏。

17世纪中叶，在北美洲发现的一种很重的黑色矿物质（钽的密度为16.68g/cm³），送到了英国博物馆保管。过了约150年，直至1801年，英国化学家查理斯·哈契特(C.Hatchett，1765-1847)接受了英国博物馆的这种矿石的分析任务，从其中发现了一种新元素并把它命名为钶元素(Columbium，后改名为铌)，这是为了纪念该矿物质最早被发现的地方--哥伦比亚。

1802 年，瑞典化学家安德斯·古斯塔夫·埃克伯格(A.G.Ekaberg，1767-1813)在分析斯堪的那维亚半岛的一种矿物(铌钽矿)时，使它们的酸生成氟化复盐后，进行再结晶，从而发现了新元素，他参照希腊神话中宙斯神的儿子坦塔拉斯(Tantalus)的名字，将这个元素命名为Tantalum（钽）。

由于钶和钽的性质非常相似，人们曾一度认为它们是同一种元素。1809年，英国化学家威廉·海德·沃拉斯顿(William Hyde Wollaston)对钽和钶的氧化物分别做了对比，虽然得出不同的密度值，但他认为两者是完全相同的物质。

到1844年，德国化学家罗塞(Heinrich Rose,1795-1864)，驳斥钽和钶是同种元素的结论，并通过化学方法判明了它们是两种不同的元素。他以希腊神话中坦塔洛斯的女儿尼俄伯(Niobe，泪水女神)和儿子珀罗普斯(Pelops)把这两种元素分别命名为"Niobium"和"Pelopium"。

1864年，克利斯蒂安·威廉·布隆斯特兰(Christian Wilhelm Blomstrand)、亨利·爱丁·圣克莱尔·德维尔和路易·约瑟夫·特罗斯特(Louis Joseph Troost)明确证明了钽和铌是两种不同的化学元素，并确定了一些相关化合物的化学公式。

同年，德马里尼亚在氢气环境中加热氯化钽，从而经还原反应首次制成钽金属。早期炼成的钽金属都含有较多的杂质。Werner von B