← К таблице
Ta 73

Тантал (Ta)

Переходный металл
Период: 6 Группа: 5 Блок: s

Твердое вещество

Стандартный атомный вес

180.94788 u

Электронная конфигурация

[Xe] 6s2 4f14 5d3

Температура плавления

3016.85 °C (3290 K)

Температура кипения

5457.85 °C (5731 K)

Плотность

1.640000e+4 kg/m³

Степени окисления

−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5

Электроотрицательность (Полинг)

1.5

Энергия ионизации (1-я)

Год открытия

1802

Атомный радиус

145 pm

Дополнительно

Происхождение названия От царя Тантала из греческой мифологии, отца Ниобы.
Страна открытия Швеция
Первооткрыватели Андерс Экеберг

Тантал — плотный, тугоплавкий переходный металл группы 5, тесно связанный в геологическом и химическом отношении с ниобием. Он примечателен исключительной коррозионной стойкостью, очень высокой температурой плавления и стабильной оксидной плёнкой с высокой диэлектрической проницаемостью, образующейся на его поверхности. Большая часть природного тантала — это ¹⁸¹Ta, с небольшой долей долгоживущего ядерного изомера ¹⁸⁰ᵐTa. Его химия определяется преимущественно степенью окисления +5.

Тантал — серый, тяжелый и очень твердый металл. В чистом виде он пластичен и может быть вытянут в тонкую проволоку, которая используется в качестве нити для испарения металлов, таких как алюминий. Тантал почти полностью инертен к химическому воздействию при температурах ниже 150°C и подвергается действию только плавиковой кислоты, кислых растворов, содержащих фторид-ион, и свободного триоксида серы. Щелочи действуют на него лишь медленно. При высоких температурах тантал становится значительно более реакционноспособным. Температура плавления этого элемента превышается только вольфрамом и рением. Тантал используют для изготовления различных сплавов с желательными свойствами, такими как высокая температура плавления, высокая прочность, хорошая пластичность и т. д. Тантал обладает хорошей способностью к «геттерированию» при высоких температурах, а пленки оксида тантала стабильны и обладают хорошими выпрямляющими и диэлектрическими свойствами.

Название происходит от греческого мифологического персонажа Тантала, который был низвергнут в Аид, область потерянных душ, где он стоял по подбородок в воде, которая отступала всякий раз, когда он пытался пить, и под ветвями с плодами, которые отодвигались всякий раз, когда он пытался сорвать их плоды. Это название было выбрано из-за нерастворимости тантала в кислотах; таким образом, находясь в среде кислот, он не способен вступать с ними в какую-либо реакцию. Тантал был открыт шведским химиком и минералогом Андерсом-Густавом Экебергом в 1802 году.

Тантал был открыт Андерсом Густавом Экенбергом, шведским химиком, в 1802 году в минералах, полученных из Итербю, Швеция. Многие ученые считали, что он открыл лишь аллотропную модификацию ниобия, элемента, химически сходного с танталом. Вопрос был окончательно решен в 1866 году, когда Жан Шарль Галиссар де Мариньяк, швейцарский химик, доказал, что тантал и ниобий — два различных элемента. Первые относительно чистые образцы тантала были получены в 1907 году. Сегодня тантал в основном получают из минералов колумбита ((Fe, Mn, Mg)(Nb, Ta)2O6), танталита ((Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6) и эвксенита ((Y, Ca, Er, La, Ce, U, Th)(Nb, Ta, Ti)2O6).

Назван в честь Тантала, греческого мифологического персонажа, отца Ниобы. Открыт в 1802 году Экебергом, однако многие химики считали ниобий и тантал идентичными элементами до тех пор, пока Роу в 1844 году и Мариньяк в 1866 году не показали, что ниобиевая и танталовая кислоты — две разные кислоты. Ранние исследователи выделяли лишь нечистый металл. Первый относительно чистый ковкий тантал был получен фон Болтоном в 1903 году. Тантал встречается главным образом в минерале колумбит-танталит.

Изображения

Свойства

Физические

Атомный радиус (эмпир.)
145 pm
Ковалентный радиус
170 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса
217 pm
Металлический радиус
134 pm
Плотность
Молярный объём
0.0109 L/mol
Агрегатное состояние (НУ)
solid
Температура плавления
3016.85 °C
Температура кипения
5457.85 °C
Теплопроводность
57.5 Вт/(м·К)
Удельная теплоёмкость
0.14 Дж/(г·К)
Молярная теплоёмкость
25.36 Дж/(моль·К)
Кристаллическая структура
bcc

Химические

Электроотрицательность (Полинг)
1.5
Электроотрицательность (Аллен)
1.34
Сродство к электрону
Энергия ионизации (1-я)
Энергия ионизации (2-я)
Энергия ионизации (3-я)
Энергия ионизации (4-я)
Энергия ионизации (5-я)
Степени окисления
−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
Валентные электроны
5
Электронная конфигурация

Термодинамические

Теплота плавления
0.37902265 eV
Теплота парообразования
7.804322 eV
Теплота возгонки
8.104887 eV
Теплота атомизации
8.104887 eV
Энтальпия атомизации

Ядерные

Протоны
73
Нейтроны
108
Известные изотопы
40
Стабильные изотопы
1
Наиболее стабильный изотоп
Ta-181
Год открытия
1802

Распространённость

Распространённость (земная кора)
2 мг/кг
Распространённость (океан)

Кристаллическая структура

Параметр решётки a
331 pm

Электронная структура

Электронов на оболочке
2, 8, 18, 32, 11, 2

Идентификаторы

Номер CAS
7440-25-7
Термный символ
InChI
InChI=1S/Ta
InChI Key
GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N

Электронная конфигурация Измерено

Заряд иона
Протоны 73
Электроны 73
Заряд Нейтральный
Конфигурация Ta: 4f¹⁴ 5d³ 6s²
Электронная конфигурация
Измерено
[Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d³ 6s²
Орбитальная диаграмма
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
2/2
4d
10/10
5p
6/6
6s
2/2
4f
14/14
5d
3/10 3↑
Всего электронов: 73 Неспаренных: 3 ?

Модель атома

Протоны 73
Нейтроны 108
Электроны 73
Массовое число 181
Стабильность Стабильный

Изотопы меняют число нейтронов, массу и стабильность — но не электронную конфигурацию нейтрального атома.

Схематическая модель атома, не в масштабе.

Атомный отпечаток

Спектр испускания / поглощения

0 / 0 (0 0 с интенсивностью)
Измерено
Испускание Видимый: 380–750 нм

Распределение изотопов

18199.9880%Массовое числоПриродная распространённость (%)
Массовое числоАтомная масса (а.е.м.)Природная распространённостьПериод полураспада
181 Стабильный180,9479958 ± 0,00000299.9880%Стабильный
Измерено

Фазовое состояние

1 атм / 101,325 кПа
Твёрдое 25 °C (298.15 K)

Причина: на 2991.8 °C ниже точки плавления (3016.85 °C)

Температура плавления 3016.85 °C
Температура кипения 5457.85 °C
Ниже точки плавления на 2991.8 °C
0 K Текущая температура: 25 °C 6000 K
Шкала фаз

Схематично, не в масштабе

Твёрдое
Жидкое
Газообразное
Плавление
Кипение
25°C
Твёрдое
Жидкое
Газообразное
Текущая

Точки фазовых переходов

Температура плавления Литература
3016.85 °C
Температура кипения Литература
5457.85 °C
Текущая фаза Расчёт
Твёрдое

Энергии переходов

Теплота плавления Литература
0.37902265 eV

Энергия для плавления 1 моля при tплав

Теплота испарения Литература
7.804322 eV

Энергия для испарения 1 моля при tкип

Теплота возгонки Литература
8.104887 eV

Энергия для возгонки 1 моля при tвозг

Плотность

Справочная плотность Литература
1.640000e+4 kg/m³

При нормальных условиях

Текущая плотность Расчёт
1.640000e+4 kg/m³

При нормальных условиях

Атомные спектры

Показано 10 из 73 Атомные спектры. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).

Состав спектральных линий ?

ИонЗарядВсего линийВероятности переходовОбозначения уровней
Ta I 0526200510
Ta II +1141013
Ta IV +38300
Ta V +41200
NIST спектральные линии →

Состав энергетических уровней ?

IonЗарядУровни
Ta I 0301
Ta II +1134
Ta III +22
Ta IV +32
Ta V +42
Ta VI +52
Ta VII +62
Ta VIII +72
Ta IX +82
Ta X +92
NIST энергетические уровни →
73 Ta 180.94788

Tantalum — Визуализатор атомных орбиталей

[Xe]6s24f145d3
Уровни энергии 2 8 18 32 11 2
Степени окисления -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
HOMO 5d n=5 · l=2 · m=-2
Tantalum — превью визуализатора атомных орбиталей
Three.js загружается только по запросу
73 Ta 180.94788

Tantalum — Визуализатор кристаллической структуры

Body-Centered Cubic · Pearson cI2
Экспериментальные
Pearson cI2
Коорд. № 8
Упаковка 68.000%
Tantalum — превью визуализатора кристаллической решётки
Three.js загружается только по запросу

Ионные радиусы

ЗарядКоординацияСпинРадиус
+36N/A72 пм
+46N/A68 пм
+56N/A64 пм
+57N/A69 пм
+58N/A74 пм

Соединения

Ta
180.948 а.е.м.
Ta
181.950 а.е.м.
Ta
179.947 а.е.м.
Ta
177.946 а.е.м.
Ta
185.959 а.е.м.
Ta
183.954 а.е.м.
Ta+5
180.948 а.е.м.
Ta
175.945 а.е.м.
Ta
176.944 а.е.м.
Ta
172.944 а.е.м.
Ta
178.946 а.е.м.
Ta
184.956 а.е.м.
Ta
173.945 а.е.м.
Ta
171.945 а.е.м.
Ta
174.944 а.е.м.
Ta
182.951 а.е.м.
Ta+2
180.948 а.е.м.
Ta
180.948 а.е.м.

Изотопы (1)

Массовое числоАтомная масса (а.е.м.)Природная распространённостьПериод полураспадаРежим распада
181 Стабильный180,9479958 ± 0,00000299.9880% ± 0.0003%Стабильный
stable
181 Стабильный
Атомная масса (а.е.м.) 180,9479958 ± 0,000002
Природная распространённость 99.9880% ± 0.0003%
Период полураспада Стабильный
Режим распада
stable

Расширенные свойства

Ковалентные радиусы (расш.)

Ковалентный радиус (Пюккё)
 
Ковалентный радиус (Пюккё, двойная связь)
 
Ковалентный радиус (Пюккё, тройная связь)
 

Радиусы Ван-дер-Ваальса

Batsanov
 
Alvarez
 
UFF
 
MM3
 

Атомные и металлические радиусы

Атомный радиус (Рам)
 
Металлический радиус (C12)
 

Шкалы нумерации

Mendeleev
Pettifor
Glawe

Шкалы электроотрицательности

Ghosh
Miedema
Gunnarsson–Lundqvist
Robles–Bartolotti

Поляризуемость и дисперсия

Дипольная поляризуемость
 
Дипольная поляризуемость (погр.)
 
C₆ (Gould–Bučko)
 

Параметры Мидемы

Молярный объём Мидемы
 
Электронная плотность Мидемы

Риск поставок и экономика

Концентрация производства
Относительный риск поставок
Распределение запасов
Политическая стабильность (топ-производитель)
Политическая стабильность (топ-запасы)

Фазовые переходы и аллотропы

Температура плавления3290.15 K
Температура кипения5728.15 K

Категории степеней окисления

+5 main
−1 extended
+1 extended
+3 extended
+4 extended
+2 extended
0 extended
−3 extended

Расширенные справочные данные

Константы экранирования (14)
nОрбитальσ
1s1.4163
2p4.4136
2s19.0702
3d13.5589
3p21.1996
3s21.9085
4d36.676
4f39.5296
4p34.2652
4s33.2412
Детализация кристаллических радиусов (5)
ЗарядCNСпинrcrystal (pm)Источник
3VI86estimated,
4VI82estimated,
5VI78
5VII83
5VIII88
Режимы распада изотопов (52)
ИзотопРежимИнтенсивность
155p100%
156p71%
156B+29%
157A96.6%
157p3.4%
157B+
158A100%
158B+
159B+66%
159A34%
Факторы рассеяния X‑лучей (716)
Энергия (eV)f₁f₂
103.16064
10.11523.23709
10.23173.31539
10.34963.39558
10.46883.47772
10.58943.56683
10.71143.65875
10.83483.75304
10.95963.84976
11.08593.94897

Дополнительные данные

Sources

Sources of this element.

Tantalum ores are found in Australia, Brazil, Mozambique, Thailand, Portugal, Nigeria, Zaire, and Canada.

Источники (1)

Production

Production of this element (from raw materials or other compounds containing the element).

Separation of tantalum from niobium requires several complicated steps. Several methods are used to commercially produce the element, including electrolysis of molten potassium fluorotantalate, reduction of potassium fluorotantalate with sodium, or reacting tantalum carbide with tantalum oxide. Twenty five isotopes of tantalum are known to exist. Natural tantalum contains two isotopes.

Источники (1)

Источники

(9)
3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Tantalum

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

Примечание к лицензии: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Tantalum

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

Примечание к лицензии: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Tantalum

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Tantalum

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Tantalum

This section provides all form of data related to element Tantalum.

9 PubChem Elements
Tantalum

The element property data was retrieved from publications.

Последнее обновление:

Данные проверены:

Содержимое проверено на основе последних научных данных.