Ta 73

Тантал (Ta)

Переходный металл
Период: 6 Группа: 5 Блок: d

Твердое вещество

Стандартная относительная атомная масса

180,94788 u

Электронная конфигурация

[Xe] 6s2 4f14 5d3

Температура плавления

3016,85 °C

Температура кипения

5457,85 °C

Плотность

1,64e+4 kg/m³

Степени окисления

−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5

Электроотрицательность (по Полингу)

1,5

Энергия ионизации (1-я)

7,549571 eV

Год открытия

1802

Атомный радиус

145 pm

Подробные сведения

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 свойства

Атомный радиус (эмпирический)
145 pm Сравнить Атомный радиус (эмпирический) у всех элементов →
Ковалентный радиус
170 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
Ван-дер-ваальсов радиус
217 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
Металлический радиус
134 pm Сравнить Металлический радиус у всех элементов →
Плотность
1,64 × 104 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
Молярный объём
0,0109 L/mol
Фаза при стандартных температуре и давлении
Твёрдое вещество Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
Температура плавления
3016,85 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
Температура кипения
5457,85 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
Теплопроводность
57,5 Вт/(м·К) Сравнить Теплопроводность у всех элементов →
Удельная теплоёмкость
0,14 Дж/(г·К) Сравнить Удельная теплоёмкость у всех элементов →
Молярная теплоёмкость
25,36 Дж/(моль·К) Сравнить Молярная теплоёмкость у всех элементов →
Кристаллическая структура
Объёмно-центрированная кубическая Сравнить Кристаллическая структура у всех элементов →

Химические свойства

Электроотрицательность (по Полингу)
1,5 Сравнить Электроотрицательность (по Полингу) у всех элементов →
Электроотрицательность (по Аллену)
1,34
Сродство к электрону
0,322 eV
Энергия ионизации (1-я)
7,549571 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (2-я)
16,200056 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (3-я)
23,10008 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (4-я)
35,00012 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (5-я)
48,272166 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
Степени окисления
−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
Валентные электроны
5 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
Электронная конфигурация
[Xe] 6s2 4f14 5d3

Термодинамические свойства

Теплота плавления
0,37902265 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
Теплота испарения
7,804322 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
Теплота сублимации
8,104887 eV
Теплота атомизации
8,104887 eV
Энтальпия атомизации
8,104887 eV

Ядерные свойства

Протоны
73 Сравнить Протоны у всех элементов →
Нейтроны
108 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
Известные изотопы
40 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
Стабильные изотопы
1 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
Наиболее стабильный изотоп
Ta-181
Год открытия
1802

Распространённость

Содержание в земной коре
2 мг/кг Сравнить Содержание в земной коре у всех элементов →
Содержание в океане
2 × 10−6 мг/л Сравнить Содержание в океане у всех элементов →

Кристаллическая структура

Параметр решётки a
331 pm

Электронная структура

Электроны по оболочкам
2, 8, 18, 32, 11, 2 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →

Идентификаторы

Номер CAS
7440-25-7 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
Символ терма
4F3/2
InChI
InChI=1S/Ta
Ключ InChI
GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N

Электронная конфигурация Измеренные

Заряд иона
Протоны 73
Электроны 73
Заряд Нейтральный атом
Конфигурация Ta: 4f¹⁴ 5d³ 6s²
Электронная конфигурация
Измеренные
[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 Неспаренные: 3 ?

Модель атома

Протоны 73
Нейтроны 108
Электроны 73
Массовое число 181
Стабильность Стабильный

Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.

Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.

Атомный отпечаток

Спектр излучения / поглощения

0 / 0 (0 0 с интенсивностью)
Измеренные
Излучение Видимый диапазон: 380–750 нм

Распределение изотопов

18199,9880%Массовое числоСодержание в природе (%)
Массовое числоАтомная масса (а. е. м.)Содержание в природеПериод полураспада
181 Стабильный180,9479958 ± 0,00000299,9880%Стабильный
Измеренные

Фаза / агрегатное состояние

1 атм / 101,325 кПа
Твёрдое вещество 25 °C (298,15 К)

Причина: на 2991,8 °C ниже температуры плавления (3016,85 °C)

Температура плавления 3016,85 °C
Температура кипения 5457,85 °C
Ниже температуры плавления на 2991,8 °C
0 К Текущая температура: 25 °C 6000 К
Шкала фазовых состояний

Схематично, без соблюдения масштаба

Твёрдое вещество
Жидкость
Газ
Плавление
Кипение
25°C
Твёрдое вещество
Жидкость
Газ
Текущее значение

Температуры фазовых переходов

Температура плавления Из литературы
3016,85 °C
Температура кипения Из литературы
5457,85 °C
Текущая фаза Расчётные
Твёрдое вещество

Энергии переходов

Теплота плавления Из литературы
0,37902265 eV

Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления

Теплота испарения Из литературы
7,804322 eV

Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения

Теплота сублимации Из литературы
8,104887 eV

Энергия, необходимая для сублимации 1 моль вещества при температуре сублимации

Плотность

Справочная плотность Из литературы
1,64e+4 kg/m³

При стандартных условиях

Текущая плотность Расчётные
1,64e+4 kg/m³

При стандартных условиях

Атомные спектры

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

Данные о спектральных линиях ?

ИонЗарядВсего линийВероятности переходовОбозначения уровней
Ta I 0526200510
Ta II +1141013
Ta IV +38300
Ta V +41200
Данные NIST о спектральных линиях →

Данные об энергетических уровнях ?

ИонЗарядУровни
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
Данные NIST об энергетических уровнях →
73 Ta 180.94788

Тантал — Визуализатор атомных орбиталей

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

Тантал — Визуализатор кристаллической структуры

Объёмно-центрированная кубическая · Символ Пирсона cI2
Экспериментальные
Символ Пирсона cI2
Коорд. число 8
Коэффициент упаковки 68.000%
Тантал — предварительный просмотр визуализатора кристаллической структуры
Three.js загружается только по запросу

Ионные радиусы

ЗарядКоординацияСпинРадиус
+36Нет данных72 пм
+46Нет данных68 пм
+56Нет данных64 пм
+57Нет данных69 пм
+58Нет данных74 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.)Содержание в природеПериод полураспадаТип распада
181 Стабильный180,9479958 ± 0,00000299,9880% ± 0,0003%Стабильный
stable
181 Стабильный
Атомная масса (а. е. м.) 180,9479958 ± 0,000002
Содержание в природе 99,9880% ± 0,0003%
Период полураспада Стабильный
Тип распада
stable

Расширенные данные о свойствах

Ковалентные радиусы (расширенные данные)

Ковалентный радиус (по Пююккё)
146 pm
Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
126 pm
Ковалентный радиус (по Пююккё, тройная связь)
119 pm

Ван-дер-ваальсовы радиусы

Batsanov
220 pm
Alvarez
253 pm
UFF
317 pm
MM3
243 pm

Атомные и металлические радиусы

Атомный радиус (по Раму)
258 pm
Металлический радиус (КЧ 12)
146 pm

Шкалы нумерации

Mendeleev
49
Pettifor
53
Glawe
52

Шкалы электроотрицательности

Ghosh
0
Miedema
4
Gunnarsson–Lundqvist
5
Robles–Bartolotti
4

Поляризуемость и дисперсия

Дипольная поляризуемость
74 a.u.
Дипольная поляризуемость (неопределённость)
20 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
887 Ha·Bohr6

Параметры Мидемы

Молярный объём по Мидеме
10,81 cm3/mol
Электронная плотность по Мидеме
4

Риски поставок и экономика

Концентрация производства
25
Относительный риск поставок
7
Распределение запасов
54
Политическая стабильность (ведущий производитель)
48
Политическая стабильность (страна с крупнейшими запасами)
48

Фазовые переходы и аллотропные модификации

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
Подробные данные о кристаллических радиусах (5)
ЗарядCNСпинrcrystal (pm)Происхождение
3VI86estimated,
4VI82estimated,
5VI78
5VII83
5VIII88
Типы распада изотопов (52)
ИзотопРежимИнтенсивность
155p100%
156p71%
156B+29%
157A96,6%
157p3,4%
157B+—
158A100%
158B+—
159B+66%
159A34%
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (716)
Энергия (eV)f₁f₂
10—3,16064
10,1152—3,23709
10,2317—3,31539
10,3496—3,39558
10,4688—3,47772
10,5894—3,56683
10,7114—3,65875
10,8348—3,75304
10,9596—3,84976
11,0859—3,94897

Дополнительные данные

Оценочная распространённость в земной коре

The estimated element abundance in the earth's crust.

Оценочная распространённость в земной коре

2.0 milligrams per kilogram

Источники (1)

Оценочная распространённость в океане

The estimated element abundance in the earth's oceans.

Оценочная распространённость в океане

2×10-6 milligrams per liter

Источники (1)

Источники

Sources of this element.

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

Источники (1)

Получение

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:

Содержание проверено на соответствие новейшим научным данным.