Миф о Тантале; античная история преступления и наказания

Миф о Тантале – античная история преступления и наказания

В мифах Древней Греции часто встречаются поучительные истории, рассказы о личностях, что осуждаются авторами за свои безрассудные поступки. Одним из таких отрицательных персонажей стал и Тантал. Я уверена, вам приходилось слышать крылатое изречение “Танталовы муки”, что означает нестерпимые мучения.

Что же произошло с Танталом? Об этом нам повествуют Гомер в своих пересказах древних преданий античные авторы – Гомер, Гигин, Диодор Сицилийский. А потому предлагаю узнать, чем же провинился перед богами Тантал. Кем же был: несчастной жертвой или преступником?

Свойства

Тантал (Tantalum, обозначается в формулах Ta) относится к тяжелым металлам.

Характеристики:

1. Цвет «свежего» металла голубовато-серебристый; на воздухе быстро покрывается окисной пленкой пентаоксида тантала.
2. Высокая тугоплавкость (3017 °С); более высокая температура плавления только у вольфрама и рения.
3. Парамагнитен.
4. Высокая пластичность сохраняется до -198°С.
5. Структура кристаллической решетки объемноцентрированная, кубическая.

Химические свойства:

1. Устойчив к воздействию сильных кислот (серной, азотной, соляной). Упрямый металл «игнорирует» даже «царскую водку».
2. Менее устойчив к воздействию щелочей.
3. Защитная пленка Ta2O5 (это единственный стабильный окисел) препятствует коррозии.
4. Тантал уступает воздействию концентрированной H2SO4, фтору и его соединениям.

Наш герой — отличный газопоглотитель.

Химические свойства

Многие органические и неорганические кислоты – хлорная, серная, соляная, азотная и другие агрессивные среды – не вызывают у тантала коррозии. Металл окисляется при нагревании от 200 до 300 градусов, и на нем образуется под оксидной пленкой газонасыщенный слой. Слабые химические свойства тантала не дают ему возможности раствориться даже в царской водке, которая расплавляет платину и золото.

На практике доказано, что нержавеющие стали менее стойкие при эксплуатации, и детали из них служат значительно меньший срок, чем изделия из тантала. Из всех существующих кислот только плавиковая может растворить этот металл.

Месторождения и добыча тантала

Та встречается в природе в минерале колумбит-танталит, который встречается в танталовых месторождениях в Австралии, Бразилии, Мозамбике, Таиланде, Португалии, Нигерии, Заире и Канаде. Для отделения Та от ниобия требуется либо электролиз, либо восстановление фтортанталата калия натрием, либо взаимодействие карбида с оксидом.

За последние 15 лет источник добычи Та изменился. Это связано с тем, что он находился в основном в Австралии, но добычу ведут преимущественно в Руанде и ДР Конго, что вызывает обеспокоенность по поводу его статуса в качестве конфликтного минерала в охваченных войной странах. Закон Додда-Франка означает, что компании должны отслеживать источник этих полезных ископаемых и использовать только аккредитованные ресурсы. Полезные ископаемые, используемые для финансирования вооруженных повстанцев и насилия, встречаются во всем мире. К ним относятся олово, вольфрам и тантал, присутствующих во многих остро популярных товарах, например, как смартфоны и ноутбуки.

Тантал обнаружен в залежах твердых пород, таких как граниты, карбониты и пегматиты — магматическая порода, состоящая из крупного гранита. Он не относится к широко распространённым металлам на планете, а добыча его сложна. Та происходит от переработки и рафинирования танталита — это общее название для любой его содержащей минеральной руды.

Большинство танталовых рудников находятся в открытых карьерах, некоторые находятся под землей. Процесс добычи Та включает взрыв, дробление и транспортировку полученной руды. Затем руда концентрируется на или вблизи площадки шахты, чтобы увеличить процентное содержание по весу оксида тантала и ниобия. Материал концентрируется с помощью методов мокрой гравитации, электростатики и электромагнетизма.

Танталовый концентрат транспортируется в процессор для химической обработки. Затем его обрабатывают смесью плавиковой и серной кислот при высоких температурах. Это приводит к тому, что Та и ниобий растворяются в виде фторидов. Концентрат переводят в жидкий раствор. Суспензия фильтруется и далее обрабатывается экстракцией растворителем.

Использование метилизобутилкетона (MIBK) или жидкого ионного обмена с применением аминного экстрагента в керосинах дает высокоочищенные растворы тантала и ниобия. Наконец, оксид тантала восстанавливается расплавленным натрием с образованием металлического Та.

Свойства тантала

Данный химический элемент – тугоплавкий металл. Это означает, что он имеет одну из самых высоких температур плавления – 3017 °C! Из этого следует, что танталовые изделия обладают исключительной износостойкостью и могут работать в экстремальных условиях длительный срок. При температуре свыше 280 °C Та окисляется, и на поверхности образуется защитная радужная пленка.

Тантал обладает уникальными свойствами. Одно из них – сочетание твердости и пластичности. По своим пластическим возможностям Та успешно конкурирует с золотом. О его твердости говорит тот факт, что он сохраняет свои свойства даже в жидком азоте (при −196 °C). И только неметаллические примеси (C, O, N, H) способны снизить его качества.

В чистом виде металл легко поддается обработке и созданию нужной формы. Он легко прокатывается в тончайший лист или нить, штампуется, куется, обрабатывается на токарном станке. Его электропроводность в обычных условиях средняя, но при температурах ниже −300 °C он превращается в сверхпроводник.

Тантал обладает также высокой теплопроводностью и парамагнитными свойствами, хорошо поглощает газы.

Важное химическое свойство – устойчивость к агрессивным средам, в том числе кислым, поэтому Та нашел применение в медицине. Он не растворяется даже в царской водке, хотя не может устоять перед смесью плавиковой и азотной кислот. У тантала самая высокая стойкость к коррозии.

Технология получения

Для производства металла, сплавов используются танталиты и лопариты (оксид тантала – 8%, оксид ниобия – 60+%).

Процесс включает следующие этапы:

1. Концентрированную породу разлагают кислотами либо щелочами.
2. Тантал и ниобий выделяют экстрагированием.
3. Металлический тантал восстанавливают из расплавов (электролиз) либо оксида (углеродом).

Способы получения компактных модификаций: порошковая металлургия либо плавка (дуговая/плазменная).

Чистота металла важна для продавцов: цена кг продукции стандартных кондиций – $215-200, с содержанием тантала 99,98+% – в 15 раз дороже.

Основным сырьём для производства тантала и его сплавов служат танталитовые и лопаритовые концентраты, содержащие около 8 % Та₂О₅, а также 60 % и более Nb₂O₅. Концентраты разлагают кислотами или щелочами, лопаритовые — хлорируют. Разделение Та и Nb производят с помощью экстракции. Металлический тантал обычно получают восстановлением Ta₂O₅ углеродом, либо электрохимически из расплавов. Компактный металл производят вакуумно-дуговой, плазменной плавкой или методом порошковой металлургии.

Для получения 1 тонны танталового концентрата необходимо переработать до 3000 тонн руды.