鉭

　　一種化學元素，化學符號Ta，原子序數73，原子量180.9479，屬週期系VB族。

　　1802年瑞典化學傢A.G.厄克貝裏在鉭鐵礦中發現這一元素，並以古希臘神話中宙斯之子Tantalus之名加以命名。1903年俄國化學傢Β.博爾頓分離出純鉭。

　　存在　鉭是一種稀有元素，在地殼中的含量為2×10^-4％。在自然界中，鉭經常與鈮共存，其主要礦物為含鉭量在53％～84％的鉭鐵礦〔(Mn，Fe)(Ta，Nb)₂O₆〕，通常鈮礦石中都含鉭。其他含鉭礦石有重鉭鐵礦(FeTa₂O₆)和細晶石(6CaO·3Ta₂O₅·NbOF₃)，在這些礦石中還可能含有鈦、錫、鎢、錳等其他元素。鉭有兩種天然同位素：鉭180、鉭181。

　　物理性質　鉭為黑灰色金屬，有延展性；熔點2996℃，沸點5425℃，密度16.6克／厘米³。金屬鉭具有體心立方結構。

　　化學性質　鉭的電子構型為(Xe)4f¹⁴5d³6s²，氧化態有＋2、+3、+4、+5、-1。鉭的化學性質特別穩定，具有很好的抗腐蝕性能。常溫下，鉭與水和空氣不起作用，除氫氟酸外也不受無機酸堿的侵蝕。在175℃以上，鉭能溶於氫氟酸、濃硫酸和濃磷酸。鉭也能溶解在熱而濃的強堿溶液中。

　　金屬鉭在氧氣流中強烈灼燒可得五氧化二鉭。常溫下鉭能與氟化合生成五氟化鉭，在200℃以上才能與氯作用生成五氯化鉭。高溫下，鉭還能與硫、氮、碳等單質直接化合而形成硫化物、氮化物和碳化物。

　　化合物　在化合物中，鉭的穩定氧化態為＋5。五氧化二鉭是最常見的鉭氧化物，可由鉭在氧氣中燃燒或灼燒鉭酸HTaO₃·xH₂O的方法制取。五氧化二鉭用堿金屬的碳酸鹽或氫氧化物熔融時，可得到鉭酸鹽。鉭酸鹽在堿性較高的水溶液中溶解，但當溶液酸度達到pH＝10時，即有鉭酸從溶液中沉淀析出。用氨水中和氟鉭酸鉀，也能形成鉭酸沉淀。鉭酸的堿性比鈮酸強，它能在過量的硫酸、硝酸和鹽酸中溶解。五氯化鉭可由氯氣作用於鉭的氮化物、硫化物、碳化物的方法制取。

　　五價鉭的氯、溴、碘化合物在用氫、鋁等還原劑還原時可制得低價(+2、+3、+4)鉭的鹵化物，這些鹵化物具有原子簇金屬化合物的特征。

　　制法　工業上廣泛使用的分離方法是將磨細的鉭鐵礦和氫氧化鈉置於鐵罐內熔融，使礦砂中的鈮、鉭轉變為鈮酸鹽和鉭酸鹽。將熔塊粉碎，用水處理，以除去大部分遊離堿，再用熱的鹽酸共煮，將熔渣中的鐵、錳化合物溶解並使鈮酸鈉和鉭酸鈉轉變為不溶性的鈮酸和鉭酸。過濾以後，濾渣用傾析法洗滌，溶於氫氟酸，同時加氟化鉀，使鉭和鈮分別形成七氟鉭酸鉀K₂TaF₇和五氟氧合鈮酸鉀K₂NbOF₅。將溶液蒸發、濃縮、冷卻後，七氟鉭酸鉀結晶析出，而鈮和雜質仍留在溶液中。所得七氟鉭酸鉀可在含有少量氫氟酸的水溶液中重結晶提純。這種氟鉭酸鉀經金屬鈉還原，制得粉末狀金屬鉭，經洗滌壓成棒狀，然後在水冷的電弧坩堝爐內熔成金屬塊，此外，也可用電解氟鉭酸鉀的方法制得微晶狀的金屬鉭，這種金屬鉭純度較高，在高溫真空爐內熔化制成金屬棒後，可加工成金屬箔片和金屬絲。

　　應用　金屬鉭具有高密度、高熔點和耐酸等特性。純金屬鉭最早用於制燈絲、後來被鎢絲所代替。鉭還可用於制造整流器和電子管。在化學工業中鉭可用於制造耐酸設備。由於鉭的低反應性和不被人體排斥，可用作修復嚴重骨折所需的金屬板、螺釘和金屬絲。金屬鉭還常用於制造外科刀具和人造纖維的拉線模等。