1、元素概述

鉭的質(zhì)地十分堅(jiān)硬，硬度可以達(dá)到6-6.5。它的熔點(diǎn)高達(dá)2996℃ ，僅次于碳，鎢，錸和鋨，位居第五。鉭富有延展性，可以拉成細(xì)絲式制薄箔。其熱膨脹系數(shù)很小，每升高一攝氏度只膨脹百萬(wàn)分之六點(diǎn)六。除此之外，它的韌性很強(qiáng)，比銅還要優(yōu)異。

2、化學(xué)性質(zhì)

鉭還有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性。無(wú)論是在冷和熱的條件下，對(duì)鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應(yīng)。但鉭在熱的濃硫酸中能被腐蝕，在150℃以下，鉭不會(huì)被濃硫酸腐蝕，只有在高于此溫度才會(huì)有反應(yīng)，在175度的濃硫酸中1年，被腐蝕的厚度為0.0004毫米，將鉭放入200℃的硫酸中浸泡一年，表層僅損傷0.006毫米。在250度時(shí)，腐蝕速度有所增加，為每年被腐蝕的厚度為0.116毫米，在300度時(shí)，被腐蝕的速度則更加快，浸泡1年，表面被腐蝕1.368毫米。在發(fā)煙硫酸（含15%的SO3）腐蝕速度比濃硫酸中更加嚴(yán)重，在130度的該溶液里浸泡1年，表面被腐蝕的厚度為15.6毫米。鉭在高溫下也會(huì)被磷酸腐蝕，但該反應(yīng)一般在150度以上才發(fā)生，在250度的85%的磷酸中，浸泡1年，表面被腐蝕20毫米，另外，鉭在氫氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氫氟酸中也能被溶解。但是鉭更害怕強(qiáng)堿，在110度40%濃度的燒堿溶液里，鉭會(huì)被迅速溶解，在同樣濃度的氫氧化鉀溶液中，只要100度就會(huì)被迅速溶解。除上面所述情況外，一般的無(wú)機(jī)鹽在150度以下一般不能腐蝕鉭。實(shí)驗(yàn)證明，鉭在常溫下，對(duì)堿溶液、氯氣、溴水、稀硫酸以及其他許多藥劑均不起作用，僅在氫氟酸和熱濃硫酸作用下有所反應(yīng)。這樣的情況在金屬中是比較罕見(jiàn)的。

但高溫下，鉭表面的氧化膜被破壞，因此能與多種物質(zhì)反應(yīng)，常溫下鉭能與氟反應(yīng)。在150度時(shí)，鉭對(duì)氯溴碘均呈惰性，在250度時(shí)，鉭對(duì)干燥的氯氣仍然有抗腐蝕能力，在含有水蒸氣的氯氣中加熱到400度，仍然能保持光亮，在500度則開(kāi)始被腐蝕，在300度以上鉭與溴反應(yīng)，對(duì)碘蒸汽則當(dāng)溫度達(dá)到赤熱之前均呈惰性。氯化氫在410度時(shí)和鉭反應(yīng)，生產(chǎn)五氯化物，溴化氫則在375度與鉭反應(yīng)。當(dāng)加熱到200度或者更低的溫度下，S能與Ta作用，碳及烴類(lèi)在800-1100度與鉭作用。

3、性質(zhì)用途

鉭的線(xiàn)脹系數(shù)在0～100℃之間為6.5×10-6K-1，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變臨界溫度為4.38K,原子的熱中子吸收截面為21.3靶恩。

在低于150℃的條件下鉭是化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定的金屬之一。與鉭能起反應(yīng)的只有氟、氫氟酸、含氟離子的酸性溶液和三氧化硫。在室溫下與濃堿溶液反應(yīng)，并且溶于熔融堿中。致密的鉭在200℃開(kāi)始輕微氧化，在280℃時(shí)明顯氧化。鉭有多種氧化物，最穩(wěn)定的是五氧化二鉭(Ta2O5)。鉭和氫在250℃以上生成脆性固溶體和金屬氫化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800～1200℃的真空下，氫從鉭中析出鉭又恢復(fù)塑性。鉭和氮在300℃左右開(kāi)始反應(yīng)生成固溶體和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又從鉭中析出。鉭與碳在高于2800℃下以三種物相存在:碳鉭固溶體、低價(jià)碳化物和高價(jià)碳化物。鉭在室溫下能與氟反應(yīng),在高于250℃時(shí)能與其他鹵素反應(yīng)，生成鹵化物。

4、元素用途

鉭在酸性電解液中形成穩(wěn)定的陽(yáng)極氧化膜，用鉭制成的電解電容器，具有容量大、體積小和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，制電容器是鉭的最重要用途，70年代末的用量占鉭總用量2/3以上。鉭也是制作電子發(fā)射管、高功率電子管零件的材料。鉭制的抗腐蝕設(shè)備用于生產(chǎn)強(qiáng)酸、溴、氨等化學(xué)工業(yè)。金屬鉭可作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的結(jié)構(gòu)材料。鉭鎢、鉭鎢鉿、鉭鉿合金用作火箭、導(dǎo)彈和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱高強(qiáng)材料以及控制和調(diào)節(jié)裝備的零件等。鉭易加工成形，在高溫真空爐中作支撐附件、熱屏蔽、加熱器和散熱片等。鉭可作骨科和外科手術(shù)材料。碳化鉭用于制造硬質(zhì)合金。鉭的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工業(yè)中的釋熱元件和液態(tài)金屬包套材料。氧化鉭用于制造高級(jí)光學(xué)玻璃和催化劑。1981年鉭在美國(guó)各部門(mén)的消費(fèi)比例約為:電子元件73%,機(jī)械工業(yè)19%，交通運(yùn)輸6%，其他2%。

5、鉭的氧化物

五氧化二鉭（Ta2O5）是白色細(xì)晶粉末，為兩性氧化物，難溶于水，易溶于氫氟酸，可溶于熔融的NaOH、KOH、K2S2O7、KHSO4，但難溶于氫氟酸以外的無(wú)機(jī)鹽。Ta2O5和氯化劑作用一般生成TaCl5。

五氧化二鉭在1000~1200℃時(shí)仍保持白色，繼續(xù)提高溫度，則變成灰色。已知非晶態(tài)的五氧化二鉭在500℃開(kāi)始結(jié)晶生成低溫晶體（T型），在830℃時(shí)轉(zhuǎn)化為溫晶型（M型），超過(guò)830℃時(shí)生成高溫晶型（H型）。

6、鉭的水合氧化物

鉭的水合氧化物（氫氧化物）組成為T(mén)a2O5?nH2O，由于水分子n時(shí)可變的，因而沒(méi)有固定的組成。鉭水和氧化物是兩性化合物，不溶于水和稀酸中，但可溶于氫氟酸、草酸、酒石酸、氟硅酸、氨、氫氧化鉀等溶液，部分溶于濃硫酸、濃鹽酸、濃硝酸、鉻酸、正磷酸。

7、鉭基合金

為了改善金屬的性能，在金屬鉭中添加一些難溶金屬，以形成鉭基合金。用于改善其耐腐蝕性和在高溫下保持其高強(qiáng)度和優(yōu)良的加工性能。包括Ta-W系列、Ta40Nb、Ta-8W-2Hf、Ta-222、鉭鉻合金、鉭鎢鉿合金。鉭鉿合金用于火箭、導(dǎo)彈和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱高強(qiáng)度材料，鉭拾鎢合金熔點(diǎn)3080℃，密度16.6g/m3，具有高溫韌性，耐沖擊，可在高溫2500℃下使用。