Гріхи і муки Тантала. - Схожість вводить в оману. - Внесена ясність. - Рука об руку. - На 101-му році життя. - Передчуття не обдурили. - Потрібна характеристика. - Із сірникову голівку. - Інтерес зростає. - Безсилля царської горілки. - Ремонт черепів? - Танталові нерви. - Гуманна місія. - Солідний замовник. - Жахливі температури не страшні. - Робота під напругою. - Геть гази! - Солідарність з Танталом. - Завидну постійність. - В руках ювелірів. - Витрати окупаються.
Міфологічний син Зевса фрігійський цар Тантал, слившій улюбленцем богів, удостоївся великої честі: він був допущений до їх зборам і столу, зазвичай проходили на священній горі Олімп. Але Тантал почав зловживати настільки високою довірою. Спочатку він розголосив деякі таємні рішення, прийняті олімпійцями. Потім у розпал божественної вечері викрав зі столу нектар і амброзію. Згнітивши серце боги зробили вигляд, що не помітили цих гріхів. Але одного разу Тантал виявив нечувану жорстокість і до того ж явне неповагу до богів: запросивши їх до себе на бенкет, подав м'ясне блюдо, приготоване з тіла вбитого ним напередодні власного сина Пелопса. Цього розгнівані володарі неба вже не могли пробачити і вирішили приректи Танталу на вічні муки спраги, голоду і страху.
Відтоді стоїть він в пеклі по горло в прозорій воді. Під вагою дозрілих плодів схиляються до нього гілки дерев. Коли томимый жагою Тантал відкриває уста, щоб напитися, вода йде від його губ. Варто йому простягнути руку до соковитих плодах, вітер піднімає гілку, і знесилений від голоду грішник не може її дістати. А над його головою нависла скеля, загрожуючи от-от завалитися.
Так міфи стародавньої Греції оповідають про "муки Тантала".
мабуть, не раз довелося шведському хіміку Андресу Густаву Экебергу згадати про муки цього міфологічного страждальця, коли він безуспішно намагався розчинити в кислотах відкриту ним в 1802 році в одному зі скандинавських Мінералів нову "землю". Стільки разів, здавалося, вчений був близький до мети, але виділити з "землі" новий метал йому так і не вдалося. Врешті-решт він змушений був відмовитися від цієї затії, але, мабуть, в пам'ять про свої муки вирішив назвати новачка "танталом".
Через деякий час з'ясувалося, що у танталу є близнюк, який, щоправда, з'явився на світ роком раніше, але майже не відрізнявся від нього за властивостями. Цим близнюком був колумбій, відкритий в 1801 році англійцем Чарльзом Хатчетом. Їх вражаючу схожість ввело в оману багатьох хіміків. Після довгих суперечок вони прийшли до хибного висновку, що мова йде про одному і тому ж елементі - тантала.
Помилятися вченим судилося більше сорока років. Лише в 1844 році німецькому хіміку Генріху Розі вдалося внести ясність у цей заплутаний питання і довести, що колумбій, як і тантал, має повне право претендувати на індивідуальне місце під Сонцем. А оскільки в наявності були родинні зв'язки цих елементів. Розе дав колумбію нове ім'я - ніобій, яке підкреслювало їх сімейственість (міфологічна богиня Ніоба - дочка Тантала).
З тих пір тантал і ніобій крокують рука об руку по життєвому шляху. А шлях цей був тернистим...
Протягом багатьох десятиліть промисловий світ не виявляв до тантала ніякого інтересу. Та, власне кажучи, танталу, як такого, взагалі не існувало: адже в чистому компактному вигляді тантал вдалося отримати лише після того, як він відсвяткував сторіччя з дня свого народження. Це сталося на самому початку нашого століття - в 1903 році. І тоді ж, тобто на 101-му році життя, він нарешті отримав запрошення на роботу: дізнавшись, що цей метал має досить тугоплавким характером, вчені вирішили використовувати його для ниток електроламп. Не маючи інших пропозицій, тантал змушений був дати згоду, хоча відчував, що це не його покликання.
І, дійсно, суворі закони конкурентної боротьби, що панують у світі металів, незабаром позбавили тантал роботи. На це тепле містечко був узятий інший метал - вольфрам, який виявився ще більш тугоплавким.
Знову потяглися роки вимушеного неробства. На "біржі праці" котирувалися лише ті метали, які або були давно відомі, або встигли представити свої відмінні характеристики, завірені фізиками, хіміками та іншими вченими. Тантал в той час мав мало знайомств у світі науки і техніки і змушений був сидіти склавши руки. Але удача все ж прийшла: у 1922 році він був успішно застосований у випрямлячах струму, а через рік - у радіолампах. Тоді ж почалася розробка промислових методів отримання цього металу.
Цікаво, що перший промисловий штабик танталу (напівфабрикат, підданий подальшій обробці), який був отриманий в 1922 році, не перевищував за розмірами сірникову голівку. Останнім часом на танталових заводах народжуються штабики іноді в тисячу разів більше первістка.
Тантал - рідкісний метал: в земній корі на його частку припадає лише 0,0002%. Однак мінералів, що містять цей елемент, у природі налічується понад 130 (як правило, тантал у них нерозлучний з ніобієм). До другої світової війни видобуток тантало-ниобиевых руд була невелика, проте вже до кінця війни вона зросла в кілька разів. Підвищений інтерес до тантала пояснюється просто: до цього часу науці стали відомі багато його цінні властивості, які не могли залишити байдужими представників різних областей техніки та інших сфер людської діяльності.
Що ж являє собою тантал? Це важкий світло-сірий метал із злегка синюватим відливом. За тугоплавкости (температура плавлення близько 3000°С) він поступається лише вольфраму і ренію. Висока міцність і твердість поєднуються в ньому з відмінними пластичними характеристиками. Чистий тантал добре піддається механічній обробці, легко штампується, розкачується в найтонші листи (товщиною в соті частки міліметра) і дріт. Але, безсумнівно, найбільш важливою властивістю танталу є виняткова хімічна стійкість - в цьому відношенні він поступається тільки благородним металам, та й то не у всіх випадках. Тантал не розчиняється навіть у таких грізних хімічних агресорів, як царська горілка і концентрована азотна кислота. При 200°С до 70%-ної азотної кислоти тантал зовсім не піддається корозії; в сірчаній кислоті при 150°С корозії також не спостерігається, а при 200°С метал кородує лише на 0,006 міліметра в рік. Це робить тантал цінних конструкційним матеріалом для хімічної промисловості.
Танталовую апаратуру застосовують при виробництві багатьох кислот (соляної, сірчаної, азотної, фосфорної, оцтової), пероксиду водню, брому, хрому. На одному з підприємств, що використовують газоподібний хлористий водень, деталі з нержавіючої сталі виходили з ладу вже через два місяці. Але як тільки сталь була замінена танталом, навіть найтонші деталі (товщиною 0,3 - 0,5 міліметра ) опинилися практично вічними: термін служби збільшився до двадцяти років. Лише плавикова кислота має право стверджувати, що перед нею пасує сам тантал.
Танталові катоди застосовують при електролітичному виділення золота і срібла. Гідність цих катодів в тому, що осад золота і срібла розчиняється царською горілкою, яка не може заподіяти шкоди тантала.
Унікальна якість танталу - його висока біологічна сумісність з живими тканинами, тобто здатність уживатися з тканинами тіла, не викликаючи їх подразнення. На цій властивості засновано широке застосування його в медицині, головним чином у відновній хірургії - для "ремонту" людського організму. Платівки з цього металу використовують при пошкодженнях черепа. В літературі описаний випадок, коли з танталової платівки було створено штучне вухо, причому пересаджена з стегна шкіра при цьому настільки добре прижилася, що вухо важко було відрізнити від справжнього. Танталовая пряжа служить для відшкодування м'язової тканини. З допомогою танталу хірурги зміцнюють після операції стінки черевної порожнини. Танталові скріпки, подібні тим, якими зшивають зошити, надійно з'єднують кровоносні судини. Сітки з танталу застосовують при виготовленні очних протезів. Найтонші нитки цього металу замінюють сухожилля і навіть нервові волокна. І якщо вислів "залізні нерви" зазвичай вживається в переносному значенні, то людей з танталовими нервами ви, бути може, не раз зустрічали на вулиці.
Медицина хоча і не найважливіше, але, мабуть, найблагородніше заняття танталу. Право, є щось символічне в тому, що саме на частку металу, названого на честь міфологічного мученика, випала гуманна місія - полегшувати людські страждання і муки.
На медичні потреби витрачається приблизно 5% виробленого у світі танталу. Близько 20% споживає хімічна промисловість. Основною ж замовлення на цей метал та його сполуки (більше 45%) надходить від металургів. В останні роки тантал все частіше використовують як легуючого елемента у спеціальних сталях - високоміцних, корозійностійких, жароміцних. Дія, що надається на сталь танталом, схоже з впливом ніобію. Добавка цих металів до звичайних корозійностійких хромистым сталі підвищує їх міцність, знижує крихкість після гарту і відпалу.
Дуже важлива область застосування танталу - виробництво жароміцних сплавів, в яких все більше і більше потребує ракетна і космічна техніка. Чудовими властивостями володіє конструкційний сплав, що складається з 90% танталу і 10% вольфраму. Листи з такого сплаву можна застосовувати до 2500°С, а більш масивні деталі витримують жахливі температури - вище 3300°С! За кордоном цей сплав вважають цілком надійним для виготовлення форсунок, вихлопних труб, деталей систем газового контролю і регулювання, передньої кромки і багатьох інших відповідальних вузлів космічних кораблів. У тих випадках, коли сопла ракет охолоджуються рідким металом, здатним викликати корозію (літієм чи натрієм), без сплаву танталу з вольфрамом просто неможливо обійтися.
Ще більш разючою стає жароміцність деталей з танталово-вольфрамового сплаву, якщо на них нанесено покриття - шар карбіду танталу (температура плавлення 4000°С). При досвідчених запусках ракет такі сопла витримували колосальні температури, при яких сплав без покриття досить швидко кородує і руйнується.
Карбід танталу відрізняється дуже високою твердістю (близькою до твердості алмазу), завдяки якій він широко застосовується у виробництві твердих сплавів. При швидкісному різанні метал настільки нагрівається, що стружка приварюється до різального інструменту - кромка його фарбували, ламається. Різцях, виготовленим з твердих сплавів на основі карбіду танталу, викришування не загрожує, і вони служать досить тривалий термін.
Багато запису в трудовій книжці" танталу свідчать про його тісні зв'язки з електричним струмом: значна частина світового виробництва цього металу споживається електротехнічної та електровакуумної промисловістю. Танталові випрямлячі застосовують у сигнальної службі залізниць, телефонних комутаторах, протипожежних сигнальних системах. Мініатюрні танталові конденсатори використовують у передавальних радіостанціях, радарних установках та інших електронних схемах.
Тантал служить матеріалом для різних деталей електровакуумних приладів. Як і ніобій, він є відмінним геттером, тобто газопоглотителем. Так, при 800°С тантал здатний поглинути 740 обсягів газу. Адсорбуючи гази, що залишилися в електронних лампах після відкачування вакуум-насосами, геттери забезпечують високу ступінь розрідження. З танталу виготовляють гарячу арматуру ламп - аноди, сітки, катоди непрямого розжарення та інші деталі нагріваються. У танталі особливо потребують ті лампи, які, працюючи при високих температурах і напругах, повинні довго зберігати точні характеристики. В деяких типах вакуумних ламп тантал застосовують для підтримання тиску газу на певному рівні.
Танталовую дріт можна зустріти в криотронах - надпровідних елементів, що використовуються в обчислювальній техніці.
Згадаємо ще про один електротехнічному занятті танталу: він служить відмінним матеріалом для газових розрядників. Метал, немов із солідарності зі своїм міфічним тезкою Танталом, кидає виклик Зевсу-громовержцю, розряджаючи блискавки, які той у гніві посилає на землю.
При виробництві штучного шовку волоки для протягування ниток мають дрібні отвори - їх діаметр дорівнює сотим часткам міліметра. Волоки часто засмічуються, і їх постійно доводиться чистити. Але при цьому діаметр отвору повинен залишатися строго постійним. Природно, що для волок необхідний міцний, зносостійкий, некорродируемый матеріал. Ось чому ці деталі виготовляють з танталу - металу, що відповідає всім цим вимогам.
Останнім часом тантал почав пробувати свої сили і в ювелірній справі: у багатьох випадках йому вдається успішно замінювати платину. Така заміна дає солідну економію: адже платина у багато разів дорожче танталу. Ювелірної діяльності цього металу сприяє його властивість покриватися найтоншої плівкою красивих райдужних кольорів. Тантал використовують для виготовлення годинників, браслетів, різних прикрас.
Міжнародне Бюро мір і ваг у Франції і Бюро стандартів США застосовують тантал замість платини для виготовлення стандартних аналітичних разновесов великої точності. У виробництві наконечників для пір'я автоматичних ручок тантал виступає як замінник вельми дорогого іридію.
Звичайно, конкурувати по вартості з платиною або іридієм тантала важко, однак ціни на нього теж досить високі. Багато в чому це пояснюється дорожнечею використовуються у виробництві танталу матеріалів і складністю технології його отримання. Досить сказати, що для отримання 1 тонни танталового концентрату необхідно переробити до 3000 тонн руди. Але всі витрати окупаються з лишком.
...Вже відійшли в область переказів молоді роки танталу, коли він був сповнений сил і бажання працювати, але тим не менш ризикував бути дармоїдом. У наші дні, як ви переконалися, роботи у цього металу вистачає. А скільки важливих, потрібних і цікавих справ йому ще належить виконати!..
