（Tantalum），元素符号Ta，稀有金属 ，第六周期VB族——过渡元素，原子序数73 。钽的原子量180.9479，标准 熔点 2996℃，标准 沸点 5425±100℃，标准汽化热123Kcal/Kg。 钽的单质为钢灰色金属，钽熔点很高（2996℃），仅低于钨、 铼[lái] 等元素，钽可在150℃下抵抗任何 化学 侵蚀。 金属钽在冷和热的条件下化学性质稳定，常温空气中不与水、盐酸、硫酸、浓硝酸及王水反应，当温度高于500℃则加速氧化生成Ta 2 O 3 。 钽具有熔点高、冷加工性能好、高抗液态金属腐蚀能力强等一系列优异性能，其硬度适中，并与含氧量相关，普通纯钽，退火态的维氏硬度仅有140HV。 同时，钽还富有延展性，热膨胀系数低，可以拉成细丝式制薄箔 。
钽是在1802年由 瑞典 化学家埃克伯格 (A.G.Ekeberg，1767~1813)在分析 斯堪的纳维亚半岛 的铌钽矿时，使它们的酸生成氟化复盐后进行再结晶，从而发现了新元素，由于钽和 铌[ní] 的 物理化学 性质相似，二者共生于自然界的矿物中，因此该发现实为 钽铌矿 矿石 。根据神斯神之子Tantalus的名字命名。1903年 德国 化学家冯伯尔顿 (W.von Bolton)首次制备塑性金属钽，用作灯丝材料。1940年大容量的钽电容器出现，并在军用通讯中得到广泛的应用。中国于20世纪60年代初期建立了钽的冶金工业。 自90年代，特别是1995年以来，中国钽生产应用呈现出快速发展的态势。
钽电容器具有容量大、体积小和可靠性好等优点，占钽总用量的三分之二以上 。在牙科和医学外科领域，因钽的 化学 惰性常作为人体牙齿和骨骼的替代物，也可制成丝线用于连接断裂的神经。 钽及其化合物依靠自身的高抗耐蚀性，可作为盐酸、硫酸以及过氧化氢生产设备中的内衬材料。
钽的历史
发现
1802年， 瑞典 化学家埃克伯格(A.G.Ekeberg)首次在铌钽矿中发现钽，他通过使矿物的酸生成氟化复盐后再结晶，从芬兰基米托(Kimito)地方产的一种黑色 矿石 (即 钽铁矿 )和伊特比地方产的一种褐色矿石(即钇[yǐ]钽矿)中分离出了钽金属的 氧化物 。 直到1866 年，马里纳克(J.C.Marignac)第一次采用复盐分步结晶法(铌钽分布结晶法分离)将金属钽和铌分开，从而确定埃克伯格的发现的实为两种元素。 钽虽然在19世纪初就已被发现了，但直到1903年才制出了金属钽，1922年开始工业生产钽。
命名
因为钽需要经过冗杂的手段从 混合物 中分离出来，所以就给钽金属取了古怪的名字叫tantalum，意思是"使人烦恼"。另一种说法是，这一命名来自希腊神话中的英雄坦塔罗斯(Tantalus)，因为钽金属具有英雄的特征，能够抵抗多种酸的侵蚀，因此以其来命名。
工业发展
在1903年， 德国 化学家 博尔顿 (W.Von.Bolton)首先利用金属钽制得塑性金属，并用以 灯丝 材料，直到1940 年大容量的钽电容器的出现，并广泛应用于军事通讯中。 中国 于20世纪50年代中期，开始对钽进行研究，到90年代建成较为完整的钽科研和生产体系，现在能生产国内所需的各种钽产品和合金制品。 世界钽工业的发展始于20世纪20年代，中国钽工业始于1956年。
钽的分布
分布情况
钽是稀土金属元素，和铌共生于铌 钽铁矿 、 黄绿石 、 细晶石 以及 黑稀金矿 等 矿石 中。在自然界中的分布较少，存在于分割欧亚大陆的 乌拉尔山脉 、 中亚 的 阿尔泰山脉 。已查明世界的钽储量（以钽计）约为134000短吨，扎伊尔占首位，中国钽资源的储量仅为全世界储量的1/16，主要分布于 内蒙古自治区 、湖北、 江西省 、 广东省 、 福建省 、新疆、 广西壮族自治区 等省（区）。 1979年世界钽矿物的产量(以钽计)为788短吨(1短吨=907.2公斤)。 美国是钽消费量最大的国家，1997年消费量达500吨，其中60%用于生产钽电容器。
存量情况
世界钽储量与储量基础见下表。
世界钽储量与储量基础 （千磅 Ta）
理化性质
物理性质
金属钽呈灰黑色，高 熔点 (2996℃)、高 沸点 (5425℃)，为 立方晶系 结构，晶格 常数 0.33074nm。 钽在常温下的抗拉强度为309MPa，屈服强度为240MPa，伸长率为35%，因此钽具有较好的 延展性 和可锻性，可加工成复杂的形状。
钽的主要 物理性质
化学性质
钽作为低于150℃下 化学 性质最稳定的金属之一 ，可在150℃下抵抗大多数化学侵蚀；钽在150℃以下的 浓硫酸 中不会被腐蚀，只有在高于此温度才会与热的浓硫酸反应；例如在175℃的浓 硫酸 中1年，被腐蚀的厚度为0.0004毫米，在200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006毫米。但在 发烟硫酸 （含15%的SO3）中腐蚀速度比浓硫酸中更加严重，在130℃的该溶液里浸泡1年，表面被腐蚀的厚度为15.6毫米。与钽能起反应的只有 氟[fú] 、 氢氟酸 、含 氟化物 的酸性溶液和 三氧化硫 ；高温下，钽表面的氧化膜被破坏，因此能与多种物质反应，钽在室温下能与氟反应，在高于250℃时能与其他 卤族元素 反应，生成卤化物，例如 氯 在410℃时与钽反应生成 五氯化钽 ；同时，钽更害怕强碱，在110℃40%浓度的烧碱溶液里会被迅速溶解，在同样浓度的氢氧化钾溶液中100℃就会被迅速溶解；它在室温下可与浓碱溶液反应，并且溶于熔融碱中。钽耐土壤、海洋和工业气氛的腐蚀，在低于250℃的空气、氯气、碳酸气中都很稳定；此外，150℃时钽对溴、碘均呈惰性，250℃时对干燥氯气仍有抗腐蚀能力，在含有水蒸气的氯气中加热到400℃仍能保持光亮，500℃开始被腐蚀，300℃以上与溴反应，赤热前对碘蒸汽均呈惰性。在超过250℃时能吸收氢、氮、氧。
合成反应
钽和氢在250℃以上生成脆性固溶体和 氢化物 Ta 2 H、TaH、TaH 2 、TaH 3 。 钽与氢的化学反应如下。
钽和氮在300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物Ta 2 N和TaN；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又从钽中析出。 钽与氮的化学反应如下。
氧化反应
致密的钽在200℃下开始轻微氧化，在280℃时明显氧化，其中生成的 氧化物 中最稳定的是Ta 2 O 5 。 钽与氧的化学反应如下。
还原反应
钽还原是用 氟钽酸钾 在577~627℃于 氢气 保护下，在还原炉中用 钠 还原，即得到钽粉，反应如下。
电子结构
钽 原子 的电子结构为[XE]-5d3-6s2。钽元素的核外电子排布呈现2、8、18、32、11、2的构型。在形成化合物时除失去6s轨道中的 电子 外，同时失去5d轨道中的电子，故钽有从+1到+5的多种价态。
同位素
钽共有十九个 同位素 ，其中有两种天然的稳定同位素 73 Ta 180 和 73 Ta 181 。 质量数 范围为172~186同位素的 半衰期 、 衰变 方式和制备方法见下表。
钽的同位素
钽的化合物
钽是过渡元素，具有多价性，可与氧、氯、碳、氮等元素反应，生成多种化合物。
钽的氧化物
钽的最主要的氧化物是 五氧化二钽 (Ta 2 O 5 )。Ta 2 O 5 为 两性氧化物 ，难溶于水，也不溶于除 氢氟酸 之外的一切酸；可溶于熔融的 氢氧化钠 、 氢氧化钾 、K 2 S 2 O 7 、KHSO 4 ，但难溶于氢氟酸以外的 无机盐 ；在真空加热可分解成钽和氧。
Ta 2 O 5 可由 钽铁矿 除去其他金属制得，也可以将 氢氧化钽 烧脱水制得，还可将纯钽在 氧气 中加热生成Ta 2 O 5 。 它在工业上常作为生产高 折射率 光学玻璃 、 电容器 等工业品的主要原料。
Ta 2 O 5 常温下为白色细晶粉末，非晶态的Ta 2 O 5 在500℃开始结晶生成低温 晶体 (T型)，在830℃时转化为温晶型(M型)，超过830℃时生成高温晶型 (H型)。 其它主要 物理性质 见下表。
Ta 2 O 5 的主要物理性质
钽的卤化物
钽的高价卤化物包括TaF 5 、TaCL 5 、TaBr 4 和TaI 5 。
TaF 5 为白色结晶体， 熔点 为95.1℃， 沸点 为229.3~233.3℃；能溶于水但不分解，TaF 5 的吸湿性很强，在空气中能 潮解 产生HF气体。
TaCL 5 为 白色晶体 ，熔点为220℃，沸点为233~239℃；TaCL 5 易 水解 ，会析出白色 氢氧化物 沉淀；TaCL 5 易挥发，在真空中600℃即可分解成金属Ta，在CCL 4 中的 溶解度 为1%，在CS 2 中溶解度为3%。
TaBr 4 为橙黄色 晶体 ，熔点为280℃，沸点为348.8℃；能溶于水并发生水解，能溶于 甲醇 、 乙醇 和CCL中，也溶于 苯胺 、 液氨 ；在真空中蒸发时性质稳定不分解。
TaI 5 为黑色晶体， 熔点 为496℃， 沸点 为543℃；TaI 5 加热 升华 而不分解，在潮湿空气中容易水解，可释放出 碘化氢 。
钽的碳化物
钽的主要 碳化物 为TaC。除氟酸与 硝酸 混合酸 之外，TaC不溶于其他各种性溶液；在空气中低于1100℃时，TaC很稳定，不被氧化；在氨或氮的作用下易生成 氮化物 。
TaC的主要 物理性质
钽的氮化物
钽的氮化物共有3种分别为TaN、Ta 2 N和Ta 5 N 3 ，最重要的是TaN。
TaN不溶于硝酸、 氢氟酸 和 硫酸 ，但溶于热的碱性溶液并释放出氨气和 氮气 ；TaN在空气中加热可生成 氧化物 并放出 氨气 。
TaN的主要物理性质
钽的硼化物
钽的 硼化物 共有3种分别为Ta 3 B、TaB 2 和TaB，其中Ta 3 B只在高温下稳定，TaB 2 和TaB均在室温下稳定；TaB 2 和TaB不被 盐酸 和 王水 侵蚀，但能被热的硫酸和氢氟酸缓慢分解。TaB 2 和TaB的 物理性质 见下表。
TaB 2 和TaB的主要物理性质
钽的氢化物
钽在 氢气 中加热可获得钽的氢化物TaH，性质极脆，TaH在常温下稳定，对 化学试剂 的作用与纯Ta一样稳定。在高真空下加热至1000 ~1200℃，TaH分解放出H 2 。
钽的冶金
钽、铌的 物理化学 性质相似，二者在自然界 中共 存于 钽铌矿 铁矿 中，因此为得到纯度较高的金属钽及钽的化合物，应对钽铌铁矿进行分离 提纯 。
钽精矿的分解
钽的 矿石 经过选矿作业得到精矿。精矿的分解法有 氢氟酸 分解法、氯化法、 碱熔 法(分 氢氧化钠 熔融法和 氢氧化钾 熔融法)、 氟化法 、电解法(分 熔盐 电解法、还原熔炼- 水溶液 电解法)。
钽铌的分离
钽和铌分离的方法有分步结晶法、有机 溶剂 萃取法【常用的萃取剂为甲基异丁酮（MIBK）、磷酸三丁酯（TBP）、仲辛醇和乙酰胺等】、离子交换法、 氯化物 精馏法、选择性还原法等。氟络盐分步结晶法在20世纪曾长期成为工业上分离 钽铌矿 的唯一方法。 液-液萃取法具有萃取容量大、产品纯度高、生产过程连续化等优点，现取代氟络盐分步结晶法成为最主要的分离方法。
钽的制备
金属钽的制备方法主要有纳热还原法、 碳热还原法 和熔盐电解法等。 其中纳热还原法使用最为普遍，反应在不锈钢罐中进行，温度加热到900℃时还原反应迅速完成，所产的钽粉粒形不规则、粒度细、比表面积大，适用于制造电容器；碳热还原法生成出的钽，其纯度不够高；熔盐电解法生成的钽粉，仅用用于冶金。
纳热还原法是用 钠 作 还原剂 还原K 2 TaF 7 ，以制备出金属钽，反应式及工艺流程如下。
钽的应用
钽作为一种 立方晶系 结构，自身高 熔点 、耐腐蚀、冷加工性能好以及其它多方面的优良特性，使之在电子工业、钢铁工业、 化学工业 和 宇宙 航行、医学等各方面得到越来越广泛的应用，其中以钽钨、钽钨铪、钽铪合金等形式用于火箭、 导弹 、喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等领域。1981年钽在美国各部门的消费比例约为：电子元件73%，机械工业19%，交通运输6%，其他2%。
电子领域
钽被大量用于电气和电子行业，由于钽与氧和 氮 的高反应性，会在表面形成介电强度高的 Ta 2 O 5 氧化膜层，因而能制成体积小、容量大的 电容器 。 用钽制作的电解电容器具有体积小、重量轻、可靠性好、工作温度范围大、抗震、使用寿命长，同时比同样大小的其它电容器容量大五倍以上。
合金领域
钨钢 对钽的需求量占市场用钽总量的20%左右，仅次于电子工业。 以 碳化钽 为基的硬质合金制成的 刀具 ，可避免刀具在熔焊阶段产生的边缘脱落、折断等不良问题。
化学领域
钽在150℃以下耐化学腐蚀及大气腐蚀的能力强，具有良好的冲击韧性、塑性及加工性能，因而可作为化工设备 结构材料 。 化学工业 中钽消费量的二分之一用于制造生产 硫酸 设备，四分之一以上用于制造接触氯及其 衍生物 介质的设备。使用钽的化工设备有： 热交换器 、浓缩器、加温器、 冷却器 、回收装置、搅排机、药品容器、耐 卤族元素 装置、 高压釜 、泵、 阀门 、管道、镀铬槽、 酸洗 播 排风机 等。
材料领域
金属钽及其合金因其具有耐高温的特点，可用于制作高速飞机的 发动机 ，甚至用于火箭的喷嘴，其使用温度可达2200℃。同时钽对液态金属汞、 钠钾合金 有很高的 化学 稳定性，故在原子能工业中可将钽制成高温释热元件的扩散壁。
医药领域
钽能够与人或动物的 细胞 亲密接触，因此有“亲生物金属”的美誉。 多孔钽是一种与人体骨具有相近孔结构的泡沫状多孔金属材料，与其他医用金属材料相比，多孔钽具有高容积 孔隙率 、低 弹性模量 及高表面摩擦系数的典型特性，从而被认为是一种比较理想的骨替代材料，可用于制作人造骨头、外科补形材料及螺丝、铁杆、接骨板等。 在医疗过程中，多孔钽利于骨生长，并促进成骨建立 骨结合 和骨整合，从而显著提高 植入物 的初始稳定性和骨再生策略的适用性。
安全事宜
安全标志
金属钽有引火性及危险有害性
毒理
钽及其化合物属微毒到低毒，但金属钽与组织接触无毒性表现。 氧化钽 经口和腹腔内注射，由于 溶解度 低，实际上无毒；经口剂量达8000mg/kg仍无致病效应。
钽的 氯化物 、氟化钽钾等可溶性盐类，毒性较高。如大鼠氯化物的 半数致死量 是958 mg/kg，腹腔内注射是38mg/kg， 氟化物 的半数致死量是1150mg/kg，腹腔内注射是173 mg/kg。
消防安全
金属钽为易燃固体，同时与水接触会释放出可自燃的易燃气体，仅在室外或通风良好的区域使用，发生火灾时禁止使用水扑灭。
存储
存放在密封容器中，且应置于干燥通风的地方处。