元素

73 钽 电容器的元素

作者:漂泊

钽是一种具有很强的耐腐蚀性的金属元素。钽的熔点也很高,它的合金被用在热交换元件、化学反应容器等众多的领域。不过,钽最重要的用途还是用于制造电子设备中常见的电容器,这占到了钽消耗量的50%-70%。

钽的基本物理性质

分类 第VB族·金属
原子序号·原子量 73 (180.948)
电子配置 5d36s2
密度 16.654 g/cm3
熔点 2996 oC
沸点 5425 oC
色·形状 蓝灰色金属
丰度 1 ppm (地壳)
发现者 Heinrich Rose, Christian Wilhelm Blomstrand, Henry Edwin Sainte Claire Deville, Louis Joseph Troost
主要的同位素 180Ta,181Ta
用途例 电容器,耐腐蚀合金
前后的元素 铪-钽-钨

钽的发现

17世纪中叶,在北美洲,有人发现了一种密度很大的黑色矿物,这种矿物被送到了英国博物馆进行保管。尘封了约150年后,1801年,英国化学家C.Hatchett接受了英国博物馆对这种矿石的分析任务,从其中发现了一种新元素并把它命名为钶元素(Columbium,后改名为铌)。

1802 年,瑞典化学家A.G.Ekaberg在分析斯堪的那维亚半岛的一种矿物(铌钽矿)时,他用酸溶解矿物,再加入氟化剂生成氟化复盐,最后再进行重结晶,发现了其中的新元素,他以希腊神话中宙斯之子Tantalus的名字,将这个元素命名为Tantalum(钽)。

由于钶和钽的性质非常相似,人们曾一度认为它们是同一种元素。1809年,英国化学家William Hyde Wollaston对钽和钶的氧化物分别做了对比,虽然得出了不同的密度值,(钶5.918g/cm3,钽7.935 g/cm3)但他还是认为两者是完全相同的物质。

1844年,德国化学家Heinrich Rose通过化学方法判明了钽和钶是两种不同的元素,驳斥它们是同种元素的结论,并以希腊神话中坦塔洛斯的女儿Niobe(泪水女神)和儿子Pelops的名字将这两种元素分别命名为“Niobium”和“Pelopium”。

1864年, Christian Wilhelm Blomstrand,Henry Edwin Sainte Claire Deville和Louis Joseph Troost明确证明了钽和铌是两种不同的化学元素,并确定了一些相关化合物的化学式。

同年,Jean Charles Galissard de Marignac在氢气环境中加热氯化钽,经还原反应首次制得单质钽。早期炼成的金属钽都含有较多的杂质。1903年,Werner von Bolton首次制得纯净的金属钽。[1-8]

发现钽元素的四位科学家

金属钽

钽电容器

钽最重要的用途是制造电子元件,尤其是电容器,世界上50%-70%的钽被用作制造钽电容器,主要是以电容器级钽粉和钽丝的形式。由于钽表面能形成致密稳定、介电强度高的无定形氧化薄膜,在酸性电解液中则能形成稳定的阳极氧化膜,易于加工;同时钽粉烧结块可以在很小的体积内获得很大的表面积,因此钽电容器具有电容量高、漏电流小、等效串联电阻低、高低温特性好、使用寿命长等一系列优异性能。它被广泛用于通讯、计算机、汽车、电器、航空航天、国防军工等工业和科技部门。

钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸绕制,本身几乎没有电感,但这也限制了它的容量。此外,由于钽电容内部没有电解液,很适合在高温下工作。固体钽电容器电性能优良, 工作温度范围宽,而且形式多样,体积效率优异,具有其独特的特征:钽电容器的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的氧化钽薄膜。此层氧化膜介质与组成电容器的一端极结合成一个整体,不能单独存在。因此单位体积内具有非常高的工作电场强度,所具有的电容量特别大,即比容量非常高,因此特别适宜于小型化。钽电容是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品,在电源滤波、交流旁路等用途上少有竞争对手。

除此之外,钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的重要材料。[9]

钽电容器

钽合金

钽具有熔点高、蒸汽压低、冷加工性能好、化学稳定性高、抗腐蚀能力强等一系列优异性能。它常被用于生产各种具有高熔点,强度和延展性的合金,以及用于制造金属加工设备的硬质合金。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽-钨-铪、钽铪合金用作火箭、导弹和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。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金则可以用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。由于钽延展性好,所以它也可以被拉成细线或细丝,用于蒸发铝等金属。

除了氢氟酸和热硫酸外,钽对大多数酸都是惰性的,而热碱性溶液也会导致钽腐蚀。该特性使其成为化学反应容器和腐蚀性液体管道的制造材料。用于蒸汽加热盐酸的热交换盘管也是由钽制成。由于钽抗腐蚀能力强,不怕体液的侵袭并且无刺激性,并且具有生物亲和性,所以钽被广泛用于制造手术器械和植入物。例如,由于钽能够与硬组织形成直接结合,因此多孔钽涂层常用于整形外科植入物的构造。 [10-12]

参考文献

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载!

Related post

  1. 62 钐 登陆月球的导航元素
  2. 钠 刺激我们味蕾的元素
  3. 84 钋 纪念波兰的元素
  4. 76 锇 笔尖的元素
  5. 液体氙探测器
  6. 79 金 财富的元素
  7. 碳元素 Carbon -生物的基本骨架、多样的同素异形体
  8. 26 铁 血液的核心元素

Comment

  1. No comments yet.

  1. No trackbacks yet.

You must be logged in to post a comment.

Pick UP!

微信

QQ

PAGE TOP