タンタルの格子間原子は、水素、酸素、窒素、炭素などの元素を吸収する性質を持っています。その溶解度は非常に高い値に達することがあります。金属タンタルは室温で20（原子）%の酸素を溶解することができます。この溶解度を超えると、水素化物だけでなく、非常に硬い酸化物、窒化物、炭化物、およびそれらの混合相が形成されます。吸収された非金属元素を除去するには、高温・高真空、または非常に高純度の不活性ガスによる保護が必要です。
硬度はタンタル中の非金属元素含有量を示す感度の高い指標であり、タンタル金属の純度を測定するための基準としても使用できます。産業界では、純度99.5%（重量比）（熱変形限界）の純タンタルと、純度99.95%（重量比）を超える冷間鍛造可能なタンタルとの間には、100～200%の硬度差があります。
粗タンタルから製造される純タンタルの純度と構造は、電子ビーム製錬、真空アーク製錬、焼結といった様々な方法によって異なります。電子ビーム製錬で製造されるタンタルは、最も純度が高く、最も複雑な構造をしています。
冷間変形の影響は、様々な非金属の含有量にも依存します。電子ビーム製錬で得られる高純度タンタルは変形への影響が比較的小さいのに対し、アーク製錬で得られるタンタルは変形への影響が大きく、最大99%の変形率となります。
タンタルの化学的性質は、白金に似ています。タンタルは、水を含む媒体に対する化学腐食に対して非常に強い耐性を持っています。これは、タンタルが非常に強力で緻密な表面酸化膜保護層を持っているためです。この酸化膜は弱酸性であるため、主にアルカリ性水酸化物溶液によって侵食されます。この酸化膜は半導体であるため、タンタルはコンデンサーとして使用できます。100℃では、タンタルはほとんどの有機物と反応しません。タンタルは、フッ化水素酸を除くすべての無機酸中で安定しています。タンタルの耐腐食性は、温度が上昇するにつれて低下します。タンタルは、一連の液体金属中でも非常に安定しています。温度が300℃を超えると、温度が高いほど、タンタルと酸素、水素、窒素との反応が激しくなります。これらの元素が溶解し、窒化物、水素化物、およびさまざまな鱗片状の膜が形成されるため、脆化が発生します。原子状水素の作用により、タンタルは室温で脆くなります。タンタルは、温度50℃、酸素分圧10-9barの条件下で酸素を吸収します。この「吸入」効果は、真空技術においてガス分子の濃度を下げるために利用されています。
