O coeficiente de expansão linear do tântalo é 6,5×10-6K-1 entre 0 e 100 graus, a temperatura crítica da transição supercondutora é 4,38K e a seção transversal de absorção térmica de nêutrons dos átomos é 21,3 ienes.
O tântalo é um dos metais quimicamente mais estáveis abaixo de 150 graus. As únicas coisas que podem reagir com o tântalo são o flúor, o ácido fluorídrico, as soluções ácidas contendo íons fluoreto e o trióxido de enxofre. Reage com solução alcalina concentrada à temperatura ambiente e dissolve-se em álcali fundido. O tântalo denso começa a oxidar ligeiramente a 200 graus e torna-se significativamente oxidado a 280 graus.
O tântalo possui uma variedade de óxidos, sendo o mais estável o pentóxido de tântalo (Ta2O5). O tântalo e o hidrogênio formam soluções sólidas frágeis e hidretos metálicos acima de 250 graus, tais como: Ta2H, TaH, TaH2, TaH3. Sob um vácuo de 800 a 1200 graus, o hidrogênio precipita do tântalo e o tântalo retorna à sua plasticidade. O tântalo e o nitrogênio começam a reagir a cerca de 300 graus para formar soluções sólidas e compostos de nitrogênio; em temperaturas acima de 2.000 graus e sob alto vácuo, o nitrogênio absorvido precipita do tântalo. O tântalo e o carbono existem em três fases acima de 2.800 graus: solução sólida de carbono-tântalo, carbonetos de baixa valência e carbonetos de alta valência. O tântalo pode reagir com o flúor à temperatura ambiente e com outros halogênios acima de 250 graus para formar haletos.
