Wolfram valens. Egenskaper og anvendelse av wolfram

Flere artikler vil tillate å bli kjent med de fysiske og kjemiske egenskaper av wolfram, se detaljer om hans opphold i naturen, produksjonsstedet, åpningen av historien, og mer.

Wolfram (W)

Wolfram - er et element i det periodiske system i Mendeleev har syttifjerde atomnummer tilsvarer det latinske tegn W. I de vanlige betingelser har en grå-sølvfarge, blanke, harde. Av alle metallet wolfram er den mest ildfaste. Høyere enn for W, smeltepunktet av bare ikke-metall - karbon. Den har en høy kjemisk motstandsevne. Valens av wolfram - variabel.

History of oppdagelse

Svensk kjemiker Carl Wilhelm Scheele i 1781, engasjert i behandlingen av schee salpetersyre, kunne fremstille wolfram trioksid - "tung stein" gul. To år senere, allerede i 1783-m, to brødre Eluard, kjemikere opprinnelig fra Spania, publikum ble informert om at de kunne få fra wolframite nytt metall og oksid - wolfram.

Moderne USA, Frankrike og Storbritannia brukte navnet av wolfram for wolfram, som kan oversettes fra svensk som "tung stein". Opprinnelig var ordet betydde wolframium mineral wolframite. Senere gikk det til metallet selv.

Wolfram i naturen

Ifølge beregninger Vinogradova, er Clarke antall wolframjordskorpen omtrent 1,3 g / t. Den gjennomsnittlige innholdet av bergarter fjellkjeder, r / t: sure bergarter - 1,9, gjennomsnitt - 1,2, den grunnleggende - 0,7 ultrabasic - 0,1.

De største reserver av dette metallet er konsentrert i Kina, USA, Canada og Kasakhstan, land som Bolivia, Portugal, Usbekistan, Russland og Sør-Korea har en liten i forhold til de nevnte stater aksjer. I år produserer om lag 49 til 50 millioner tonn, hvorav 41 er produsert av Kina, tilsvarer Russlands andel til 3,5 tonn, Kasakhstan - 0,7, og Australia - 0,5 tonn.

I industrien er den viktigste rollen gitt til wolframite og schee. Mineraler wolframite ofte konsentrert i granittklipper og deres gjennomsnittlige konsentrasjon tilsvarer en eller to prosent. De fleste produsentland eksporterer wolfram. . Prisen på dette metallet er ganske høy, og kan variere avhengig av merke og type som det er solgt (2172-6250560 gni.). De viktigste eksportører av wolfram anses Storbritannia, Kina og Australia. Importeres i store mengder USA, Tyskland, England og Japan.

Fremgangsmåter for fremstillingen

Fremstilling av wolfram - en prosess som består av flere trinnvis fremgangsmåte. Først isolert trioksyd WO ₃ fra malmkonsentrater med den gjenvinningsprosessen etter å ha gått til metallpulveret med hydrogen under betingelser som er på omtrent 700 ° C. På grunn av den ekstremt høye smeltepunkt beste måten å få dette metall er middel for pulvermetallurgi. I det første trinn blir wolfram-pulver presses, deretter plassert i en hydrogenatmosfære og sintret under betingelser med omtrent 1200-1300 ° C Videre utsettes for elektrisk strøm og oppvarmingstemperaturen ble destillert til tre tusen grader, denne prosess er ledsaget av sintring, og metallet blir til en monolitt. Etterfølgende fremstilling av wolfram og dets rensing fra de resulterende har monolittiske materialer som forekommer i betingelsene for sone smelting. Imidlertid wolframpulver - dette er ikke den eneste form for preparat som metall. Ved fremstilling av W fra pyrolysen av kloridene kan det oppnås allerede i metallisk form, men ikke i en kompakt og pulver.

Kjemisk kvalitetsegenskaper

Wolfram er valensen av den variable karakter, fra to til seks. Den mest stabile formen foregår ved sjette valens. To- og treverdig former av forbindelsene er ustabile og har ingen spesiell betydning i praksis ikke brukt. Wolfram er meget motstandsdyktig mot korrosjon av metaller. Romtemperatur gjør det mulig å opprettholde en konstant posisjon uten å bli utsatt for korrosjon; Gløde når temperaturen begynner å oksydere, og danner et wolframoksyd (VI). Er den andre i en serie av stress og kostnads bak hydrogen. Praktisk talt uoppløselig i hydrofluor og fortynnet svovelsyre. Salpetersyre og kongevann årsak overflate oksidasjonsprosessen. Oppløsning av mulig hydrogenperoksyd.

En blanding av flussyre og salpetersyre oppløser brønn wolfram:

2W + 4HNO ₃ + 10HF À WF ₆ + WOF ₄ + 4NO (gassutvikling) + 7H ₂ O.

I nærvær av oksidanter kan omsettes med et smeltet alkali:

2W + 4NaOH ₃ + 3O ₂ À 2Na ₂ WO ₄ + 2 H ₂ O.

Eksemplene ovenfor angitte reaksjoner forløper meget langsomt, men på å nå det nivå på 400 ° C, og wolfram egen oppvarming av reaksjonsprosessen akselereres og samtidig danner en stor mengde varme. Omsetninger med oksygenbehov når merket 500 ° C, for å metall alene begynte å varme opp.

Oppløs i en blanding av flussyre og salpetersyre fører til dannelse geksaftorvolframovoy syre - _H2 [WF _6]. Av alle de kjente wolframforbindelser anses viktigst anhydrid wolfram trioksid eller wolfram, wolframat, en peroksyforbindelse med Me ₂ WO _X, en substans avledet fra S, C, og halogen gruppeelementer.

Egenskapene til en fysisk art

Tungsten er en lys grå skinnende metall. Wolfram temperatur under smelte- og koke når det høyeste forhøyninger Celsius sammenlignet med andre metaller. Det er spekulasjoner om at seaborgium har enda større ytelse smelte- og kokepunkt, men på grunn av det faktum at han "liv" er svært liten, er det umulig å si med sikkerhet, siden det ikke er påvist av forsøket. Wolfram begynner å smelte ved 3695 K, under koking, og nådde 5828 K. W Netto tetthet er nær gull - 19,25 gram per kubikkcentimeter. Han er preget av paramagnetiske egenskaper. I samsvar med måleparametere Brinell hardhet er 488 kg / ^mm2. På tjue grader Celsius har en resistivitet på 55 x 10 ^-9 Ohm * m, men i de betingelser med hensyn til temperatur på 2700 ° C motstandsindeksen øker opp til 904 x 10 ^-9 Ohm * m. Den reflekterte lyden fra wolfram beveger seg med en hastighet på 4290 m / c.

En av de tunge metaller med høy hardhet og smeltepunkt for stor og disse er vurdert wolfram. Egenskapene som er iboende i det, bestemme dens verdi på verdensmarkedet, og muliggjør bred bruk. Evnen til å tåle høyere temperaturer, tillater stor skala bruk wolfram. Wire, ark og mange flere kan du lage mekanismer som tjener mange, mange år. Eksternt i likhet med platina. I ren tilstand ved oppvarming til 1600 ° C kan også være smidd.

Bruken av rent metall

Den grunnleggende metode for anvendelse av wolfram - fundamentet som et ildfast materiale i metallurgisk industri.

Plast og ildfaste egenskaper - dette er det som er kjent for wolfram. Tråd av dette metallet er uunnværlig i utstyr som er beregnet for belysning. Bilde rør og andre rør med vakuum er også mye brukt W.

Argon sveising kan ikke uten elektrodene laget med wolfram. Vakuum motstand ovn også bruke den som et varmeelement, og dette metallegering er brukt som den rhenium termoelement.

Den høye tetthet gjør det mulig å bruke den som en basis for tung type legering som brukes som en motvekt for den panserbrytende kjerne sabot og prosjektil sagittal artillerigranater, kjerne for panserbrytende ammunisjon, og selv gyro-stabiliserings flyr ballistisk missil.

Wolfram kan tjene som et utmerket middel for ioniserende strålingstype. Selv om det har en høyere tetthet og, særlig når sammenlignet med den konvensjonelle bly, i vekt av et likt nivå som gir beskyttelse klær eller utstyr som er plassert med sin bruk enklere. Infusibility egenskaper og hardhet komplisere behandlingen, og derfor i slike tilfeller ofte er legeringer av wolfram og nikkel, såvel som jern, kobber og andre metaller.

I industrien for å lage en rekke faste produkter ved hjelp av wolfram. Ark, wolfram pulver, og en stavelektroder - en av de vanligste former for produksjon av W.

Anvendelse av forbindelsene

Maskinering av forskjellige metaller, så vel som materialer som utgjør det ikke-metalliske natur tekniske konstruksjoner, boring og gruveprosess ved hjelp av sterke legeringer og komposittmaterialtyper basert på wolframkarbid, en blanding av titankarbid, tantal-karbid og wolframkarbid. Stempler wolfram laget av disse materialene er delt inn i T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, BK2, og VK6 VK4. Stempler TT gruppe bare anvendes for meget vanskelige maskineringsforholdene i økt kompleksitet. Et godt eksempel kan tjene som et støt prosess roterende bore perforator eller slitesterkt materiale produksjon smi stål med høy varmebestandighet. W anvendes som legeringselement for stål og legeringer basert på jern. "High speed" stål letters etikett som begynner med P, består av mer enn 90% av andelen wolfram.

Noen ganger forskjellige wolframforbindelser anvendes som katalysatorer eller pigmenter, høy-temperatur smøremiddel for overgangen av varmeenergi til elektrisk form.

Wolfram og biologi

Wolfram metall er ikke betraktet som signifikant i biologi, men noen bakterier og Archaea som en del av deres enzymer har denne komponent, som er i det aktive sete. Omtrent dype kilder hydrotermale typen archaebacteria livehypertermofile organismer, anses avhengig obligately wolfram. Tilstedeværelsen av dette metallet i enzymsammensetningen er å anse som en relikvie av den tidlige arkeikum perioden, med andre ord, det kan ha råd til å anta at tidlig opptreden av livet på jorden skjedde med deltakelse av W.

Som den dominerende del av andre metaller, forårsaker wolfram støv irritasjon av åndedrettsorganene.

former isotoper

¹⁸² W (26,41 %), ¹⁸³ W (14,4 %), ¹⁸⁴ W (30,64 %) и ¹⁸⁶ W (28,41 %) . Wolfram naturlig opprinnelse omfatter en blanding av fem forskjellige former av isotoper, nemlig: ¹⁸⁰ W (0,135 vekt-%.), ¹⁸² W (26,41%), ¹⁸³ W (14,4%), ¹⁸⁴ W (30,64%) og ¹⁸⁶ W (28,41%). Valens wolfram variabel, og alltid svarer til tall på 2 til 6, i en hvilken som helst form for isotopen.

Innen 2016 var det allerede kjent trettiseks menneskeskapte kunstige former for tungsten identifisert radionuklider med masse tall 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. Åpne wolfram naturlig forekommende radioaktiviteten var i 2003, men dens hastighet er ekstremt lav, noe som tilsvarer ca. to desintegrasjoner pr gram per år, og tilstanden til denne nedbrytning er metall α-aktivitet.

i konklusjonen

De fleste av de eksisterende ildfaste metall er wolfram. Egenskaper iboende, tillate oss å finne et sted i et bredt spekter av industrielle menneskelige aktiviteter, fra prosjektering og slutter med beskyttelse mot stråling. Metallet ble åpnet omtrent to ganger, to år fra hverandre, men verken Scheele eller brødre Eluard egentlig ikke krav på å fortjene til ære for sin oppdagelse. Valensen av wolfram er variabel og tar en verdi på to til seks, men, som omtalt tidligere, er den mest stabile form har seks valens. Det er meget motstandsdyktig mot korrosjon, kan reagere med alkali og oppløst i en blanding av flussyre og salpetersyre.

Stempler tungsten oppdelt i et stort antall arter i henhold til metoden for utførelse, i hvilken form metallet, og dens anvendelsesområde. Det finnes mange former for dens isotop, og elementet i naturen er dårlig merket radioaktive egenskaper og meget langsomt går i oppløsning. Grunnlaget for en flerhet av deler og reservedeler, en rekke innretninger og utstyr som brukes ved mann, er det wolfram. Selv prisen per kilo metall er ganske høy, men likevel er det ikke reduserer etterspørselen etter det, på grunn av sin kvalitet tilsvarer verdien som han ba om.