Wolfram valens. Egenskaber og anvendelse af wolfram

Flere artikler vil gøre det muligt at få kendskab til de fysiske og kemiske egenskaber af wolfram, se detaljerne for sit ophold i naturen, produktionsstedet, åbningen af historien, og mere.

Wolfram (W)

Wolfram - er et element i det periodiske system af Mendelejev har 74:e atomnummer svarer til det latinske tegn W. I de sædvanlige betingelser har en grå-sølvfarvet, skinnende, hårdt. Af alt det metal wolfram er det mest refraktære. Højere end den for W, smeltepunktet for kun ikke-metal - carbon. Det har en høj kemisk resistens. Valence af wolfram - variabel.

Historien om opdagelsen

Svensk kemiker Carl Wilhelm Scheele i 1781, beskæftiger sig med forarbejdning af scheelit salpetersyre, kunne producere wolframtrioxid - "tunge sten" gul. To år senere, allerede i 1783-m, to brødre Eluard, kemikere oprindeligt fra Spanien, offentligheden blev informeret om, at de kunne få fra wolframite nye metal og oxid - wolfram.

Moderne USA, Frankrig og Storbritannien brugt navnet af wolfram for wolfram, som oversætter fra svensk som "tunge sten". Oprindeligt ordet betød wolframium mineralsk wolframite. Senere gik det til selve metallet.

Wolfram i naturen

Ifølge beregninger Vinogradova, clarke antal wolfram jordskorpen er ca. 1,3 g / t. Det gennemsnitlige indhold af klipperne bjergkæder, r / t: sure klipper - 1,9, gennemsnit - 1,2, den grundlæggende - 0,7 ultrabasiske - 0,1.

De største reserver af dette metal er koncentreret i Kina, USA, Canada og Kasakhstan, lande som Bolivia, Portugal, Usbekistan, Rusland og Sydkorea har en lille i sammenligning med de førnævnte stater bestande. I år producerer omkring 49-50 millioner ton, hvoraf 41 er produceret af Kina, Rusland andel svarer til 3,5 tons, Kazakhstan - 0,7, og Australien - 0,5 tons.

I industrien er den vigtigste rolle, som wolframite og scheelit. Mineraler wolframite ofte koncentreret i granitklipper og deres gennemsnitlige koncentration svarer til en eller to procent. De fleste producentlande eksporterer wolfram. . Prisen for dette metal er ret høj, og kan variere afhængig af mærke og type, hvor det er solgt (fra 2172 til at 6250560 gnide.). De vigtigste eksportører af wolfram betragtes England, Kina og Australien. Importeret i store mængder USA, Tyskland, England og Japan.

Fremgangsmåder til fremstilling

Fremstilling af wolfram - en proces, der består af flere inkrementelle trin. Først isoleret trioxide WO ₃ fra malmkoncentrater med gendannelsesprocessen efter vil metalpulveret med hydrogen under betingelser på ca. 700 ° C På grund af den ekstremt høje smeltepunkt bedste måde at få dette metal er midler til pulvermetallurgi. I det første trin presses wolframpulveret, derefter anbragt i en hydrogenatmosfære og sintret under betingelser på omkring 1200-1300 ° C. Underkastes yderligere elektrisk strøm og opvarmningstemperaturen destilleres til tre tusind grader, denne proces ledsages af sintring, og metallet bliver til en monolit. Efterfølgende fremstilling af wolfram og dets oprensning fra de resulterende monolitiske materialer forekommer under forhold med zonesmeltning. Dog wolframpulver - dette er ikke den eneste form for præparat, som metal. Ved fremstillingen af W fra pyrolyse af chlorider kan den opnås allerede i metallisk form, men ikke i en kompakt og pulver.

Kemisk kvalitetsegenskaber

Wolfram er valensen af den variable karakter, fra to til seks. Den mest stabile form tager på sjette valens. Di- og trivalente former af forbindelserne er ustabile og har ingen særlig betydning i praksis ikke anvendes. Wolfram er meget modstandsdygtige over for korrosion af metaller. Stuetemperatur gør det muligt at opretholde en konstant position uden at være udsat for korrosion; når incandescence temperaturen begynder at oxidere, danner en wolframoxid (VI). Er den anden i en serie af stress og omkostninger bag brint. Praktisk taget uopløseligt i flussyre og fortyndet svovlsyre. Salpetersyre og kongevand årsag overflade oxidationsproces. Opløsning af mulig hydrogenperoxid.

En blanding af flussyre og salpetersyre opløser godt wolfram:

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

I nærvær af oxidanter kan omsættes med et smeltet alkali:

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

Ovenstående eksempler reaktioner forløber meget langsomt, men på at nå niveauet fra 400 ° C og wolfram selvopvarmning af reaktionsprocessen accelereres, samtidig danner en stor mængde varme. Reaktioner, der involverer iltbehov nå mærket 500 ° C, til metal alene begyndte at varme op.

Opløses i en blanding af flussyre og salpetersyre fører til dannelse geksaftorvolframovoy syre - _H2 [WF _6]. Af alle de kendte wolfram forbindelser anses vigtigste anhydrid wolframtrioxid eller wolfram, wolframat, en peroxyforbindelse med Me ₂ WO _X, et stof afledt af S, C, og halogen -gruppeelementerne.

Egenskaberne af en fysisk karakter

Wolfram er en lys grå skinnende metal. Wolfram temperatur under smeltning og kogning når den højeste stigninger Celsius i forhold til andre metaller. Der er spekulationer om, at seaborgium har endnu større ydeevne smelte- og kogepunkter, men på grund af det faktum, at han "liv" er meget lille, er det umuligt at sige med sikkerhed, da det ikke er bevist ved forsøg. Wolfram begynder at smelte ved 3695 K, under kogning og nåede 5828 K. W Net massefylde er tæt på guld - 19,25 gram per kubikcentimeter. Han er præget af paramagnetiske egenskaber. I overensstemmelse med måleparametre Brinell hårdhed er 488 kg / ^mm2. På tyve grader Celsius har en specifik modstand på 55 x 10 ^-9 Ohm * m, men i de betingelser for temperatur på 2700 ° C resistivitetsindekset stiger op til 904 x 10 ^-9 Ohm * m. Den reflekterede lyd fra wolfram bevæger sig med en hastighed på 4290 m / c.

En af de tunge metaller med høj hårdhed og et smeltepunkt på enorme velovervejet wolfram. De egenskaber, der ligger i det, bestemme dens værdi på verdensmarkedet og muliggøre bred anvendelse. Evnen til at modstå højere temperaturer giver stor brug skala wolfram. Wire, plader og mange flere kan du oprette mekanismer, der tjener mange, mange år. Eksternt ligner platin. I ren tilstand ved opvarmning til 1600 ° C kan godt være forfalsket.

Anvendelsen af ren metal

Den grundlæggende fremgangsmåde til anvendelse wolfram - fundamentet som et ildfast materiale i metalindustrien.

Plast og ildfaste egenskaber - det er hvad der er kendt for wolfram. Tråd af dette metal er uundværlig i anordninger beregnet til belysning. Billedrør og andre rør med et vakuum er også meget udbredt W.

Argon lysbuesvejsning kan ikke undvære de elektroder fremstillet med wolfram. Vakuum modstand ovnen også bruge det som et varmeelement, og dette metal legering anvendes som rhenium termoelement.

Den høje densitet gør det muligt at bruge den som grundlag for tung typen legering, der anvendes som modvægt for panserbrydende kerne sabot og projektil sagittale artillerigranater, kerne til panserbrydende ammunition og endda gyro stabiliserende flyvende ballistiske missiler.

Wolfram kan tjene som et glimrende middel til ioniserende type stråling. Selv om det har en højere densitet og, især sammenlignet med den konventionelle bly efter vægt af et tilsvarende niveau, der giver beskyttelse tøj eller udstyr placeret med dets anvendelse lettere. Infusibility egenskaber og hårdhed komplicere behandlingen, og derfor i sådanne tilfælde ofte er legeringer af wolfram og nikkel, samt jern, kobber og andre metaller.

I industrien for at skabe en bred vifte af faste produkter ved hjælp af wolfram. Ark, wolframpulver, og en stang-elektroder - en af de mest almindelige former for produktion af W.

Anvendelse af forbindelserne

Bearbejdning af forskellige metaller, samt materialer, der udgør det ikke-metalliske karakter ingeniørkonstruktioner, boring og minedrift proces under anvendelse af stærke legeringer og kompositmaterialer typen materialer baseret på wolframcarbid, en blanding af titancarbid, tantalcarbid og wolframcarbid. Frimærker wolfram fremstillet af disse materialer er opdelt i T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, BK2, og VK6 VK4. Frimærker TT gruppe kun anvendes til meget vanskelige bearbejdning forhold i øget kompleksitet. Et godt eksempel kan tjene som et chok-proces roterende boring perforator eller holdbart materiale fremstilling smedning stål med høj varmebestandighed. W anvendes som legeringselement til stål og legeringer baseret på jern. "Høj hastighed" stål lettered etiket, der begynder med P, mere end 90% af aktiekapitalen omfatter wolfram.

Undertiden forskellige wolfram forbindelser anvendes som katalysatorer eller pigmenter, høj temperatur smøremiddel for overgangen af varmeenergien i elektrisk form.

Wolfram og biologi

Wolfram metal anses ikke for væsentlige i biologi, men nogle bakterier og archaea som en del af deres enzymer har denne komponent, som er i det aktive site. Ca. dybe kilder hydrotermiske typen archaebakterier levende-hyperthermofiler, betragtes afhængig af obligat wolfram. Tilstedeværelsen af dette metal i enzymet sammensætning betragtes som et levn fra den tidlige Archean periode, med andre ord, kan det tillade sig at antage, at den tidlige fremkomst af liv på jorden fandt sted med deltagelse af W.

Som den overvejende del af andre metaller, wolfram støv forårsager irritation af åndedrætsorganerne.

former isotoper

¹⁸² W (26,41 %), ¹⁸³ W (14,4 %), ¹⁸⁴ W (30,64 %) и ¹⁸⁶ W (28,41 %) . Wolfram naturlig oprindelse omfatter en blanding af fem forskellige former for isotoper, nemlig: ¹⁸⁰ W (0,135 vægt-%.), ¹⁸² W (26,41%), ¹⁸³ W (14,4%), ¹⁸⁴ W (30,64%) og ¹⁸⁶ W (28,41%). Valensen wolfram variabel, og altid svarer til antallet af 2 til 6, i enhver form af isotopen.

I 2016 blev det allerede kendt seksogtredive menneskeskabte kunstige former for wolfram identificeret radionuklider med masse numre 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. Åbent wolfram naturligt forekommende radioaktivitet var i 2003, men dens sats er ekstremt lav, hvilket svarer til ca. to henfald per gram per år, og tilstanden af denne henfald er metal α-aktivitet.

Som konklusion

De fleste af de eksisterende ildfaste metal wolfram. Egenskaber iboende, giver os mulighed for at finde et sted i en lang række industrielle menneskelige aktiviteter, fra teknik og slutter med beskyttelse mod stråling. Metal blev åbnet omtrent dobbelt, to års mellemrum, men hverken Scheele eller brødre Eluard ikke rigtig hævde at fortjeneste til ære for sin opdagelse. Valensen af wolfram er variabel og antager en værdi på to til seks, men, som diskuteret tidligere, den mest stabile form har seks valens. Det er meget modstandsdygtige over for korrosion, kan reagere med alkali og opløst i en blanding af flussyre og salpetersyre.

Frimærker wolfram opdelt i et stort antal arter ifølge fremgangsmåden for udførelse, i hvilken form det metal, og dens anvendelsesområde. Der er mange former for dets isotop, og elementet i naturen er dårligt markeret radioaktive egenskaber og meget langsomt nedbrydes. Grundlaget for en flerhed af dele og reservedele, en lang række indretninger og udstyr, der anvendes af mennesket, det er wolfram. Selv kilopris metal er ganske høj, men ikke desto mindre er det ikke reducere efterspørgslen efter det, på grund af dets kvalitet svarer til den værdi, som han bad om.