Volfram valence. Svojstva i primjena volframa

Više članaka će omogućiti da se upoznaju sa fizičkim i hemijskim svojstvima volfram, vidite detalje svog boravka u prirodi, na mjestu proizvodnje, otvaranje priče, i još mnogo toga.

Volfram (W)

Tungsten - je element Periodni sustav Mendeljejev je 74. atomski broj odgovara latinski karakter W. U uobičajenim uvjetima ima sivo-srebrne boje, sjajna, teško. Od svih metala volframa je najviše vatrostalnih. Veća od W, tačke topljenja samo nemetalnih - ugljen. Ona ima visoku otpornost na kemikalije. Valenciju volfram - varijable.

Povijest otkrića

Švedski kemičar Carl Wilhelm Scheele 1781., koja se bavi preradom Scheelite dušične kiseline, može proizvesti volfram trioksida - "težak kamen" žuta. Dvije godine kasnije, već u 1783-m, dva brata Eluard, hemičara porijeklom iz Španije, javnost je obaviještena da bi mogli dobiti od volframit novih metala i oksida - volframa.

Moderni Sjedinjene Države, Francuska i Velika Britanija koristio ime volframa za volfram, što znači iz Švedske kao "težak kamen". Izvorno, riječ znači wolframium mineralnih volframit. Kasnije je prolazila do samog metala.

Volfram u prirodi

Prema proračunima Vinogradova, Clarke broj volfram Zemljine kore je oko 1,3 g / t. Prosječna sadržaj stijene planinske masive, r / t: kisele stijene - 1.9, prosjek - 1.2, osnovni - 0,7 ultrabazičnih - 0,1.

Najveće rezerve ovog metala je koncentrirana u Kini, SAD-u, Kanadi i Kazahstana, zemlje kao što su Bolivija, Portugal, Uzbekistan, Rusija i Južna Koreja imaju mali u poređenju sa pomenutim države zaliha. U godini proizvede oko 49-50 miliona tona, od čega 41 u produkciji Kina, udio Rusije odgovara 3,5 tona, Kazahstan - 0,7, i Australija - 0,5 tona.

U industriji, glavna uloga je data volframit i Scheelite. Minerali volframit često koncentrirana u granitnim stijenama i njihova prosječna koncentracija odgovara na jedan ili dva posto. Većina zemalja proizvode izvozi Volfram. . Cijena ovog metala je prilično visok i mogu se razlikovati ovisno o marki i tipa u kojoj se prodaje (2172-6250560 rub.). Glavni izvoznici volfram smatra Velike Britanije, Kine i Australije. Uvoze u velikim količinama Sjedinjene Države, Njemačkoj, Engleskoj i Japanu.

Metode za pripremu

Priprema volfram - proces koji se sastoji od nekoliko inkrementalni koraka. Prva izolovan trioksid WO ₃ iz rude koncentrata sa procesom oporavka nakon odlaska u metalnog praha s vodikom pod uslovima od oko 700 ° C. Zbog ekstremno visokih tališta najbolji način da se ovaj metal su sredstvo metalurgija praha. U prvom koraku se pritisne volfram u prahu, a zatim stavlja u atmosferi vodonika i sinterovan pod uslovima od oko 1200-1300 ° C. Dalje podvrgnuti električne struje i temperature grijanja je destilirana na tri hiljade stepeni, ovaj proces je u pratnji sinteriranje, a metal pretvara u monolit. Naknadni pripremu volframa i njenog prečišćavanja iz rezultiralo monolitnog materijala desi u uslovima zoni topljenja. Međutim, volfram u prahu - ovo nije jedini oblik pripreme taj metal. U pripremi W iz pirolize klorida može se dobiti već u metalik obliku, ali ne u kompaktnom i prah.

Kemijske karakteristike kvaliteta

Volfram je valentni varijable karaktera, od dvije do šest godina. Najstabilniji oblik traje šesti valentnosti. Di- i trovalentni oblici spojeva su nestabilne i nemaju poseban značaj, u praksi ne koriste. Volfram je vrlo otporan na koroziju metala. Sobna temperatura omogućava da održava konstantnu poziciju bez podvrgavanja korozije; dostiže temperaturu usijanje počinje da oksidira, formirajući volfram oksid (VI). Je drugi u nizu od stresa i troškova iza vodika. Praktično ne rastvara u fluorovodonične i razrijediti sumporna kiselina. Dušične kiseline i zlatotopka uzrok proces površine oksidacije. Raspuštanje mogućih vodikovog peroksida.

Mješavina fluorovodonične i dušične kiseline rastvara i volfram:

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

U prisustvu oksidansa može se reagovao sa rastopljenom alkalni:

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

Gore navedenim primjerima reakcije nastaviti vrlo sporo, ali na dostigavši nivo od 400 ° C i volfram samogrejne procesa reakcija se ubrzava, istovremeno formirajući veliku količinu topline. Reakcije koje uključuju potrošnja kisika dostigne granicu od 500 ° C, na metal sam počeo zagrijavati.

Rastvoriti u mješavinu fluorovodonične i dušične kiseline dovodi do stvaranja geksaftorvolframovoy kiselina - H ₂ [WF _6]. Od svih poznatih volframa spojevi se smatraju najvažnijim anhidrida volfram trioksida ili volframa, tungstate, a peroksidni spoj sa Me ₂ WO _X, supstance izvedene iz S, C i halogene grupa elemenata.

Svojstva fizičke prirode

Volfram je svijetlo siva sjajni metal. temperatura volfram tokom topljenja i ključanja dostiže najveću uzvišenja Celzijusa u poređenju sa drugim metalima. Nagađa se da bi seaborgij ima još veću topljenja performanse i vrelišta, ali s obzirom na to da je "život" je vrlo mala, to je nemoguće sa sigurnošću reći, jer nije dokazano eksperimentom. Volfram počinje da se topi na 3695 K, dok ključanja, dostižući 5828 K. Š Neto gustina je u neposrednoj blizini zlato - 19.25 grama po kubnom centimetru. On se odlikuje paramagnetičan kvalitetama. U skladu sa mjerenja parametara Tvrdoća po Brinellu je 488 kg / mm ^2. U dvadeset stupnjeva Celzijusa ima otpornost od 55 × 10 ^-9 Ohm * m, ali u uvjetima temperature 2700 ° C bili otpor se povećava do 904 x 10 ^-9 Ohm * m. Odbijenog zvuka iz volfram kreće brzinom od 4290 m / c.

Jedan od teških metala sa visokom tvrdoćom i topljenja velikih promatranu volframa. Osobine koje su svojstvene u njemu, utvrditi vrijednost na svjetskom tržištu i omogućiti široku upotrebu. Sposobnost da izdrže visoke temperature omogućuje veliku upotrebu razmjera volfram. Žica, listova i još mnogo toga vam omogućiti da stvaranje mehanizama koji služe mnogo, mnogo godina. Eksterno slično platine. U čistom stanju kad se zagrijava do 1600 ° C može dobro biti kovani.

Korištenje čistog metala

Osnovni metod pomoću volfram - temelj kao vatrostalnog materijala u metalurgiji.

Plastike i vatrostalne svojstva - to je ono što je poznato za volfram. Žica ovog metala je neophodan u uređaje namijenjene za rasvjetu. Slika cijevi i druge cijevi sa vakuum se naširoko koristi W.

Argon zavarivanje ne može bez elektroda napravljena sa volframa. otpornost na vakuum peći i koristiti ga kao element grijanja, a ovaj metal legura se koristi kao renijum termopar.

Visoke gustoće omogućuje da ga koristite kao osnovu za teške tip legure koristi kao protuteža za oklop-piercing core sabot i projektila sagitalnoj artiljerijskih granata, jezgro za oklop-piercing municije, pa čak i žiro stabilizaciju leti balističkih projektila.

Tungsten može poslužiti kao odlično sredstvo tipa jonizujućeg zračenja. Iako ima veću gustoću, a posebno u odnosu na konvencionalne olova po masi od jednakog nivoa pružanja odjeće zaštite ili opreme nalazi uz njegovu upotrebu lakše. Infusibility svojstva i tvrdoću komplikuje obrade, a samim tim i takvim slučajevima često su legure volframa i nikla, kao i željeza, bakra i drugih metala.

U industriji za stvaranje raznih čvrstih proizvoda koji koriste volfram. Lim, volfram u prahu, i štap-elektrode - jedan od najčešćih oblika izlaza W.

Upotreba spojeva

Obradu različitih vrsta metala, kao i materijala koji čine nemetalnih prirodu inženjerskih konstrukcija, bušenje i miniranje procesa pomoću jake legura i kompozitnih vrsta materijala na bazi volfram karbida, mješavina titan karbida, tantal karbida i tvrdog metala. Markice volfram od tih materijala su podijeljeni u T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, BK2 i VK6 vk4. Poštanske marke TT grupa koristiti samo za vrlo teškim uvjetima strojna povećanjem složenosti. Tipičan primjer može poslužiti kao šok-proces rotaciono bušenje perforacija ili trajnog materijala za proizvodnju kovanje čelika visoke otpornost na toplinu. W se koristi kao legirajući element za čelik i legure na bazi željeza. "High Speed" čelika slovima oznaka počinje sa P, više od 90% udjela čine volfram.

Ponekad različite volfram spojevi se koriste kao katalizatori ili pigmenti, visoke temperature maziva za tranziciju toplotne energije u električnu obliku.

Volfram i biologije

Tungsten metal se ne smatra značajnim u biologiji, ali neke bakterije i archaea kao dio njihovih enzima imaju tu komponentu, koja je u aktivnom mjestu. Oko duboko izvora hidrotermalnih tip archaebacteria live-hyperthermophiles, smatraju ovisi o obligately volfram. Prisustvo ovog metala u sastavu enzima se smatra relikvija ranog Archean period, drugim riječima, može priuštiti da pretpostaviti da je rana pojava života na Zemlji je održan uz sudjelovanje W.

Kao dominantan dio drugih metala, volfram prašina izaziva iritacije disajnih organa.

oblici izotopa

¹⁸² W (26,41 %), ¹⁸³ W (14,4 %), ¹⁸⁴ W (30,64 %) и ¹⁸⁶ W (28,41 %) . Volframa prirodnog porijekla sadrži mješavinu pet različitih oblika izotopa, i to: ¹⁸⁰ W (0,135 tež.%), ¹⁸² W (26,41%), ¹⁸³ W (14,4%), ¹⁸⁴ W (30,64%) i ¹⁸⁶ W (28,41%). Valencija volfram varijabla, i uvijek odgovara broju od 2 do 6, u bilo kojem obliku izotopa.

Do 2016. godine što je već poznato trideset šest veštačkih umjetnih oblika volfram identifikovanih radionuklida s masovnim brojevima 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. Otvorena volfram prirodno radioaktivnost je 2003. godine, ali je njegova stopa je izuzetno niska, što odgovara približno dva dezintegracija po gramu godišnje, i stanje ovog propadanja je metal α-aktivnost.

u zaključku

Većina postojećih vatrostalnih metala volframa. Svojstva inherentna, dozvolite nam da nađemo mjesto u širok spektar aktivnosti industrijske ljudskih, od inženjeringa i završava sa zaštitom od zračenja. Metal je otvoren otprilike dva puta, osim dvije godine, ali ni Scheele ni braća Eluard stvarno ne tvrde da zasluga u čast svoje otkriće. Valentni volframa je varijabilan i uzima vrijednost od dvije do šest, ali, kao što je ranije rečeno, najstabilniji oblik ima šest valentnih. Veoma je otporan na koroziju, može reagirati s baze i rastvorena u mješavinu fluorovodonične i dušične kiseline.

Markice volfram podijeljena u veliki broj vrsta prema načinu izvršenja, oblik u kojem se metal, i njegovo polje primjene. Postoje mnogi oblici njegovih izotopa, a element u prirodi je slabo označena radioaktivnim svojstvima i vrlo polako raspada. Osnova za pluralitet dijelova i rezervnih dijelova, širok spektar uređaja i opreme koja se koristi od strane čovjeka, to je volfram. Čak i cijena po kilogramu metal je prilično visoka, ali ipak to ne umanjuje potražnju za to, zbog svoje kvalitete odgovaraju vrijednost koju je tražio.