De chemische eigenschappen van wolfraam. Eigenschappen en toepassingen van wolfraam

Tungsten - is een chemisch element van het periodiek systeem, die behoort tot Groep VI. In de natuur voorkomt wolfram als een mengsel van vijf isotopen. Op gebruikelijke wijze onder gebruikelijke omstandigheden, is een massief metaal zilver-grijze kleur. Het is ook de meest vuurvaste van alle metalen.

Basiseigenschappen van wolfraam

Tungsten - een metaal met opmerkelijke fysische en chemische eigenschappen. In bijna alle takken van de moderne productie wordt gebruikt wolfraam. De formule die gewoonlijk wordt uitgedrukt in metaaloxide aanduidingen - WO _3. Tungsten is de meest vuurvaste metalen. Aangenomen wordt dat alleen seaborgium nog tugoplavok kan zijn. Maar net zo lang als het kan niet worden gesteld, als seaborgium heeft een zeer korte levensduur.

Dit metaal heeft een specifieke fysische en chemische eigenschappen. Wolfraam heeft een dichtheid van 19.300 kg / ^m3, de smelttemperatuur 3410 ° C. Door deze parameter is de tweede alleen voor koolstof - grafiet of diamant. In de natuur voorkomt wolfram vijf stabiele isotopen. De massa getallen in het traject van 180 tot 186 Wolfraam heeft een valentie van 6 minuten en de verbindingen het kan 0, 2, 3, 4 en 5. De metaal heeft een voldoende hoog warmtegeleidingsvermogen. Voor wolfraam, het cijfer 163 W / (m * C). Volgens deze eigenschap, zelfs overtreft verbindingen zoals aluminiumlegeringen. Massa wolfraam vanwege de dichtheid die gelijk is aan 19kg / ^{m3 is.} De oxidatiegraad wolfraam varieert 2-6. metaal heeft zure eigenschappen en lager optimaal zijn oxidatie - basic.

Aldus legeringen van lagere wolframverbindingen beschouwd instabiel. De meest resistente zijn verbindingen met een mate van zes. Ze vertonen de meest karakteristieke en chemische eigenschappen van het metaal. Wolfram neigt vormen gemakkelijk complexen. Maar het metaal wolfraam is meestal zeer resistent. Het begint te interageren met zuurstof Pas bij een temperatuur van 400 ° C Het kristalrooster van wolfraam heeft betrekking op kubische type.

Interactie met andere chemicaliën

Indien wolfraam gemengd met een droge fluor, kan de verbinding worden verkregen onder de naam "hexafluoride", dat smelt bij een temperatuur van 2,5 ° C en kookt bij 19,5 ° C Een dergelijk materiaal wordt verkregen wanneer de verbinding van wolfraam met chloor. Maar voor deze reactie vereist een tamelijk hoge temperatuur - ongeveer 600 ° C Echter, de stof gemakkelijk weerstaat destructieve werking van water en in de praktijk niet te veranderen in de kou te onderwerpen. Tungsten - metalen, die niet zonder zuurstof reactie produceert oplossen in alkaliën. Het is echter eenvoudig opgelost in een mengsel van _HNO3 en HF. Meeste grote chemische verbindingen wolfraam - is zijn trioxide WO _{3, H2} WO ₄ - wolfraamzuur en zijn derivaten - wolframaten zouten.

Men kan een aantal van de chemische eigenschappen van wolfraam van reactievergelijkingen overwegen. Bijvoorbeeld de formule WO ₃ + 3H ₂ = W + 3H ₂ O. wordt gewonnen uit wolfraam metaaloxide vertoont haar vermogen om te interageren met waterstof. Deze vergelijking geeft het proces om het van wolfraamtrioxide. Formule duidt dergelijke eigenschap wolfraam praktisch onoplosbaar in zuren: W + 2HNO3 + 6HF = WF6 + 2NO + 4H2O. Een van de meest opmerkelijke stoffen die wolfraam carbonyl beschouwd. Daarvan en ontvang dichte ultradunne coating van pure wolfraam.

Geschiedenis van de ontdekking

Tungsten - een metaal dat zijn naam krijgt van de Latijnse taal. Vertaald betekent het "wolf's schuim". Deze ongewone naam bleek te wijten aan het gedrag van het metaal. Begeleidende gedolven erts tin, wolfraam, tin bemoeid selectie. Door in het smelten van slak alleen gevormd. Deze metalen wordt gezegd dat hij "eet tin als een wolf het eten van de schapen." Velen vragen zich af wie de chemische element wolfraam ontdekt?

Deze wetenschappelijke ontdekking werd gelijktijdig op twee plaatsen door verschillende onderzoekers onafhankelijk van elkaar. In 1781 de chemicus Scheele van Zweden kreeg een zogenaamde "zware steen", het uitvoeren van experimenten met salpeterzuur en scheeliet. In 1783, de broers chemici uit Spanje, Eluard naam meldde ook de ontdekking van een nieuw element. Preciezer, ze zijn geopend wolfraamoxide opgelost in ammonia.

De legeringen met andere metalen

Momenteel onderscheiden enkelfasige en meerfasige wolfraamlegeringen. Ze bevatten een of meer vreemde elementen. De meeste bekende verbinding - een legering van wolfraam en molybdeen. Toevoegen van molybdeen wolfraam verleent sterkte onder spanning. Ook op het gebied van eenfasige wolfraamlegeringen behoren verbindingen met titaan, hafnium, zirkonium. Het grootste plasticiteit van wolfraam rhenium gebonden. In praktijk geen legering - een nogal tijdrovend proces, zoals Rhenium is zeer moeilijk te verkrijgen.

Aangezien wolfraam is een van de meest vuurvaste materialen, de ontvangende wolfraamlegeringen - geen gemakkelijke taak. Wanneer deze metalen net begint te koken, andere bevinden zich steeds in een vloeibare of gasvormige toestand. Maar de moderne wetenschappers zijn in staat om legeringen te verkrijgen door middel van elektrolyse. Legeringen die wolfraam, nikkel en kobalt, worden toegepast voor het aanbrengen van de beschermingslaag fragiele materialen.

In moderne metallurgieindustrie ook bereid legeringen gebruikt wolfraampoeder. Om de nodige bijzondere voorwaarden te scheppen, waaronder de oprichting van een vacuüm omgeving. Omdat sommige aspecten van wolfraam interactie met andere elementen staalproducenten voorkeur legeringen niet een tweefasensysteem kenmerken maken en gebruiken 3, 4 of meer componenten. Deze legeringen zijn bijzonder duurzaam, maar met duidelijke naleving formules. Aan het geringste afwijking percentage kan legeringsbestanddelen bros en onbruikbaar draaien.

Tungsten - element dat wordt gebruikt in de techniek

Vanuit deze metalen filamenten gewone lampen. Ook röntgenbuis omvattende de vacuumoven voor gebruik bij extreem hoge temperaturen. Staal, dat wolfram bevat een zeer hoog niveau van kracht. Dergelijke legeringen worden gebruikt voor de vervaardiging van werktuigen in verschillende gebieden: voor het boren, geneeskunde, engineering.

Het belangrijkste voordeel van de verbindingen en wolfraam staal - slijtvastheid onwaarschijnlijkheid beschadiging. Het beroemdste gebouw in de wolfraam legering heet "winnen." Ook dit element wordt veel gebruikt in de chemische industrie. Met de toevoeging ervan gemaakt verfpigmenten. Vooral veel gebruikt in dit gebied verkregen wolfraamoxide 6. wordt gebruikt voor de productie van wolfraam carbiden en halogeniden. Een andere naam voor dit materiaal - wolfraamtrioxyde. 6 wolfraamoxide wordt gebruikt als een geel pigment in verf voor keramiek en glas.

Wat zijn zware metalen?

All wolfraam gebaseerde legeringen met een hoge dichtheid index, genaamd zwaar. Zij worden alleen geproduceerd door de werkwijzen van poedermetallurgie. Wolfraam is altijd de basis voor zware legering, waarbij het gehalte kan oplopen tot 98%. Ook deze metalen wordt aan zware metalen nikkel, koper en ijzer. Ze kunnen echter op te geven en chroom, zilver, kobalt, molybdeen. De grootste populariteit verworven tijdelijke verblijfsvergunning legeringen (wolfraam - nikkel - ijzer) en XIP (wolfraam - nikkel - koper). Een hoge dichtheid van deze legeringen kunnen ze gevaarlijke gammastraling absorbeert. Hiervan vliegwielen zijn van wielen, elektrische contacten, rotors voor gyroscoop.

wolfraamcarbide

Ongeveer de helft van de wolfraam gebruikt voor de productie van duurzame metalen, in het bijzonder wolfraamcarbide, met een smelttemperatuur van 2770 ° C wolfram carbide is een chemische verbinding die een even aantal koolstofatomen en wolfraam bevat. Deze legering heeft specifieke chemische eigenschappen. Wolfraam geeft het een kracht zodanig dat deze groter is dan deze indicator staal verdubbeld.

Tungsten carbide wordt veelvuldig gebruikt in de industrie. Omdat het is vervaardigd scherpe voorwerpen zeer goed bestand tegen hoge temperaturen en slijtage zijn. Mede door dit element wordt gemaakt:

• Vliegtuigonderdelen, automotoren.
• Details voor ruimteschepen.
• Medische en chirurgische instrumenten, die worden gebruikt in de abdominale chirurgie. Dergelijke hulpmiddelen zijn duurder dan conventionele medische staal, maar ze zijn productiever.
• Sieraden, vooral verlovingsringen. Dergelijke populariteit wolfraam gekoppeld aan zijn kracht, voor het echtpaar, die kracht relaties, evenals verschijning symboliseert. Functies gepolijst wolfraam in de vorm zodanig dat het voor een zeer lange tijd behoudt spiegel, glanzend uiterlijk.
• Ballen voor ballpoints luxe.

Win - wolfraamlegering

Ongeveer in de tweede helft van de jaren 1920, hebben veel landen geproduceerd begonnen legeringen voor snijgereedschappen, die bereid zijn uit wolfraamcarbide en kobalt zijn. In Duitsland, een dergelijke legering genaamd Vidya, in de Verenigde Staten - Karbolit. In de Sovjet-Unie, is een dergelijke legering genaamd "winnen." Deze legeringen waren uitstekend voor de behandeling van gietijzer producten. Win een keramisch-metaallegering met een extreem hoog veiligheidsniveau. Het is gemaakt in de vorm van platen van verschillende vormen en maten.

Pobedita fabricageproces is als volgt: neem een wolfraamcarbide poeder, fijn poeder van nikkel of kobalt, en alles wordt gemengd en in speciale matrijzen geperst. De persplaat aldus onderworpen aan een verdere warmtebehandeling. Dit geeft een zeer harde legering. Deze platen worden niet alleen gebruikt voor het snijden van gietijzer, maar ook voor de vervaardiging van boor gereedschap. Platen van pobedita gesoldeerd op boorapparatuur gebruik van koper.

Prevalentie wolfraam in de natuur

Dit metaal is zeer weinig spreiding in de omgeving. Nadat alle elementen 57 het plaatsvindt en aanwezig Clark wolfraam. Ook is het metaal mineralen - scheelite en wolframiet. Wolfraam migreert in het grondwater of ionen of in de vorm van verschillende verbindingen. Maar de grootste concentratie is te verwaarlozen in het grondwater. Het is een paar honderdsten mg / l en praktisch niet hun chemische eigenschappen te veranderen. Tungsten kan ook worden vrijgegeven in natuurlijke wateren uit afvalwater en fabrieken.

Het effect op het menselijk lichaam

Tungsten komt nauwelijks in contact komen met water of voedsel. Er kan een risico van inademing van wolfraamdeeltjes met de lucht op de werkplek. Ondanks behoren tot de categorie van zware metalen, wolfraam is niet giftig. Tungsten vergiftiging zich alleen voordoen in die verband houden met de productie van wolfraam. De mate van metaaleffect op het lichaam kan verschillen. Bijvoorbeeld wolfraam poeder, wolfraamcarbide en dergelijke stof als anhydriet wolfraamzuur, kan longbeschadiging veroorzaken. De belangrijkste symptomen - malaise, koorts. Meer ernstige symptomen zich voordoen wanneer vergiftigd wolfraamlegeringen. Dit gebeurt door het inademen van stof legeringen en leidt tot bronchitis, pulmonaire fibrose.

Wolfraammetaal, vallen binnen het menselijk lichaam, wordt niet geabsorbeerd in de darmen en geleidelijk weergegeven. Kan staan voor een groot gevaar wolfraamverbindingen die van oplosbaar. Ze worden afgezet in de milt, botten en huid. Langdurige blootstelling wolfraam verbindingen kunnen symptomen zoals broze nagels, huid afpellen, verschillende soorten dermatitis optreden.

Voorraden van wolfraam in verschillende landen

De grootste wolfraam hulpbronnen zijn in Rusland, Canada en China. Wetenschappers voorspellen dat in het nationale grondgebied gelegen op ongeveer 943.000 ton van dit metaal. Als we geloven dat deze schattingen, de overgrote meerderheid van de reserves zich in het zuiden van Siberië en het Verre Oosten. Er is zeer weinig bekend middelen fractie - het is slechts ongeveer 7%.

Door het aantal bewezen deposito's van wolfraam Rusland is de tweede alleen voor China. De meeste van hen bevinden zich in gebieden van Kabardino-Balkarië en Boerjatië. Maar in deze gebieden niet zuiver wolfraam en erts ook die molybdeen, goud, bismut, tellurium, scandium, en andere stoffen. Tweederde van het volume van de resulterende wolfraam onderzocht bronnen ingekapseld in vuurvaste ertsen, waar de belangrijkste volframosoderzhaschim mineraal scheelite. Het aandeel legkoobogatimyh erts is goed voor slechts een derde van de productie. Kenmerken van wolfraam die in Rusland is lager dan in het buitenland. Ertsen bevatten een groot percentage van de wolfraamtrioxide. In Rusland, zeer weinig metalen alluviale afzettingen. Tungsten zand zijn ook van slechte kwaliteit met veel oxides.

Wolfraam in de economie

Global wolfraam productie begon te groeien vanaf ongeveer 2009, toen ik begon te Aziatische industrie herstellen. De grootste producent van wolfraam is China. Bijvoorbeeld, in 2013 het aandeel van de industrie in dit land goed voor 81% van het mondiale aanbod. Ongeveer 12% van de vraag naar wolfraam in verband met de productie van verlichtingsarmaturen. Volgens deskundigen, zal het gebruik van wolfraam op dit gebied tijdens de behandeling met LED-en tl-lampen in de huiselijke omgeving en de werkplek worden verlaagd.

Er wordt aangenomen dat er een groeiende vraag naar wolfraam in de productie van elektronische apparatuur zal zijn. Hoge slijtvastheid van wolfraam en haar vermogen om elektriciteit te behouden maken dit de meest geschikte metalen voor de productie van voltage regulators. Echter, in termen van de vraag is nog steeds vrij klein, en er wordt geschat dat in 2018 zal groeien met slechts 2%. Echter, volgens Wetenschappers voorspellen dat in de nabije toekomst toegenomen vraag naar hardmetaal zou moeten gebeuren. Dit is te wijten aan de groei van de autoproductie in de VS, China, Europa, en een toename in de mijnbouw. Aangenomen wordt dat tegen 2018, de vraag naar wolfraam zal toenemen met 3,6%.