Valence van wolfraam. Eigenschappen en toepassingen van wolfraam

Bekendheid met het artikel laat u toe om u te vergewissen van de fysische en chemische eigenschappen van wolfraam, om de eigenschappen van zijn locatie in de natuur, de plaats van winning, de geschiedenis van de ontdekking en nog veel meer te leren kennen.

Wolfram (W)

Tungsten is een onderdeel van het Periodieke Tabel van DI Mendeleev, het heeft het zeventiende-atoomnummer, komt overeen met het Latijns-symbool W. Onder normale omstandigheden heeft het een grijze zilveren kleur, schijnt, solide. Van alle bekende metalen wordt wolfraam als de meest vuurvaste beschouwd. Hoger dan in W is het smeltpunt alleen voor nonmetaal-koolstof. Heeft hoge chemische weerstand. De valentie van wolfraam is variabel.

Geschiedenis van de ontdekking

Een chemicus uit Zweden Karl Wilhelm Scheele, die in 1781 werkzaam was op scheelietbehandeling met salpeterzuur, was in staat om wolfraamtrioxide te verwijderen - een "zware steen" van gele kleur. Twee jaar later, al in 1783, hebben twee Eluard-broers, chemici uit Spanje, het publiek geïnformeerd dat ze een nieuw metaal- en wolfraamoxide van wolframiet konden verkrijgen.

De moderne VS, Frankrijk en Groot-Brittannië gebruiken de naam wolfraam voor wolfraam, dat uit Zweeds als zware steen vertaalt. Oorspronkelijk noemde het woord wolframium een minerale wolframiet. Later ging het naar het metaal zelf.

Tungsten in de natuur

Volgens Vinogradov's berekeningen bedraagt het clarke-aantal wolfraam in de aardkorst ongeveer 1,3 g / t. De gemiddelde index in de rotsen van bergmassiefs, g / t: zure rotsen - 1,9, gemiddelden - 1,2, hoofd - 0,7, ultrabasisch - 0,1.

De grootste reserves van dit metaal zijn geconcentreerd in China, de VS, Canada en Kazachstan, en landen zoals Bolivia, Portugal, Oezbekistan, Rusland en Zuid-Korea hebben kleinere reserves in vergelijking met bovengenoemde landen. Ongeveer 49-50 duizend ton worden geproduceerd per jaar, 41 van hen worden geëxtraheerd door China, het aandeel van Rusland komt overeen met 3,5 ton, Kazachstan - 0,7 en Australië - 0,5 ton.

In de industrie wordt de belangrijkste rol gegeven aan wolframiet en scheeliet. Mineralen van wolframiet worden meestal geconcentreerd in granietrotsen, en hun gemiddelde concentratie komt overeen met een tot twee procent. De meeste producenten exporteren wolfraam. . De prijs van dit metaal is vrij hoog en kan variëren afhankelijk van het merk en het type waarin het wordt verkocht (van 2.172 tot 6.250.560 roebels) . De belangrijkste exporteurs van wolfraam zijn het Verenigd Koninkrijk, China en Australië. Het wordt in grote hoeveelheden ingevoerd door de Verenigde Staten van Amerika, Duitsland, Engeland en Japan.

Methoden om te verkrijgen

Het verkrijgen van wolfraam is een proces dat bestaat uit verschillende fasefasen. Ten eerste wordt trioxide WO3 uit de ertsconcentraten hersteld met het daaropvolgende herstelproces op metaalpoeier met behulp van waterstof bij ongeveer 700 ° C. Door de extreem hoge smeltpunt is de beste manier om dit metaal te produceren poedermetallurgie. In het eerste stadium wordt het wolfraampoeder samengeperst, vervolgens in een waterstofatmosfeer geplaatst en gesinterd bij ongeveer 1200-1300 ° C. Verder blootgesteld aan een elektrische stroom en versnelling van de verwarmingstemperatuur naar drieduizend graden, wordt dit proces gepaard gegaan met sinteren en het metaal verandert in een monoliet. Vervolgende productie van wolfraam en zijn zuivering uit de verkregen monolithische materialen gaan voort onder zone smeltende omstandigheden. Wolfraampoeder is echter niet de enige vorm van het verkrijgen van dit metaal. Bij het verkrijgen van W door pyrolyse van chloriden is het mogelijk om deze al in metallische vorm te verkrijgen, in plaats van in een compacte en poederachtige.

Chemische kwaliteitseigenschappen

De valentie van wolfraam is variabel in karakter, van twee tot zes. De meest stabiele vorm duurt bij de zesde valentie. De twee- en trivalente vormen van de verbindingen zijn instabiel en hebben geen bijzondere betekenis, in de praktijk worden ze niet toegepast. Tungsten is zeer bestand tegen corrosie van metalen. De kamertemperatuur maakt het mogelijk om een constante positie te behouden zonder te corroderen; Na het bereiken van de temperatuur van het branden begint te oxideren, vormt wolfraamoxide (VI). Het neemt de tweede plaats in de reeks stress en staat achter waterstof. Bijna nerastvorim in hydrofluorzuur en verdund zwavelzuur. Zuurzuur en Koninklijke Vodka veroorzaken de oxidatie van het oppervlak. Oplossing is mogelijk in waterstofperoxide.

Een mengsel van hydrofluor- en salpeterzuur lost de wolfraamoplossing op:

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

In aanwezigheid van oxidanten kunnen reageren met gesmolten alkali:

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

De bovenstaande voorbeelden van reacties gaan erg langzaam uit, maar na het bereiken van een temperatuur van 400 ° C is wolfraam zelfverhitting en het reactieproces versnelt, waarbij tegelijkertijd een grote hoeveelheid warmte wordt opgewekt. Reacties waarbij zuurstof optreedt, heeft een markering van 500 ° C nodig om het metaal zelf te kunnen verwarmen.

Oplossing in een mengsel van fluor- en salpeterzuren leidt tot de vorming van hexafluorotungsticzuur - H2 [WF ₆ ]. Van alle bekende wolfraamverbindingen zijn de belangrijkste wolfraananhydride of wolfraamtrioxide, wolfraam, een peroxideverbinding met Me2 WO _X , stoffen gevormd met S, C en elementen van de halogeengroep.

Eigenschappen van een fysieke aard

Tungsten is een lichtgrijs glanzend metaal. De temperatuur van wolfraam tijdens het smelten en koken bereikt de hoogste niveaus van Celsius in vergelijking met andere metalen. Er is een veronderstelling dat de syborgy nog meer temperaturen heeft van smeltend en koken, maar omdat het zeer weinig "leeft", kan dit niet met zekerheid worden gesteld, aangezien dit niet experimenteel is bewezen. Het wolfraam smelt op 3695 K, maar kookt, het bereiken van 5828 K. De zuivere W in dichtheid ligt dicht bij goud - 19,25 gram per centimeter kubieke. Hij wordt gekenmerkt door paramagnetische kwaliteiten. Volgens de Brinell meetparameters is de hardheid 488 kg / mm ² . Op twintig graden heeft Celsius een UES van 55 * 10 ^-9 Ohm * m, en bij een temperatuur van 2700 ° C neemt de indicator van de centrale toe tot 904 * 10 ^-9 Ohm * m. Het geluid dat weerspiegelt van de wolfraam beweegt met een snelheid van 4290 m / s.

Een van de zwaarste metalen met een hoge hardheidsindex en een groot smeltpunt is terecht wolfraam. Eigenschappen die inherent zijn aan het, bepalen de waarde ervan op de wereldmarkt en laten wijdverspreid gebruik toe. Het vermogen om hoge temperaturen te weerstaan maakt het mogelijk grootschalige toepassing van wolfraam toe te passen. Draad, lakens en nog veel meer maken het mogelijk mechanismen te creëren die jarenlang dienen. Extern vergelijkbaar met platina. In zijn pure vorm, wanneer het verwarmd wordt tot 1600 ° C, kan het goed vervalst worden.

Het gebruik van puur metaal

De belangrijkste methode om wolfraam te gebruiken is de basis als vuurvast materiaal in de metallurgische industrie.

Plastic en vuurvaste eigenschappen - dit is wat beroemd is voor wolfraam. Een draad van dit metaal is onontbeerlijk in apparaten die zijn ontworpen voor verlichting. Kinescopen en andere buizen met vacuüm worden ook veel gebruikt W.

Argon booglassen kan niet zonder elektroden gemaakt met deelname van wolfraam. Vacuümweerstandovens gebruiken het ook als verwarmingselement, en een legering van dit metaal met rhenium wordt gebruikt als thermokoppel.

Hoge dichtheid maakt het mogelijk om te worden gebruikt als basis voor zware legeringen die worden gebruikt als een tegengewicht, armor-doordringende kern voor een subkaliber en pijlvormige projectiele shell, een kern voor pantserpiercartridges en zelfs gyroscopen die de vlucht van een ballistische raket stabiliseren.

Wolfram kan dienen als een uitstekende oplossing voor straling van ioniserend type. Hoewel het een hoge dichtheid heeft, vooral in vergelijking met traditionele lood, in gewicht, met een gelijke beschermingsgraad, komen kleren of apparaten met het gebruik ervan gemakkelijker uit. De eigenschappen van refractoriness en hardheid compliceren het verwerkingsproces, en daarom gebruiken vaker in dergelijke gevallen legeringen van wolfraam en nikkel, evenals ijzer, koper en andere metalen.

In de industrie wordt wolfram gebruikt om een verscheidenheid aan sterke producten te creëren. Blad, wolfraam poeder, elektroden en barbell - een van de meest voorkomende vormen van output van W.

Toepassing van verbindingen

Mechanische verwerking van een verscheidenheid aan metalen, evenals materialen die deel uitmaken van niet-metallische engineering structuren, het proces van het boren van een put en de mijnindustrie gebruiken sterke legeringen en composietmaterialen gebaseerd op wolfraamcarbide, titaniumcarbide mengsels, tantalum carbide en wolfraamcarbide. Tungstenkwaliteiten gemaakt uit deze materialen zijn verdeeld in T30K4, T5K10, VK25, VK8, VK15, T15K4, VK2, VK6 en VK4. De merken van de TT-groep worden alleen gebruikt voor zeer complexe verwerking in omstandigheden met verhoogde complexiteit. Een opvallend voorbeeld kan dienen als een shock-roterend proces van het bouwen van een duurzaam materiaal met een perforator of het maken van smeden van staal met hoge hittebestendigheid. W wordt gebruikt als legeringselement voor staal en in legeringen op basis van ijzer. "High-speed" staal met lettering markering beginnend met P, bevat in meer dan 90% van de gevallen een deel van wolfraam.

Soms worden verschillende wolfraamverbindingen gebruikt als katalysatoren of pigmenten, hoge temperatuur smeermiddel, voor de omzetting van de thermische vorm van energie in elektrische energie.

Wolfram en Biologie

Wolfram wordt niet beschouwd als een belangrijk metaal in de biologie, maar sommige bacteriën en arhebacteriën in hun enzymen hebben deze component in het actieve centrum. Bij de diepwaterbronnen van het hydrotermische type zijn er archebacteriën-hyperthermofielen, die verplicht afhankelijk zijn van wolfraam. De aanwezigheid van dit metaal in de enzymatische samenstelling wordt beschouwd als een archaeïsch relikwie van de vroege periode, met andere woorden, het kan men ervan uitgaan dat het vroege bestaan van het leven op aarde plaatsvond met de deelname van W.

Net als het overgrote deel van andere metalen, veroorzaakt het stof van wolfraam irritatie van het ademhalingsstelsel.

Vormen van isotopen

¹⁸² W (26,41 %), ¹⁸³ W (14,4 %), ¹⁸⁴ W (30,64 %) и ¹⁸⁶ W (28,41 %) . Wolfram van natuurlijke oorsprong omvat een mengsel van vijf verschillende vormen van isotopen, namelijk ¹⁸⁰ W (0,135 gew.%), ¹⁸² W (26,41%), ¹⁸³ W (14,4%), ¹⁸⁴ W (30,64%) En ¹⁸⁶ W (28,41%) . De valentie van wolfraam is variabel en komt altijd overeen met een getal van 2 tot 6 in een isotoopvorm.

In 2016 zijn er 36 bekende kunstmatige vormen van geïdentificeerde wolfraam radionucliden met massa nummers bekend: 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. De radioactiviteit van wolfraam van natuurlijke oorsprong is in 2003 ontdekt, maar de waarde ervan is extreem klein, Twee decays per gram per jaar, en de toestand van deze verval is de a-activiteit van het metaal.

Ten slotte

De meest vuurvaste van de momenteel bestaande metalen is wolfraam. Eigenschappen die inherent zijn aan het, kunnen hun plaats vinden in een breed scala van menselijke industriële activiteiten, beginnende met engineering en eindigen met bescherming tegen blootstelling. Het metaal werd grofweg twee keer geopend, met een verschil van twee jaar, maar noch Scheele noch de Eluard-broers verdienen in het bijzonder krediet voor zijn ontdekking. De valentie van wolfraam is variabel en duurt een waarde van twee tot zes, maar zoals eerder vermeld heeft de meest stabiele vorm een zesde valentie. Zeer bestand tegen corrosie, kan reageren met alkaliën en oplossen in een mengsel van fluor- en salpeterzuren.

Tungstencijfers zijn verdeeld in een groot aantal soorten volgens de wijze van uitvoering, de vorm waarin het metaal zich bevindt en het toepassingsgebied ervan. Er zijn veel vormen van zijn isotoop, en het element in de natuur heeft een zwak uitgedrukte radioactieve eigenschap en ontstaat uitermate langzaam. De basis voor veel onderdelen en onderdelen, de meest uiteenlopende apparatuur en apparatuur die door de mens wordt gebruikt, is precies wolfraam. De prijs zelfs voor een kilogram metaal is vrij hoog, maar niettemin vermindert het de vraag daardoor niet, omdat de kwaliteiten ervan overeenstemmen met de kosten waarvoor het wordt gevraagd.