Volfram valens. Egenskaper och tillämpning av volfram

Fler artiklar gör det möjligt att bekanta sig med de fysikaliska och kemiska egenskaper av volfram, se information om sin vistelse i naturen, produktionsplatsen, öppnandet av historien, och mycket mer.

Volfram (W)

Volfram - är ett element i det periodiska systemet av Mendeleev har 74:e atomnummer motsvarar den latinska tecken W. I de vanliga betingelserna har en grå-silverfärg, glänsande, hårda. Av all metall volfram är det mest eldfasta. Högre än den för W, smältpunkten för endast icke-metall - kol. Det har en hög kemisk resistens. Valence av volfram - variabel.

History of discovery

Svenska kemisten Carl Wilhelm Scheele år 1781, som bedriver behandling av scheelit salpetersyra, kan producera volframtrioxid - "tung sten" gul. Två år senare, redan 1783-m, två bröder Eluard, kemister ursprungligen från Spanien, allmänheten informerades om att de kunde få från volframit ny metall och oxid - volfram.

Modern USA, Frankrike och Storbritannien använt namnet av volfram för volfram, som översätter från svenska som "tung sten". Ursprungligen betydde ordet Wolframium mineral volframit. Senare gick till själva metallen.

Volfram i naturen

Enligt beräkningar Vinogradova, är clarke antal volfram jordskorpan ungefär 1,3 g / t. Den genomsnittliga halten av den stenar bergskedjor, r / t: sura bergarter - 1,9, genomsnitt - 1,2, den grundläggande - 0,7 ultrabasiska - 0,1.

De största reserver av denna metall är koncentrerad till Kina, USA, Kanada och Kazakstan, länder som Bolivia, Portugal, Uzbekistan, Ryssland och Sydkorea har en liten i jämförelse med de ovan nämnda staterna lager. I producerar år cirka 49 till 50.000.000 ton, varav 41 som produceras av Kina motsvarar Rysslands andel till 3,5 ton, Kazakstan - 0,7, och Australien - 0,5 ton.

Inom industrin är huvudrollen som ges till volframit och scheelit. Mineraler volframit ofta koncentrerade till granit stenar och deras genomsnittliga koncentration motsvarar en eller två procent. De flesta producerande länder som exporterar volfram. . Priset på denna metall är ganska hög och kan variera beroende på märke och den typ i vilken den säljs (2172-6.250.560 gnugga.). De största exportörerna av volfram anses Storbritannien, Kina och Australien. Importeras i stora mängder USA, Tyskland, England och Japan.

Metoder för framställningen

Framställning av volfram - en process som består av flera inkrementella steg. Första isolerade trioxid WO ₃ från malmkoncentrat med återställningsprocessen efter att gå till metallpulvret med väte under betingelser av omkring 700 ° C. På grund av den extremt höga smältpunkt bästa sättet att få denna metall är medel för pulvermetallurgi. I det första steget volframpulvret pressas, placeras sedan i en väteatmosfär och sintras under betingelser av omkring 1200-1300 ° C Vidare utsätts för elektrisk ström och uppvärmningstemperaturen destilleras till tre tusen grader, denna process åtföljs av sintring, och metallen blir till en monolit. Efterföljande framställning av volfram och dess rening från de resulterande monolitiska material uppträder vid förhållanden med zonsmältning. Emellertid, volframpulver - detta är inte den enda form av beredning som metall. Vid framställningen av W från pyrolys av klorider kan den redan erhållits i metallisk form, men inte i en kompakt och pulver.

Kemiska kvalitetsegenskaper

Volfram är valensen hos den rörliga karaktär, från två till sex. Den mest stabila formen tar åtmin sjätte valens. Di- och trivalenta former av föreningarna är instabila och har ingen särskild betydelse i praktiken inte används. Volfram är mycket motståndskraftigt mot korrosion av metaller. Rumstemperatur gör det möjligt att upprätthålla en konstant position utan att utsättas för korrosion; når incandescence temperaturen börjar att oxidera och bildar en volframoxid (VI). Är den andra i en serie av stress och kostnaden bakom väte. Praktiskt taget olösligt i fluorväte och utspädd svavelsyra. Salpetersyra och kungsvatten orsak yta oxidationsprocessen. Upplösning av eventuell väteperoxid.

En blandning av fluorvätesyra och salpetersyra upplöses väl volfram:

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

I närvaro av oxidanter kan omsättas med en smält alkali:

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

Exemplen ovan reaktioner fortskrider mycket långsamt, men på att nå nivån av 400 ° C och volfram egenuppvärmning av reaktionsprocessen accelereras, samtidigt bildar en stor mängd värme. Reaktioner som inbegriper syrebehovet når märket 500 ° C, till metall ensam började att värma upp.

Lös i en blandning av fluorväte- och salpetersyra leder till bildandet geksaftorvolframovoy acid - H ₂ [WF _6]. Av alla de kända volframföreningar anses viktigast anhydrid volframtrioxid eller volfram, volframat, en peroxiförening med Me ₂ WO _X, en substans härrörande från S, C, och halogen gruppelement.

Egenskaperna hos en fysikalisk natur

Volfram är en ljusgrå glänsande metall. Volfram temperatur under smältning och kokning når den högsta höjder Celsius jämfört med andra metaller. Det finns spekulationer om att seaborgium har ännu bättre prestanda smält- och kokpunkter, men på grund av det faktum att han "liv" är mycket liten, är det omöjligt att säga med säkerhet, eftersom det inte är bevisat genom experiment. Volfram börjar smälta vid 3695 K, under kokning och nådde 5828 K. W Net densitet är nära till guld - 19,25 gram per kubikcentimeter. Han kännetecknas av paramagnetiska egenskaper. I enlighet med det mätparametrar Brinell-hårdhet är 488 kg / mm ^2. Vid tjugo grader Celsius har en resistivitet av 55 x 10 ^-9 Ohm * m, men i villkoren för temperatur av 2700 ° C resistivitet index ökar upp till 904 x 10 ^-9 Ohm * m. Det reflekterade ljudet från volfram rör sig med en hastighet av 4290 m / c.

En av de tungmetaller med hög hårdhet och smältpunkt av enorma Anses volfram. De egenskaper som är inneboende i den, bestämma dess värde på världsmarknaden och möjliggör bred användning. Förmågan att motstå högre temperaturer möjliggör storskalig användning volfram. Wire, lakan och många fler kan du skapa mekanismer som tjänar många, många år. Externt liknar platina. I rent tillstånd när kan upphettas till 1600 ° C väl smidas.

Användningen av ren metall

Den grundläggande metoden att använda volfram - grunden som ett eldfast material i den metallurgiska industrin.

Plast och eldfasta egenskaper - det är vad som är känt för volfram. Tråd av denna metall är nödvändig anordningar avsedda för belysning. Bildrör och andra rör med vakuum används också ofta W.

Argon bågsvetsning kan inte göra utan elektroder tillverkade med volfram. Vakuum motstånd ugn också använda den som ett värmeelement, och detta metallegering används som rhenium termoelement.

Den höga densiteten gör det möjligt att använda den som en bas för tung typ legering som används som en motvikt för pansarbrytande kärn sabot och projektil sagittala artillerigranater, kärna för pansarbrytande ammunition och även gyrostabiliserings flygande ballistiska robotar.

Volfram kan tjäna som ett utmärkt sätt att joniserande typ av strålning. Även om det har en högre densitet och, särskilt jämfört med den konventionella bly, räknat på vikten av en lika stor nivå som ger skydd kläder eller utrustning placerad med dess användning lättare. Infusibility egenskaper och hårdhet komplicera bearbetning, och därför i sådana fall ofta är legeringar av volfram och nickel, liksom järn, koppar och andra metaller.

I branschen för att skapa en mängd olika fasta produkter med hjälp av volfram. Ark, volframpulver, och en stavelektroder - en av de vanligaste formerna av utsignalen från W.

Användning av föreningarna

Maskinbearbetning av olika metaller, såväl som material som utgör det icke-metalliska natur ingenjörskonstruktioner, borrning och gruvprocessen med hjälp av starka legeringar och kompositmaterial typ baserade på volframkarbid, en blandning av titankarbid, tantalkarbid och volframkarbid. Frimärken volfram gjorda av dessa material är indelade i T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, BK2 och VK6 VK4. Stämplar TT grupp endast används för mycket svåra bearbetningsförhållanden i ökad komplexitet. Ett utmärkt exempel kan fungera som en stötprocess roterande borrning perforator eller hållbart material tillverkning smide stål med hög värmebeständighet. W används som legeringselement för stål och legeringar baserade på järn. "Hög hastighet" stål lettered etikett som börjar med P, består av mer än 90% av den andel volfram.

Ibland olika volframföreningar används som katalysatorer eller pigment, hög temperatur smörjmedel för övergången av värmeenergi till elektrisk form.

Volfram och biologi

Volfram anses inte signifikant i biologi, men vissa bakterier och arkéer som en del av deras enzymer har denna komponent, vilket är i det aktiva området. Ungefär djupa källor hydrotermisk typ arkebakterier live-hyper, anses beroende av obligat volfram. Förekomsten av denna metall i enzymkompositionen betraktas som en kvarleva från den tidiga Arkeiska period, med andra ord kan det råd att anta att den tidiga uppkomsten av liv på jorden ägde rum med deltagande av W.

Som dominerande del av andra metaller, orsakar volfram damm irritation i andningsorganen.

bildar isotoper

¹⁸² W (26,41 %), ¹⁸³ W (14,4 %), ¹⁸⁴ W (30,64 %) и ¹⁸⁶ W (28,41 %) . Volfram naturligt ursprung innefattar en blandning av fem olika former av isotoper, nämligen: ¹⁸⁰ W (0135 vikt-%.), ¹⁸² W (26,41%), ¹⁸³ W (14,4%), ¹⁸⁴ W (30,64%) och ¹⁸⁶ W (28,41%). Valens volfram variabel, och alltid motsvarar antalet av 2 till 6, i någon form av isotopen.

2016 var det redan känt trettiosex konstgjorda konstgjorda former av volfram identifierade radionuklider med massnummer 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. Open volfram naturligt förekommande radioaktivitet var 2003, men dess hastighet är extremt låg, vilket motsvarar ungefär två sönderfall per gram per år, och villkoret för detta förfall är metall α-aktivitet.

Sammanfattningsvis

De flesta av de befintliga eldfasta metallen volfram. Egenskaper inneboende, tillåter oss att hitta en plats i ett brett spektrum av industriella mänskliga aktiviteter, från konstruktion och slutar med skydd mot strålning. Metal öppnades ungefär dubbelt, två års mellanrum, men varken Scheele eller bröder Eluard inte riktigt anspråk på att förtjänsten för att hedra sin upptäckt. Valensen för volfram är variabel och tar ett värde på två till sex, men, såsom diskuterats tidigare, den mest stabila formen har sex valens. Det är mycket motståndskraftigt mot korrosion, kan reagera med alkali och löstes i en blandning av fluorvätesyra och salpetersyra.

Frimärken volfram uppdelad i ett stort antal arter i enlighet med metoden för utförande, den form i vilken metallen, och dess tillämpningsområde. Det finns många former av dess isotop, och elementet i naturen är dåligt markerad radioaktiva egenskaper och mycket långsamt sönderfaller. Grunden för ett flertal delar och reservdelar, ett brett spektrum av anordningar och utrustning som används av människan, är det volfram. Även priset per kilo metall är ganska hög, men trots det inte minska efterfrågan på det, på grund av dess kvalitet motsvarar det värde som han bad om.