Valence z wolframu. Vlastnosti a aplikace volfrámu

Úvod do článku vám umožní seznámit se s fyzikálními a chemickými látkami vlastnosti volfrámu,

Tungsten (W)

Wolfram - je prvek z periodické tabulky Mendělejev má sedmdesátýčtvrtý atomové číslo odpovídá latinské W. znak v obvyklých podmínek má šedo-stříbrné barvy, lesklý, tvrdý. Ze všech známých kovů se považuje wolfram jako nejvíce žáruvzdorný. Vyšší než ve W, bod tání je pouze pro nekovové uhlíky. Má vysokou chemickou odolnost. Valence wolframu je proměnná.

Historie objevu

Švédský chemik Carl Wilhelm Scheele v roce 1781, zabývající se zpracováním scheelitových kyseliny dusičné, mohl produkovat oxidu wolframového - „stavební kámen“ žlutý. O dva roky později, již v roce 1783-m, dva bratři Eluard chemici původně ze Španělska, byla veřejnost informována, že by mohli dostat od wolframitovou nového kovu a oxidu - wolframu.

Moderní USA, Francie a Velká Británie používají název wolfram pro wolfram, který se převádí ze švédštiny jako "těžký kámen". Zpočátku slovo wolfram označovaný minerální wolframit. Později přešel k kovu samotnému.

Wolfram v přírodě

Podle výpočtů Vinogradova je clarke číslo wolframu v zemské kůře přibližně 1,3 g / t. Průměrný index ve skalách horských pásem, g / t: kyselé horniny - 1,9, průměry - 1,2, hlavní - 0,7, ultrabázické - 0,1.

Největší zásoby tohoto kovu je soustředěna v Číně, USA, Kanady a Kazachstánu, země jako Bolívie, Portugalsko, Uzbekistán, Rusko a Jižní Korea mají malý ve srovnání s výše uvedenými zásob států. V roce produkuje asi 49 až 50.000.000 tun, z toho 41 z produkce Číny, Ruska podíl odpovídá 3,5 tuny, Kazachstán - 0,7 a Austrálie - 0,5 tuny.

V průmyslu je hlavní roli věnována vlolframu a scheelitu. Minerály wolframitu jsou nejčastěji koncentrovány v granitových horninách a jejich průměrná koncentrace odpovídá jedné až dvěma procentům. Většina zemí produkuje wolfram. Cena tohoto kovu je poměrně vysoká a může se lišit v závislosti na jeho značce a druhu, v jakém se prodává (od 2172 až 6 250 560 rublů). Hlavními vývozci wolframu jsou Spojené království, Čína a Austrálie. Dováží se ve velkých množstvích do Spojených států amerických, Německa, Anglie a Japonska.

Metody získání

Získání wolframu je proces skládající se z několika etapových fází. Za prvé, trioxid W0₃ z koncentrátů rudy s následným procesem obnovy na kovový prášek pomocí vodíku při teplotě přibližně 700 ° C Díky extrémně vysokému bodu tání je nejlepším způsobem výroby tohoto kovu prášková metalurgie. V prvním stupni se prášek wolframu stlačí, pak se umístí do vodíkové atmosféry a slinuje při asi 1200-1300 ° C. Další podrobena elektrického proudu a teplota zahřívání se destiluje do tří tisíc stupňů, tento proces je doprovázen slinováním, a kov se změní na monolit. Následná výroba volfrámu a jeho čištění z získaných monolitických materiálů probíhá za podmínek tavení zóny. Volfrámový prášek však není jedinou formou získávání tohoto kovu. Při získání W pyrolýzou z chloridů je možné ji získat již v kovové formě, spíše než v kompaktní a práškové formě.

Vlastnosti chemické kvality

Míla volfrámu je variabilní, od dvou do šesti. Nejstabilnější forma se odehrává v šesté valence. Dvou- a trivalentní formy sloučenin jsou nestabilní a nemají žádný zvláštní význam, v praxi se nepoužívají. Wolfram je velmi odolný proti korozi kovů. Teplota v místnosti umožňuje udržovat konstantní polohu bez zkorodování, po dosažení teploty hoření začíná oxidovat, vytvářet oxidu wolframu (VI). Je to druhé místo v řadě napětí a stojí za vodíkem. Prakticky nerastvorim v fluorovodíku a zředěné kyselině sírové. Kyselina dusičná a královská vodka způsobují oxidaci povrchu. Rozpuštění je možné v peroxidu vodíku.

Směs kyseliny fluorovodíkové a kyseliny dusičné rozpouští wolframovou jamku:

2W + 4HNO₃ + 10HF à WF_6. + WOF₄ + 4NO (vývoj plynu) + 7H₂O.

V přítomnosti oxidačních činidel mohou reagovat s roztavenými alkáliemi:

2W + 4NaOH₃ + 3O₂ à 2Na₂WO₄ + 2H₂O.

Výše uvedené příklady reakcí probíhají velmi pomalu, ale po dosažení značky 400 ° C se samovolně zahřívá volfrám a reakční proces se zrychluje a současně vytváří velké množství tepla. Reakce zahrnující kyslík vyžadují dosažení značky 500 ° C, aby se kov začal ohřívat sám.

Rozpuštění ve směsi kyseliny fluorovodíkové a kyseliny dusičné vede k tvorbě kyseliny hexafluorolframové - H₂[WF_6.]. Ze všech známých sloučenin wolframu jsou nejdůležitější anhydrid wolframu nebo oxid wolframu, tungstate, peroxidová sloučenina s Me₂WO_X, látky tvořené S, C a prvky halogenové skupiny.

Vlastnosti fyzické povahy

Tungsten je světle šedý lesklý kov. Teplota wolframu během tavení a varu dosahuje nejvyšší úrovně Celsia ve srovnání s jinými kovy. Spekuluje se, že seaborgium má ještě větší výkon tání a varu, ale vzhledem k tomu, že „život“, je velmi malá, že není možné s jistotou říci, protože není prokázáno experimentálně. Wolfram začíná tát při teplotě 3695 K, zatímco varu, dosahující 5828 hustota K. W Net se blíží ke zlatu - 19,25 gramů na centimetr krychlový. Je charakterizován paramagnetickými vlastnostmi. Podle parametrů měření Brinell je tvrdost 488 kg / mm². U dvaceti stupňů Celsia má UES 55 * 10^-9. Ohm * m a za podmínek teploty 2700 ° C se index UES zvyšuje na 904 * 10^-9. Ohm * m. Zvuk odražený z volfrámu se pohybuje rychlostí 4290 m / s.

Jeden z nejtěžších kovů s vysokým indexem tvrdosti a obrovským bodem tání je wolfram. Vlastnosti, které jsou v něm obsaženy, určují její hodnotu na světovém trhu a umožňují jeho široké využití. Schopnost odolávat vysokým teplotám umožňuje rozsáhlé použití volfrámu. Drát, plechy a mnohem více umožňují vytvářet mechanismy, které slouží po mnoho let. Externě podobná platině. Ve své čisté formě může být při ohřátí na 1600 ° C dobře kované.

Použití čistého kovu

Hlavním způsobem použití wolframu je základ jako žáruvzdorný materiál v metalurgickém průmyslu.

Plastové a žárovzdorné vlastnosti - to je to, co je známé pro wolfram. Drát vyrobený z tohoto kovu je nepostradatelný v zařízeních určených pro osvětlení. Kineskopy a jiné trubky s vakuem jsou také široce používány W.

Svařování argonovým obloukem nemůže bez elektrod vyrobených za účasti volfrámu. Vakuové pece rezistory také používají jako topný prvek a slitina tohoto kovu s rhenium se používá jako termočlánek.

Vysoká hustota umožňuje ji používat jako základ pro těžký typu použité slitiny jako protizávaží pro průbojné jádro Sabotem projektily sagitální dělostřeleckých granátů, jádro pro průbojné munice a dokonce gyro stabilizační létání balistickou střelu.

Tungsten může sloužit jako vynikající prostředek pro záření ionizujícího typu. I když má vysokou hustotu, zvláště ve srovnání s tradičním olovem, v hmotnosti, se stejnou úrovní ochrany, oblečení nebo spotřebiče s jeho použitím vyjde jednodušší. vlastnosti Infusibility a tvrdost komplikují zpracování, a proto se v těchto případech často slitiny wolframu a niklu, stejně jako železa, mědi a dalších kovů.

V průmyslu se volfrám používá k výrobě různých silných výrobků. List, volfrámový prášek, elektrody a barbell - jedna z nejběžnějších forem výstupů z W.

Aplikace sloučenin

Obrábění různých kovů, stejně jako materiály, které tvoří nekovový charakter inženýrských staveb, vrtání a těžby procesu s použitím silné slitiny a kompozitní materiály typu na bázi karbidu wolframu, směsi karbid titanu, karbid tantalu a karbidu wolframu. Známky wolframu z těchto materiálů jsou rozděleny do T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, BK2, a VK6 VK4. Značky skupiny TT se používají pouze pro velmi složité zpracování v podmínkách zvýšené složitosti. Ukázkovým příkladem může sloužit jako nárazům procesu vrtání děrovače nebo odolného materiálu výrobní kování ocel s vysokou tepelnou odolností. W se používá jako legovací prvek pro oceli a slitin na bázi železa. „Vysoká rychlost“ ocel písmeny štítek počínaje P, více než 90% podílu obsahuje wolfram.

Někdy se jako katalyzátory nebo pigmenty, vysokoteplotní maziva, používají různé sloučeniny volfrámu pro přeměnu tepelné formy energie na elektrickou energii.

Wolfram a biologie

Tungsten není považován za významný kov v biologii, ale některé bakterie a arhebakterie v jejich enzymech mají tuto složku umístěnou v aktivním centru. V blízkosti hlubinných zdrojů hydrotermálního typu žijí archebakterie-hypertermofily, které jsou považovány za závislé na volfrámu. Přítomnost tohoto kovu v enzymatické kompozici je považována za památku rané doby archea, jinými slovy, může dovolit člověku předpokládat, že se brzy objevil život na zemi za účasti W.

Stejně jako většina ostatních kovů způsobuje volfrámový prach podráždění dýchacích cest.

Formy izotopů

Wolfram přírodního původu obsahuje směs pěti různých forem izotopů, jmenovitě: ¹⁸⁰W (0,135% hmotn.), ¹⁸²W (26,41%), ¹⁸³W (14,4%), ¹⁸⁴W (30,64%) a ¹⁸⁶W (28,41%). Valence wolframu je proměnná a vždy odpovídá číslu od 2 do 6 v jakékoli formě izotopu.

Do roku 2016 bylo známo, třicet šest umělá umělé formy wolframu zjištěných radionuklidů s hmotnostními čísly: 157hellip-179, 181, 185, 187hellip- 197. Otevřené wolfram přirozeně se vyskytující radioaktivita byla v roce 2003, ale jeho rychlost je velmi nízká, což odpovídá přibližně dvě rozpady na gram za rok a stav tohoto rozkladu slouží alfa - kovová aktivita.

Na závěr

Nejodolnější žáruvzdorných kovů je volfrám. Vlastnosti, které jsou v něm obsaženy, mohou nalézt své místo v celé řadě lidských průmyslových aktivit, počínaje inženýrstvím a končící ochranou před expozicí. Kov byl otevřen, zhruba řečeno, dvakrát, s rozdílem dvou let, ale ani jeden z jeho bratrů Scheele ani Eluardové si zasloužil uznání za jeho objev. Míra volfrámu je variabilní a má hodnotu od dvou do šesti, ale jak bylo uvedeno dříve, nejstabilnější forma má šestou valenci. Velmi odolná proti korozi, může reagovat s alkalickými látkami a rozpouštět ve směsi kyseliny fluorovodíkové a kyseliny dusičné.

Známky wolfram rozděleny do velkého množství druhů podle způsobu provedení je forma, v níž je kov, a jeho oblast použití. Existuje mnoho forem svého izotopu a samotný prvek v přírodě má slabě vyjádřenou radioaktivní vlastnosti a extrémně pomalu se rozpadá. Základem mnoha detailů a náhradních dílů, nejrůznějšího vybavení a vybavení, které používá člověk, je přesně wolfram. Dokonce i cena za kilogram kovu je poměrně vysoká, ale přesto to není snížení poptávky po ní, protože jeho kvalita odpovídá hodnotě, že požádal o.