Σθένους βολφραμίου. Ιδιότητες και εφαρμογή των βολφραμίου

Περισσότερα άρθρα θα επιτρέψει να εξοικειωθούν με τις φυσικές και χημικές ιδιότητες του βολφραμίου, δείτε τις λεπτομέρειες της παραμονής του στη φύση, τον τόπο παραγωγής, το άνοιγμα της ιστορίας, και πολλά άλλα.

Βολφράμιο (W)

Βολφραμίου - είναι ένα στοιχείο του Περιοδικού Πίνακα των Mendeleev έχει εβδομηκοστή τέταρτη ατομικό αριθμό αντιστοιχεί στη Λατινική W. χαρακτήρα Στις συνήθεις συνθήκες έχει χρώμα γκρι-ασημί, γυαλιστερό, σκληρό. Από όλο το μέταλλο βολφραμίου είναι η πιο πυρίμαχο. Υψηλότερη από εκείνη του W, το σημείο τήξεως του μόνο μη-μέταλλο - άνθρακα. Έχει μια υψηλή χημική αντίσταση. Valence του βολφραμίου - μεταβλητή.

Η ιστορία της ανακάλυψης

Σουηδική χημικός Καρλ Wilhelm Scheele το 1781, που ασχολούνται με την επεξεργασία των scheelite νιτρικού οξέος, θα μπορούσε να παράγει τριοξείδιο του βολφραμίου - «βαριά πέτρα» κίτρινο. Δύο χρόνια αργότερα, ήδη από το 1783-m, δύο αδέλφια Eluard, χημικούς αρχικά από την Ισπανία, το κοινό ενημερώθηκε ότι θα μπορούσε να πάρει από βολφραμίτης νέα μέταλλο και οξείδιο - βολφραμίου.

Σύγχρονη Ηνωμένες Πολιτείες, η Γαλλία και η Βρετανία χρησιμοποίησε το όνομα του βολφραμίου βολφραμίου, το οποίο μεταφράζεται από το σουηδικό ως «βαριά πέτρα». Αρχικά, η λέξη σήμαινε wolframium ορυκτών βολφραμίτης. Αργότερα πέρασε με το ίδιο το μέταλλο.

Βολφραμίου στη φύση

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς Vinogradova, κρούστα Clarke αριθμός γης βολφραμίου είναι περίπου 1,3 g / t. Η μέση περιεκτικότητα του κυμαίνεται βράχων βουνό, r / t: όξινα πετρώματα - 1.9, μέση - 1.2, η βασική - 0,7 υπερβασικά - 0.1.

Τα μεγαλύτερα αποθέματα του μετάλλου αυτού συγκεντρώνεται στην Κίνα, τις ΗΠΑ, τον Καναδά και το Καζακστάν, χώρες όπως η Βολιβία, η Πορτογαλία, το Ουζμπεκιστάν, η Ρωσία και η Νότια Κορέα έχουν ένα μικρό σε σύγκριση με τις προαναφερθείσες μετοχές μέλη. Κατά το έτος παράγει περίπου 49 έως 50.000.000 τόνους, εκ των οποίων 41 που παράγεται από την Κίνα, το μερίδιο της Ρωσίας αντιστοιχεί σε 3,5 τόνους, το Καζακστάν - 0,7, και Αυστραλία - 0,5 τόνους.

Στη βιομηχανία, ο κύριος ρόλος δίνεται στην βολφραμίτης και scheelite. Ορυκτά βολφραμίτης συχνά συγκεντρώνονται σε γρανιτικών πετρωμάτων και μέση συγκέντρωση τους αντιστοιχεί σε μία ή δύο τοις εκατό. Οι περισσότερες χώρες που παράγουν-εξαγωγείς βολφραμίου. . Η τιμή του μετάλλου αυτού είναι μάλλον υψηλό και μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τη μάρκα και τον τύπο στον οποίο πωλείται (2172 - 6250560 τρίψιμο.). Οι κύριοι εξαγωγείς του βολφραμίου θεωρείται το Ηνωμένο Βασίλειο, την Κίνα και την Αυστραλία. Εισάγονται σε μεγάλες ποσότητες Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γερμανία, την Αγγλία και την Ιαπωνία.

Οι μέθοδοι για την παρασκευή

Παρασκευή του βολφραμίου - μια διαδικασία που αποτελείται από πολλά αυξητικά βήματα. Απομονώθηκε για πρώτη φορά τριοξείδιο WO ₃ από συμπυκνώματα μεταλλευμάτων με τη διαδικασία ανάκτησης, αφού πρόκειται για την μεταλλική σκόνη με υδρογόνο υπό συνθήκες περίπου 700 ° C. Λόγω της εξαιρετικά υψηλό σημείο τήξης καλύτερος τρόπος για να πάρετε αυτό το μέταλλο είναι μέσα μεταλλουργίας σκόνης. Στο πρώτο βήμα η σκόνη βολφραμίου πιέζεται, στη συνέχεια τοποθετείται σε ατμόσφαιρα υδρογόνου και πυροσυσσωματώθηκε υπό συνθήκες περίπου 1200-1300 ° C. Περαιτέρω υποβάλλεται σε ηλεκτρικό ρεύμα και η θερμοκρασία θέρμανσης αποστάζεται τρεις χιλιάδες βαθμούς, αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από πυροσυσσωμάτωση, και το μέταλλο μετατρέπεται σε ένα μονόλιθο. Ακόλουθη παρασκευή του βολφραμίου και τον καθαρισμό του από τα προκύπτοντα μονολιθικά υλικά προκύψει σε συνθήκες τήξης ζώνης. Ωστόσο, σκόνη βολφραμίου - αυτό δεν είναι η μόνη μορφή του παρασκευάσματος ότι το μέταλλο. Κατά την παρασκευή του W από την πυρόλυση του χλωρίδια μπορεί να ληφθεί ήδη σε μεταλλική μορφή, αλλά όχι σε ένα συμπαγές και σκόνη.

Χημικά χαρακτηριστικά ποιότητας

Το βολφράμιο είναι το σθένος του μεταβλητού χαρακτήρα, από δύο έως έξι. Η πιο σταθερή μορφή λαμβάνει κατά την έκτη σθένος. Δι- και τρισθενή μορφές των ενώσεων είναι ασταθείς και δεν έχουν ιδιαίτερη σημασία, στην πράξη δεν χρησιμοποιείται. Το βολφράμιο είναι πολύ ανθεκτικό σε διάβρωση των μετάλλων. Θερμοκρασία δωματίου του επιτρέπει να διατηρήσει μια σταθερή θέση χωρίς να υπόκεινται σε διάβρωση? φθάνει θερμοκρασία πυράκτωση αρχίζει να οξειδώνει, σχηματίζοντας ένα οξείδιο βολφραμίου (VI). Είναι το δεύτερο σε μια σειρά από το άγχος και το κόστος πίσω από το υδρογόνο. Πρακτικά αδιάλυτο σε υδροφθορικό και αραιό θειικό οξύ. Νιτρικό οξύ και διαδικασία οξείδωσης επιφάνεια regia αιτία Aqua. Διάλυση των πιθανών υπεροξειδίου του υδρογόνου.

Ένα μίγμα υδροφθορικού και νιτρικό οξύ διαλύεται καλά βολφραμίου:

2W + 4HNO ₃ + 10HF à WF ₆ + WOF ₄ + 4ΝΟ (έκλυση αερίου) + 7Η ₂ O.

Με την παρουσία των οξειδωτικών μπορεί να αντιδράσει με ένα τετηγμένο άλκαλι:

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

Τα παραπάνω παραδείγματα αντιδράσεις προχωρούν πολύ αργά, αλλά για την επίτευξη του επιπέδου 400 ° C και το βολφράμιο αυτο-θέρμανση της διαδικασίας της αντίδρασης επιταχύνεται, ταυτόχρονα σχηματίζοντας μια μεγάλη ποσότητα θερμότητας. Αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ζήτηση οξυγόνου που φτάνει το σήμα 500 ° C, με το μέταλλο μόνο του άρχισαν να ζεσταθεί.

Διάλυση σε ένα μείγμα υδροφθορικού και νιτρικό οξέα οδηγεί στο σχηματισμό geksaftorvolframovoy οξύ - _Η2 [WF _6]. Από όλες οι γνωστές ενώσεις βολφραμίου θεωρείται πιο σημαντική τριοξείδιο ανυδρίτη βολφραμίου ή βολφραμίου, βολφραμικό, ένα υπεροξυ ένωση με Me ₂ WO _Χ, μια ουσία που προέρχεται από S, C, και ομάδα αλογόνου στοιχεία.

Οι ιδιότητες ενός φυσικού χαρακτήρα

Βολφράμιο είναι ένα ανοικτό γκρι γυαλιστερό μέταλλο. θερμοκρασία Βολφράμιο κατά τη διάρκεια τήξης και βρασμού φθάνει την υψηλότερη ανυψώσεις Κελσίου σε σύγκριση με άλλα μέταλλα. Υπάρχει κερδοσκοπία ότι σιμπόργκιο έχει ακόμη μεγαλύτερη σημεία τήξης των επιδόσεων και βρασμού, αλλά οφείλεται στο γεγονός ότι «ζωή» είναι πολύ μικρή, είναι αδύνατο να πούμε με βεβαιότητα, δεδομένου ότι δεν έχει αποδειχθεί με το πείραμα. Tungsten αρχίζει να λιώνει σε 3695 Κ, ενώ βρασμό, φθάνοντας 5828 Κ W καθαρή πυκνότητα είναι κοντά στο χρυσό - 19,25 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Αυτός χαρακτηρίζεται από παραμαγνητικά ιδιότητες. Σύμφωνα με την παραμέτρων μέτρησης σκληρότητας Brinell είναι 488 kg / mm ^2. Στα είκοσι βαθμούς Κελσίου έχει μία ειδική αντίσταση 55 × 10 ^-9 Ohm * m, αλλά στις συνθήκες θερμοκρασίας του δείκτη C ειδική αντίσταση 2700 ° αυξάνει έως 904 χ 10 ^-9 Ohm * m. Το ανακλώμενο ήχο από βολφράμιο κινείται με ταχύτητα 4290 m / c.

Ένα από τα βαρέα μέταλλα με υψηλή σκληρότητα και το σημείο τήξης των τεράστιων μελετημένη βολφραμίου. Οι ιδιότητες που είναι εγγενείς σε αυτό, καθορίζουν την αξία του στην παγκόσμια αγορά και επιτρέπουν την ευρεία χρήση. Η ικανότητα να αντέχει σε υψηλότερες θερμοκρασίες επιτρέπει μεγάλης κλίμακας χρήση του βολφραμίου. Σύρμα, φύλλα και πολλά άλλα σας επιτρέπουν να δημιουργήσετε μηχανισμούς που εξυπηρετούν πολλά, πολλά χρόνια. Εξωτερικά παρόμοια με πλατίνα. Στην καθαρή κατάσταση όταν θερμαίνεται στους 1600 ° C μπορεί κάλλιστα να σφυρηλατηθεί.

Η χρήση του καθαρού μετάλλου

Η βασική μέθοδος χρήσης βολφραμίου - το θεμέλιο ως πυρίμαχο υλικό στη μεταλλουργική βιομηχανία.

Πλαστικά και πυρίμαχα ιδιότητες - αυτό είναι ό, τι είναι γνωστό για το βολφράμιο. Σύρματα από αυτό το μέταλλο είναι απαραίτητη σε συσκευές που προορίζονται για φωτισμό. σωλήνες εικόνα και άλλες σωλήνες με κενό είναι επίσης ευρέως χρησιμοποιείται W.

Αργό συγκόλληση τόξου δεν μπορεί να κάνει χωρίς τα ηλεκτρόδια γίνονται με βολφράμιο. Ηλεκτρική κάμινος αντίσταση το χρησιμοποιούν επίσης ως θερμαντικό στοιχείο, και αυτό κράμα μετάλλων χρησιμοποιείται ως το θερμοστοιχείο ρήνιο.

Η υψηλή πυκνότητα επιτρέπει να το χρησιμοποιήσετε ως βάση για κράμα βαρέως τύπου που χρησιμοποιείται ως αντίβαρο για την διατρητικές πυρήνα κελύφους και βλήματα οβελιαία βλήματα πυροβολικού, πυρήνας για τα πυρομαχικά διατρητικές και ακόμη γυροσκοπικής σταθεροποιήσεως που φέρουν βαλλιστικούς πυραύλους.

Βολφράμιο μπορεί να χρησιμεύσει ως ένα εξαιρετικό μέσο της ιοντίζουσας τύπο ακτινοβολίας. Αν και έχει μεγαλύτερη πυκνότητα και, ειδικά όταν συγκρίνεται με το συμβατικό μόλυβδο, κατά βάρος από ένα ίσο επίπεδο παρέχοντας ενδυμασία προστασίας ή του εξοπλισμού που βρίσκεται με τη χρήση του ευκολότερη. ιδιότητες άτηκτο και σκληρότητας περιπλέκουν την επεξεργασία, και ως εκ τούτου σε αυτές τις περιπτώσεις συχνά είναι κράματα βολφραμίου και νικελίου, καθώς επίσης και σίδηρο, χαλκό και άλλα μέταλλα.

Στη βιομηχανία για να δημιουργήσετε μια ποικιλία των στερεών προϊόντων που χρησιμοποιούν βολφράμιο. Φύλλο, σκόνη βολφραμίου, και μία ράβδο-ηλεκτρόδια - μία από τις πιο κοινές μορφές εξόδου του W.

Χρήση των ενώσεων

Μηχανική κατεργασία διαφόρων μετάλλων, καθώς και τα υλικά που απαρτίζουν το μη μεταλλικά φύση των τεχνικών κατασκευών, γεώτρησης και διαδικασία εξόρυξης χρήση ισχυρών κράματα και σύνθετα υλικά τύπου βάσει καρβιδίου βολφραμίου, ένα μίγμα από καρβίδιο του τιτανίου, καρβίδιο τανταλίου και το καρβίδιο του βολφραμίου. Σφραγίδες βολφραμίου από αυτά τα υλικά χωρίζονται σε T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, BK2, και VK6 VK4. Σφραγίδες ομάδα TT χρησιμοποιείται μόνο για πολύ δύσκολες συνθήκες κατεργασίας σε αυξημένη πολυπλοκότητα. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα μπορεί να χρησιμεύσει ως ένα σοκ-διεργασία διάτρησης περιστροφική διάτρηση ή ανθεκτικό υλικό κατασκευής σφυρηλάτηση χάλυβα με υψηλή αντοχή στη θερμότητα. W χρησιμοποιείται ως συστατικό κραμάτων για χάλυβα και κράματα με βάση σίδηρο. «Υψηλής ταχύτητας» χάλυβα γράμματα ετικέτα που αρχίζει με P, περισσότερο από το 90% του μεριδίου περιλαμβάνει βολφραμίου.

Μερικές φορές οι διαφορετικές ενώσεις βολφραμίου χρησιμοποιούνται ως καταλύτες ή πιγμέντα, λιπαντικό υψηλής θερμοκρασίας για τη μετάβαση της θερμότητας ενέργειας σε ηλεκτρική μορφή.

Tungsten και της βιολογίας

μεταλλικού βολφραμίου δεν θεωρείται σημαντική στη βιολογία, αλλά μερικά βακτήρια και αρχαία ως μέρος των ενζύμων τους έχουν αυτό το συστατικό, το οποίο είναι στην ενεργό θέση. Περίπου βαθιά πηγές υδροθερμική τύπου αρχαιοβακτήρια live-υπερθερμόφιλοι, θεωρούνται εξαρτώνται από υποχρεωτικώς βολφραμίου. Η παρουσία αυτού του μετάλλου στη σύνθεση του ενζύμου θεωρείται ως κατάλοιπο της πρώιμης Archean περίοδο, με άλλα λόγια, μπορεί να αντέξει οικονομικά να υποθέσουμε ότι η πρώιμη εμφάνιση της ζωής στη γη πραγματοποιήθηκε με τη συμμετοχή του W.

Όπως το μεγαλύτερο μέρος των άλλων μετάλλων, σκόνη βολφραμίου προκαλεί ερεθισμό των αναπνευστικών οργάνων.

μορφές ισοτόπων

¹⁸² W (26,41 %), ¹⁸³ W (14,4 %), ¹⁸⁴ W (30,64 %) и ¹⁸⁶ W (28,41 %) . Βολφραμίου φυσικής προέλευσης περιλαμβάνει ένα μίγμα από πέντε διαφορετικές μορφές των ισοτόπων, ήτοι: ¹⁸⁰ W (0,135% κατά βάρος.), ¹⁸² W (26,41%), ¹⁸³ W (14,4%), ¹⁸⁴ W (30,64%) και ¹⁸⁶ W (28,41%). Σθένος μεταβλητή βολφράμιο, και πάντα αντιστοιχεί στον αριθμό των 2 έως 6, σε οποιαδήποτε μορφή του ισοτόπου.

Μέχρι το 2016 ήταν ήδη γνωστό τριάντα έξι τεχνητές τεχνητή μορφές βολφραμίου προσδιορίζονται ραδιονουκλιδίων με μαζικούς αριθμούς 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. Ανοιχτό βολφραμίου φυσική ραδιενέργεια ήταν το 2003, αλλά το ποσοστό του είναι εξαιρετικά χαμηλή, η οποία αντιστοιχεί σε περίπου δύο διασπάσεις ανά γραμμάριο ανά έτος, και η κατάσταση της παρούσας αποσύνθεσης είναι μέταλλο α-δραστηριότητα.

Εν κατακλείδι

Τα περισσότερα από τα υπάρχοντα πυρίμαχο μέταλλο βολφραμίου. Ιδιότητες έμφυτη, μας επιτρέπουν να βρει μια θέση σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών ανθρώπινων δραστηριοτήτων, από τη μηχανική και τελειώνει με την προστασία από την ακτινοβολία. Μεταλλικά άνοιξε περίπου δύο φορές, με δύο χρόνια διαφορά, αλλά ούτε Σίλε, ούτε οι αδελφοί Ελυάρ δεν είναι πραγματικά ισχυρίζονται αξία προς τιμήν της ανακάλυψης του. Το σθένος του βολφραμίου είναι μεταβλητή και λαμβάνει μια τιμή από δύο έως έξι, αλλά, όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, η πιο σταθερή μορφή έχει έξι σθένους. Είναι πολύ ανθεκτικό στη διάβρωση, μπορεί να αντιδράσει με αλκαλικά και διαλύθηκε σε ένα μίγμα υδροφθορικού και νιτρικό οξύ.

Σφραγίδες βολφραμίου διαιρείται σε έναν τεράστιο αριθμό των ειδών σύμφωνα με την μέθοδο εκτέλεσης, η μορφή στην οποία το μέταλλο, και το πεδίο της εφαρμογής. Υπάρχουν πολλές μορφές των ισοτόπων του, και το στοιχείο στη φύση είναι κακή σήμανση των ραδιενεργών ιδιοτήτων και πολύ αργά αποσυντίθεται. Η βάση για ένα πλήθος εξαρτημάτων και ανταλλακτικών, ένα ευρύ φάσμα των συσκευών και του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο, είναι βολφράμιο. Ακόμη και η τιμή ανά κιλό μέταλλο είναι αρκετά υψηλή, αλλά παρ 'όλα αυτά δεν μειώνει τη ζήτηση για αυτό, λόγω της ποιότητάς του αντιστοιχεί στην αξία που ο ίδιος ζήτησε.