Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Вольфрам



План:


Введення

Вольфрам - хімічний елемент з атомним номером 74 в періодичній системі, позначається символом W ( лат. Wolframium ), Твердий сірий перехідний метал. Головне застосування - як основа тугоплавких матеріалів в металургії. Вкрай тугоплавок, при стандартних умовах хімічно стійкий.


1. Історія та походження назви

Назва Wolframium перейшло на елемент з мінералу вольфраму, відомого ще в XVI ст. під назвою "вовча піна" - "Spuma lupi" на латині, або "Wolf Rahm" по-німецьки. Назва була пов'язана з тим, що вольфрам, супроводжуючи олов'яні руди, заважав виплавці олова, переводячи його в піну шлаків ("пожирає олово як вовк вівцю").

В даний час в США, Великобританії і Франції для вольфраму використовують назву "tungsten" ( швед. tung sten - "Важкий камінь").

У 1781 знаменитий шведський хімік Шееле, обробляючи азотною кислотою мінерал шеєліт, отримав жовтий "важкий камінь". У 1783 іспанські хіміки брати Елюар повідомили про отримання з саксонського мінералу вольфраміту жовтої окису нового металу, розчинної в аміаку. При цьому один з братів, Фаусто, був у Швеції в 1781 і спілкувався з Шеєле. Шееле не претендував на відкриття вольфраму, а брати Елюар не наполягали на своєму пріоритеті.


2. Знаходження в природі

Кларк вольфраму земної кори становить (за Виноградову) 1,3 г / т (0.0013% за вмістом у земній корі). Його середній вміст в гірських породах, г / т: ультраосновних - 0,1, основних - 0,7, середніх - 1,2, кислих - 1,9.

Вольфрам зустрічається в природі головним чином у вигляді окислених складних сполук, утворених трехокісі вольфраму WO 3 з оксидами заліза і марганцю або кальцію, а іноді свинцю, міді, торію і рідкоземельних елементів. Промислове значення мають вольфраму (вольфрамати заліза і марганцю nFeWO 4 * mMnWO 4 - відповідно, Фербер і Гюбнер) і шеєліт (вольфрамати кальцію CaWO 4). Вольфрамові мінерали зазвичай вкраплені в гранітні породи, так що середня концентрація вольфраму становить 1-2%.


2.1. Родовища

Найбільш великими запасами володіють Казахстан, Китай, Канада і США; відомі також родовища в Болівії, Португалії, Росії і Південній Кореї. Світове виробництво вольфраму становить 18-20 тисяч тонн на рік, у тому числі в Китаї 10, Росії 3,5; Казахстані 0,7, Австрії 0,5. Основні експортери вольфраму: Китай, Південна Корея, Австрія. Головні імпортери: США, Японія, Німеччина, Великобританія.
Також є родовища вольфраму у Вірменії та інших країнах.


3. Отримання

Вольфрамовий порошок

Процес отримання вольфраму проходить через підстадій виділення триоксида WO 3 з рудних концентратів і наступному відновлення до металевого порошку воднем при температурі бл. 700 C. Через високу температуру плавлення вольфраму для отримання компактної форми використовуються методи порошкової металургії : отриманий порошок пресують, спекают в атмосфері водню при температурі 1200-1300 C, потім пропускають через нього електричний струм. Метал нагрівається до 3000 C, при цьому відбувається спікання в монолітний матеріал. Для подальшого очищення та отримання монокристаллической форми використовується зонна плавка.


4. Фізичні властивості

Вольфрам - світло-сірий метал, що має найвищі доведені температури плавлення і кипіння (передбачається, що Сиборг ще більш тугоплавкий, але поки що про це твердо стверджувати не можна - час існування Сиборг дуже мало).

Деякі фізичні властивості наведені в таблиці (див. вище). Інші фізичні властивості вольфраму:

Вольфрам є одним з найбільш важких, твердих і самим тугоплавким металом. У чистому вигляді являє собою метал сріблясто-білого кольору, схожий на платину, при температурі близько 1600 C добре піддається куванню і може бути витягнуть в тонку нитку.


5. Хімічні властивості

Валентність від 2 до 6. Найбільш стійкий 6-валентний вольфрам. Третій 2-валентні з'єднання вольфраму нестійкі і практичного значення не мають.

Вольфрам має високу корозійну стійкість: при кімнатній температурі не змінюється на повітрі; при температурі червоного розжарювання повільно окислюється в оксид вольфраму VI; в соляній, сірчаної і плавикової кислотах майже не розчинний. В азотній кислоті і царській горілці окислюється з поверхні. У суміші азотної і плавикової кислоти розчиняється, утворюючи вольфрамову кислоту. З сполук вольфраму найбільше значення мають: триоксид вольфраму або вольфрамовий ангідрид, вольфрамати, перекисні сполуки із загальною формулою Me 2 WO X, а також сполуки з галогенами, сіркою і вуглецем. Вольфрамати схильні до утворення полімерних аніонів, у тому числі гетерополисоединений з включенням інших перехідних металів.


6. Застосування

6.1. Металевий вольфрам

Нитка розжарювання
  • Тугоплавкість і пластичність вольфраму роблять його незамінним для ниток розжарювання в освітлювальних приладах, а також у кінескопах та інших вакуумних трубках.
  • Завдяки високій щільності вольфрам використовується для противаг, бронебійних сердечників підкаліберних і стріловидний оперених снарядів артилерійських знарядь, сердечників бронебійних куль і надшвидкісних роторів гіроскопів для стабілізації польоту балістичних ракет (до 180 тис. об / хв).
  • Вольфрам використовують як електродів для аргоно-дугового зварювання.
  • Сплави вольфраму, зважаючи на його високу температуру плавлення, отримують методом порошкової металургії. Сплави, що містять вольфрам, відрізняються жаропрочностью, кислотостійкістю, твердістю і стійкістю до стирання. З них виготовляють хірургічні інструменти (сплав "Амаль"), танкову броню, оболонки торпед і снарядів, найбільш важливі деталі літаків і двигунів, контейнери для зберігання радіоактивних речовин. Вольфрам - важливий компонент кращих марок інструментальних сталей.
  • Карбід вольфраму (часто поряд або замість карбіду титану) використовують як наповнювач в твердих сплавах - кермети ( переможе), де матрицею служить кобальт (5-16%).
  • Вольфрам застосовується у високотемпературних вакуумних печах опору в якості нагрівальних елементів і теплоізоляції. Сплав вольфраму і ренію застосовується в таких печах як термопари.

6.2. Сполуки вольфраму

  • Сульфід вольфраму WS 2 застосовується як високотемпературна (до 500 C) мастило.
  • Дітеллурід вольфраму WTe 2 застосовується для перетворення теплової енергії в електричну ( термо-ЕРС близько 57 мкВ / К).

6.3. Інші сфери застосування

Штучний радіонуклід 185 W використовується як радіоактивності при дослідженнях речовини. Стабільний 184 W використовується як компонент сплавів з ураном-235, що застосовуються в твердофазних ядерних ракетних двигунах, оскільки це єдиний з поширених ізотопів вольфраму, що має низький перетин захоплення теплових нейтронів (близько 2 барн).


6.4. Ринок вольфраму

Ціни на металевий вольфрам чистотою близько 99% на кінець 2010 року становили близько 40-42 доларів США за кілограм, в травні 2011 року становили близько 53-55 доларів США за кілограм. Напівфабрикати від 58 USD (прутки) до 168 (тонка смуга). [2]

7. Біологічна роль

Вольфрам не відіграє значної біологічної ролі. У деяких архей і бактерій є ферменти, які включають вольфрам у своєму активному центрі. Існують облігатно-залежні від вольфраму форми архей-гіпертермофілов, що живуть навколо глибоководних гідротермальних джерел. Присутність вольфраму в складі ферментів може розглядатися як фізіологічний релікт раннього архея - існують припущення, що вольфрам грав роль в ранніх етапах виникнення життя [3].

Пил вольфраму, як і більшість інших видів металевого пилу, подразнює органи дихання.


8. Ізотопи

Природний вольфрам складається з п'яти ізотопів (180 W, 182 W, 183 W, 184 W і 186 W). Штучно створені і ідентифіковані ще 30 радіонуклідів. В 2003 відкрита [4] надзвичайно слабка радіоактивність природного вольфраму (приблизно два розпаду на грам елемента в рік), зумовлена α-активністю 180 W, що має період напіврозпаду 1,8 10 18 років [5].


9. Цікаві факти

Вольфрам - найтугоплавкіший метал. Температура плавлення 3380 C, кипіння 5900 C [6].

Щільність вольфраму майже дорівнює щільності золота: 19,30 г / см проти 19,32 г / см відповідно.

Примітки

  1. Редкол.: Кнунянц І. Л. (гл. ред.) Хімічна енциклопедія: у 5 т. - Київ: Радянська енциклопедія, 1988. - Т. 1. - С. 418. - 623 с. - 100000 прим .
  2. Ціни на вольфрам - www.infogeo.ru/metalls/
  3. Федонкін М. А. Звуження геохімічного базису життя і евкаріотізація біосфери: причинний зв'язок - Палеонтологічний журнал - 2003 - № 6 - с. 33-40
  4. FA Danevich et al. (2003). " α activity of natural tungsten isotopes - arxiv.org/abs/nucl-ex/0211013 ". Phys. Rev. C 67. DOI : 10.1103/PhysRevC.67.014310 - dx.doi.org/10.1103/PhysRevC.67.014310.
  5. C. Cozzini et al. (2004). " Detection of the natural α decay of tungsten - arxiv.org/abs/nucl-ex/0408006 ". Phys. Rev. C 70. DOI : 10.1103/PhysRevC.70.064606 - dx.doi.org/10.1103/PhysRevC.70.064606.
  6. Який метал найбільш тугоплавкий? - MY PLANET - www.planeta.co.ua / other / refractory_metal.php

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Вольфрам, Стівен
Зіверс, Вольфрам
Вольфрам фон Ешенбах
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru