Валене на волфрам. Свойства и приложения на волфрам

Въведение в статията ще ви позволи да се запознаете с физически и химически свойствата на волфрам,

Волфрам (W)

Волфрамът е елемент от периодичната таблица на ДИ Менделеев, има седемдесет и четвърто атомно число, съответства на латинския символ W. При нормални условия той има сиво-сребрист цвят, блести, твърд. От всички известни метали, волфрамът се счита за най-огнеупорен. По-високи от W, точката на топене е само за неметален - въглерод. Има висока химическа устойчивост. Валентността на волфрама е променлива.

История на откритието

Химик от Швеция Карл Вилхелм Шели в 1781 г., работещ по обработката на скелит с азотна киселина, успя да извлече волфрамов триоксид - "тежък камък" с жълт цвят. Две години по-късно, още през 1783 г. двама братя Елуард, химици от Испания, информираха обществеността, че могат да получат нов метал и неговия волфрамов оксид от вълпрамот.

Съвременните САЩ, Франция и Великобритания използват името волфрам за волфрам, който се превежда от шведски като "тежък камък". Първоначално думата wolframium означен с минерален волфрамит. По-късно тя премина към самия метал.

Волфрам в природата

Според изчисленията на Виноградов, числото на кларкета на волфрам в земната кора е приблизително 1,3 g / t. Средният индекс в скалите на планинските вериги, g / t: киселинни скали - 1.9, средни стойности - 1.2, основни - 0.7, ултрабазични - 0.1.

Най-големите запаси от този метал са съсредоточени в Китай, САЩ, Канада и Казахстан, а страни като Боливия, Португалия, Узбекистан, Русия и Южна Корея имат по-малки резерви в сравнение с гореспоменатите държави. Около 49-50 хиляди тона се произвеждат годишно, 41 от които са произведени от Китай, делът на Русия съответства на 3,5 тона, Казахстан - 0,7 и Австралия - 0,5 тона.

В индустрията основната роля е дадена на въллдрамит и схелит. Минералите от въллдрамит най-често се концентрират в гранитни скали и средната им концентрация съответства на един до два процента. Повечето страни производителки изнасят волфрам. Цената на този метал е доста висока и може да варира в зависимост от марката и вида, в който се продава (от 2172 до 6 250 560 рубли). Основните износители на волфрам са Великобритания, Китай и Австралия. Той се внася в големи количества от Съединените американски щати, Германия, Англия и Япония.

Методи за получаване

Получаването на волфрам е процес, състоящ се от няколко етапа. Първо, триоксид WO₃ от концентрирани руди с последващ процес на възстановяване до метален прах чрез водород при около 700 ° С Благодарение на изключително високата точка на топене, най-добрият начин за производство на този метал е праховата металургия. В първия етап волфрамовият прах се компресира, след това се поставя във водородна атмосфера и се синтерира при около 1200-1300 ° С. Освен това, подложен на електрически ток и ускоряване на температурата на нагряване до три хиляди градуса, този процес се придружава от синтероване и металът се превръща в монолит. Последващото производство на волфрам и пречистването му от получените монолитни материали протича при условия на топене на зони. Въпреки това, волфрамовият прах не е единствената форма за получаване на този метал. При получаване на W чрез пиролиза от хлориди е възможно да се получи вече в метална форма, а не в компактна и прахообразна.

Характеристики на химичното качество

Валентността на волфрама има променлив характер, от два до шест. Най-стабилната форма се влива в шестата валентност. Дву- и тривалентните форми на съединенията са нестабилни и нямат особено значение, на практика те не се прилагат. Волфрамът е много устойчив на корозия на металите. Температурата в помещението позволява да се поддържа постоянна позиция, без да се корозира, след като достигне температурата на изгарянето започва да се окислява, образува волфрамов оксид (VI). Той заема второ място в серията на напреженията и застава зад водорода. Почти nerastvorim във флуороводородна и разредена сярна киселина. Азотната киселина и царевична водка причиняват окисляване на повърхността. Разтварянето е възможно при водороден пероксид.

Смес от флуороводородна и азотна киселина разтваря волфрамовия кладенец:

2W + 4HNO₃ + 10HF à WF₆ + WOF₄ + 4NO (отделяне на газ) + 7Н₂О.

В присъствието на окислители могат да реагират с разтопени алкали:

2W + 4NaOH₃ + 3О₂ a 2Na₂WO₄ + 2H₂О.

Горепосочените примери за реакции протичат много бавно, но след достигане на маркировка от 400 ° С волфрамовото самозагряване и процесът на реакцията се ускоряват, като същевременно се генерира голямо количество топлина. Реакциите, включващи кислород, изискват достигане на маркировка от 500 ° C, за да може металът да започне да се затопля.

Разтварянето в смес от флуороводородна и азотна киселина води до образуването на хексафлуороволфрамова киселина - Н₂[WF₆]. От всички известни волфрамови съединения най-важни са волфрамовия анхидрид или волфрамовия триоксид, волфрама, пероксидното съединение с мен₂WO_X, вещества, образувани с S, C и елементи на халогенната група.

Свойства от физическо естество

Волфрамът е светло сив лъскав метал. Температурата на волфрама при топене и кипене достига най-високите нива на Целзий в сравнение с другите метали. Предполага се, че сирогите имат дори по-големи температури на топене и кипене, но тъй като те "живеят" много малко, това не може да се твърди със сигурност, тъй като това не е доказано експериментално. Топенето на волфрам започва от 3695 К и се вари, достигайки марката 5828 К. Чисто W в плътност е близо до злато - 19,25 грама на сантиметър кубичен. Той се характеризира с парамагнитни качества. Съгласно параметрите за измерване на Brinell твърдостта е 488 кг / мм². На двадесет градуса по Целзий има UES от 55 * 10^-9 Ohm * m и при условия на температура 2700 ° С, индексът на UES нараства до 904 * 10^-9 Ом * м. Звукът, отразен от волфрама, се движи със скорост от 4290 m / s.

Един от най-тежките метали с висок индекс на твърдост и огромна точка на топене е волфрамът. Нейните свойства, които са присъщи на него, определят неговата стойност на световния пазар и позволяват широко използване. Способността да издържат на високи температури позволява широкомащабно приложение на волфрам. Телове, листове и много други позволяват създаването на механизми, които служат в продължение на много години. Външно подобно на платина. В чиста форма, когато се нагрява до 1600 ° C, може да бъде добре подправена.

Използването на чист метал

Основният метод за използване на волфрам е основата като огнеупорен материал в металургичната промишленост.

Пластмасови и огнеупорни свойства - това е, което е известно с волфрам. Тел от този метал е необходим в устройствата, предназначени за осветление. Кинескопите и другите тръби с вакуум също се използват широко W.

Заваряването с аргонова дъга не може да се направи без електроди, направени с участието на волфрам. Вакуумни пещи резистори го използват и като нагревателен елемент, а сплав от този метал с рений се използва като термодвойка.

Високата плътност позволява да го използвате като основа за тежък тип сплав се използва като противотежест за бронебоен ядро ​​Сабо и снаряд стреловидни артилерийски снаряди, ядро ​​за бронебоен боеприпаси и дори жироскоп стабилизира летящ балистични ракети.

Волфрамът може да служи като отлично средство за лечение на йонизиращи лъчения. Въпреки че има висока плътност, особено в сравнение с традиционните олово, с тегло, с еднаква степен на защита, дрехите или уредите с неговата употреба излизат по-лесно. Свойствата на рефрактерността и твърдостта усложняват процеса на обработка и затова по-често в такива случаи се използват сплави от волфрам и никел, както и желязо, мед и други метали.

В индустрията волфрамът се използва за създаване на разнообразие от силни продукти. Лист, волфрамов прах, електроди и мряна - една от най-често срещаните форми на продукция от W.

Приложение на съединенията

Обработка на различни метали, както и материали, които съставляват неметален характер на инженерни съоръжения, пробиване и метод добив използват силни сплави и композитни материали тип на базата на волфрамов карбид, смес от титанов карбид, танталов карбид и волфрамов карбид. Печати волфрам от тези материали са разделени в T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, ВК2 и VK6 VK4. Марките на групата TT се използват само за много сложна обработка в условия на повишена сложност. Яркият пример може да служи като ротационен процес на пробиване на траен материал с перфоратор или коване от ковано желязо с висока топлоустойчивост. W се използва като легиращ елемент за стомана и в сплави на основата на желязо. "Високоскоростна" стомана с маркировка, започваща с P, в над 90% от случаите, съдържа дял на волфрам.

Понякога различни съединения на волфрам се използват като катализатори или пигменти, високотемпературни мазнини, за преобразуване на топлинната форма на енергия в електрическа енергия.

Волфрам и биология

Волфрамът не се смята за значителен метал в биологията, но някои от бактериите и архебактериите в ензимите имат този компонент, разположен в активния център. В близост до дълбоководните източници на хидротермалния тип живеят архебактерии-хипертермофили, които се считат за зависими от волфрама. Наличието на този метал в ензимната композиция се счита за реликва от ранния период археята, с други думи, може да допусне някой да приеме, че ранното появяване на живота на Земята е станало с участието на У.

Подобно на повечето други метали, волфрамовият прах причинява дразнене на дихателните пътища.

Форми на изотопи

Волфрамът от естествен произход включва смес от пет различни форми на изотопи, а именно: ¹⁸⁰W (0.135 тегл.%), ¹⁸²W (26.41%), ¹⁸³W (14.4%), ¹⁸⁴W (30,64%) и ¹⁸⁶W (28.41%). Валентността на волфрам е променлива и винаги съответства на число от 2 до 6 във всяка изотопна форма.

До 2016 г. тя вече е била известна тридесет и шест изкуствени изкуствени форми на волфрамови определени радионуклиди със масови числа: 157hellip-179, 181, 185, 187hellip- 197. Open волфрам естествено срещащи радиоактивност беше през 2003 г., но неговата скорост е изключително ниска, което съответства на приблизително две разпадания на грам на година, а състоянието на това разпадане служи алфа - метална активност.

В заключение

Най-огнеупорният от съществуващите метали е волфрамът. Нейните свойства могат да намерят своето място в широк спектър от човешки промишлени дейности, започвайки с инженеринг и завършвайки със защита от експозиция. Металът се отвори, грубо казано, два пъти с разлика от две години, но нито Шейле, нито братята Елуард особено заслужиха признание за неговото откритие. Валентността на волфрам е променлива и има стойност от два до шест, но, както беше споменато по-рано, най-стабилната форма има шеста валентност. Много устойчив на корозия, може да реагира с алкали и да се разтваря в смес от флуороводородна и азотна киселина.

Класовете волфрам са разделени на голям брой видове в съответствие с метода на изпълнение, формата, в която се намира металът и района на неговото приложение. Има много форми на неговия изотоп, а самият елемент в природата има слабо изразено радиоактивно свойство и изключително бавно се разпада. Основата за много детайли и резервни части, най-разнообразното оборудване и оборудване, използвани от човека, е точно волфрам. Цената дори за един килограм метал е доста висока, но въпреки това не намалява търсенето за него, защото неговите качества съответстват на цената, която се изисква.