Волфрам е какво? Степента на окисляване на волфрам. Област на приложение на волфрам

Волфрам - химичен елемент, чиято атомен номер е равен на 74. Това тежък метал от, при висока якост стомана сиво до бяло, което го прави лесно в много случаи необходими. Точка на топене е по-висока от тази на всеки друг метал, и поради това се използва като нишки в лампи с нажежаема жичка и нагревателните елементи в електрически пещи (например, цирконий-волфрамова сплав).

История на откритието

Предположението за съществуването на този елемент за първи път е предложено през 1779 от Петър Волф, когато той изследва минерални волфрам и стигна до заключението, че тя трябва да съдържа ново вещество. През 1781 г. Карл Вилхелм Шейле установява, че може да се получи нова киселина от волфрамит. Scheele и Thorburn Bergman предложиха да се разгледа възможността за получаване на нов метал чрез възстановяване на тази киселина, наречена волфрам. През 1783 г. двама братя, Жозе и Фаусто Елгуаар, са открити в волфрамова киселина, която е идентична с волфрам. През същата година братята успяха да извлекат волфрам от него, използвайки въглен.

По време на Втората световна война този химичен елемент изигра огромна роля. Съпротивлението на метала до високи температури, както и изключителната здравина на неговите сплави, превърна волфрама в най-важната суровина за военната индустрия. Воюващите оказват натиск върху Португалия като основен източник на въллдрамит в Европа.

Да бъдеш в природата

В природата елементът се среща във волфрам (FeWO₄/ MnWO₄), Scheelite (CaWO₄), порове и гюбнер. Важни депозити на тези минерали се намират в Съединените щати, в Калифорния и Колорадо, Боливия, Китай, Южна Корея, Русия и Португалия. В Китай около 75% от световното производство на волфрам е концентрирано. Металът се произвежда чрез намаляване на неговия оксид с водород или въглерод.

Световните запаси се оценяват на 7 милиона тона, като се приема, че 30% от тях са отлагания на въллдрамит и 70% от схелитите. В момента тяхното развитие не е икономически изгодно. При сегашното ниво на потребление тези резерви ще продължат само 140 години. Друг ценен източник на волфрам е рециклирането на метален скрап.

Основни характеристики

Волфрамът е химически елемент, който се класифицира като преходен метал. Неговият символ W идва от латинската дума wolframium. В периодичната таблица тя е в група VI между тантал и рений.

В чиста форма волфрамът е твърд материал, чийто цвят варира от сива стомана до калай-бяла. С примеси, металът става крехък и трудно да се работи с, но ако не са, то може да бъде нарязан с питле. В допълнение, тя може да бъде подправена, валцована и опъната.

Волфрамът е химичен елемент, чиято точка на топене е най-високата сред всички метали (3422 ° C). Също така има най-ниското налягане на парите. Якостта на опън при Т> 1650 ° C също е най-голяма. Елементът е изключително устойчив на корозия и е леко податлив на минерални киселини. При контакт с въздуха се образува защитен оксиден слой върху металната повърхност, но напълно волфрамът се окислява при висока температура. Когато се добавя в малки количества към стоманата, нейната твърдост се увеличава рязко.

изотопи

В природата волфрамът се състои от пет радиоактивни изотопа, но те са толкова дълги полуживот, че те могат да се считат за стабилни. Всички те се разпадат на хафний-72 с излъчването на алфа частици (съответстващи на хелий-4 ядра). Алфа разпад се наблюдава само в ¹⁸⁰W, най-леката и рядка от тези изотопи. Средно 1 g натурален волфрам на година има две алфа разпадания ¹⁸⁰W.

В допълнение, са описани 27 изкуствени радиоактивни изотопи на волфрам. Най-стабилният от тях е ¹⁸¹W с време на полуелиминиране 121,2 дни, ¹⁸⁵W (75.1 дни), ¹⁸⁸W (69.4 дни) и ¹⁷⁸W (21,6 дни). За всички други изкуствени изотопи полуживотът не надвишава един ден и повечето от тях са по-малко от 8 минути. Волфрамът има и четири "метастабилни" състояния, от които най-стабилните - ^179mW (6.4 минути).

връзки

При химичните съединения на волфрама степента на окисление варира от +2 до +6, от които +6 е най-често. Елементът като правило влиза в контакт с кислород, образувайки жълт триоксид (WO₃), който е разтворим във водни алкални разтвори под формата на волфрамови йони (WO₄^2minus-).

приложение

Тъй като волфрам има много висока температура на топене и податлив (може да се направи в тел), се използва широко като нажежаема жичка и вакуумни тръби, както и в нагревателните елементи за електрически пещи. Освен това материалът издържа на екстремни условия. Едно от добре познатите му приложения е дъгова заварка волфрамов електрод в защитния газ.

Изключително твърдият волфрам е идеален компонент на тежките сплави за оръжие. Високата плътност се използва в тегло проблем противотежестите и баластни килове за яхти, както и стрели (80-97%). Високоскоростната стомана, която може да отреже материал с по-висока скорост от въглерода, съдържа до 18% от този материал. Турбинните остриета, устойчивите на износване части и покрития използват "суперсплави", съдържащи волфрам. Това са устойчиви на топлина, високо устойчиви сплави, които функционират при повишени температури.

Топлинно разширение химически елемент боросиликатно стъкло, следователно, той се използва за производството на стъкло-метално уплътнение. Композитите, съдържащи волфрам, са отличен заместител на оловото в куршумите и изстрелите. В сплавите с никел, желязо или кобалт се правят оръжия с удари. Като куршум, неговата кинетична енергия се използва за победа на целта. В интегрални схеми на волфрам направи връзки с транзистори. Някои видове струни за музикални инструменти са направени от волфрамов тел.

Използване на връзки

Изключителна твърдост на волфрамовия карбид (W₂C, WC) го прави най-разпространеният материал за производство на фрезови и стругарски инструменти. Използва се в металургичната, добивната, нефтената и строителната промишленост. Волфрамовият карбид също се използва при производството на бижута, тъй като е хипоалергичен и не е склонен да губи блясъка си.

От оксидите си правят глазурата. Волфрамовите "бронз" (наричани така поради цвета на оксидите) се използват в боите. В лампите с флуоресцентни лампи се използват волфраматни магнезий и калций. Кристалната вълна служи като сцинтилационен детектор в ядрената медицина и физика. Солите се използват в химическата и кожената индустрия. Волфрамов дисулфид е високотемпературна мазнина, която може да издържи до 500 ° С. Някои съединения, съдържащи волфрам, се използват като катализатори в химията.

свойства

Основните физични свойства на W са следните:

• Атомен номер: 74.
• Атомно тегло: 183.85.
• Точка на топене: 3410 ° С.
• Точка на кипене: 5660 ° С.
• Плътност: 19,3 g / cm³ при 20 ° С.
• Оксидационни състояния: +2, +3, +4, +5, +6.
• Електронна конфигурация: [Xe] 4е¹⁴5г⁴6ите².