Valenca volframa. Lastnosti in aplikacije volframa

Uvod v članek vam omogoča, da se seznanite s fizikalnimi in kemičnimi lastnosti volframa,

Volfram (W)

Tungsten - je element periodnega sistema Mendelejev je 74. atomsko število ustreza latinske W. znakov V običajnih razmerah ima barvo sivo-srebrni, svetleče, težko. Od vseh znanih kovin velja, da je volfram najbolj odporen. Višja kot v W, tališče je samo za nemetalnega ogljika. Ima visoko kemično odpornost. Valenca volframa je spremenljiva.

Zgodovina odkritja

Švedski kemik Carl Wilhelm Scheele leta 1781, ki se ukvarjajo s predelavo scheelite dušikovo kislino, bi proizvodnjo volframovega trioksida - "težka kamen" rumeno. Dve leti kasneje, že leta 1783, sta dva brata Eluarda, kemiki iz Španije, obvestila javnost, da lahko dobijo novo kovino in volframov oksid iz volframita.

Moderna ZDA, Francija in Velika Britanija uporabljajo ime volfram za volfram, kar prevede s švedskega kot "težkega kamna". Sprva beseda volframij označeni mineralni volframit. Kasneje je prešla na kovino.

Volfram v naravi

Po izračunih Vinogradova je klarkovo število volframa v zemeljski skorji približno 1,3 g / t. Povprečni indeks kamnin v gorskih območjih, g / t: kislinske kamnine - 1,9, povprečje - 1,2, glavno - 0,7, ultrabazno - 0,1.

Največje zaloge te kovine so koncentrirane na Kitajskem, v ZDA, Kanadi in v Kazahstanu, države kot so Bolivija, Portugalska, Uzbekistan, Rusija in Južna Koreja imajo manjše zaloge v primerjavi z zgoraj navedenimi državami. Letno proizvede okoli 49-50 tisoč ton, od tega 41 jih proizvaja Kitajska, delež Rusije ustreza 3,5 tone, Kazahstanu 0,7 in Avstraliji 0,5 tone.

V industriji je glavna vloga namenjena wolframitu in sheelitu. Minerali volframita so najpogosteje koncentrirani v granitnih kamninah, njihova povprečna koncentracija pa ustreza 1 do 2 odstotka. Večina držav proizvajalk izvozi volfram. Cena te kovine je precej visoka in se lahko razlikuje glede na svojo blagovno znamko in vrsto, v kateri se prodaja (od 2172 do 6 250 560 rubljev). Glavni izvozniki volframa so Združeno kraljestvo, Kitajska in Avstralija. Velike količine uvozijo Združene države Amerike, Nemčija, Anglija in Japonska.

Metode pridobivanja

Pridobivanje volframa je proces, sestavljen iz več faznih faz. Prvič, trioksid WO₃ iz koncentratov rude z naknadnim postopkom predelave v kovinski prah s pomočjo vodika pri približno 700 ° C Zaradi ekstremno visokega tališča je najboljši način izdelave te kovine metalurgija prahu. V prvi fazi se volfram prah stisne, nato se postavi v atmosfero vodika in sintrira pri okoli 1200-1300 ° C. Nadalje, podvržen električnemu toku in pospešuje temperaturo ogrevanja na tri tisoč stopinj, ta proces spremlja sintranje in kovina se spremeni v monolit. Naknadna proizvodnja volframa in njeno čiščenje iz pridobljenih monolitnih materialov se nadaljuje pod pogoji taljenja tal. Vendar volfram v prahu ni edina oblika pridobivanja te kovine. Pri pridobivanju W s pirolizo iz kloridov je mogoče pridobiti že v kovinski obliki, ne pa v kompaktnem in v prahu.

Značilnosti kemijske kakovosti

Valenca volframa je spremenljiva v naravi, od dveh do šestih. Najstabilnejša oblika poteka v šestem valu. Dvo- in trivalentne oblike spojin so nestabilne in nimajo posebnega pomena, v praksi se ne uporabljajo. Volfram je zelo odporen proti koroziji kovin. Sobna temperatura omogoča vzdrževanje konstantnega položaja, ne da bi bila korodirana, ko doseže temperaturo gorenja začne oksidirati, tvorijo volframov oksid (VI). Za vrsto napetosti potrebuje drugo mesto in stoji za vodikom. Praktično nerastvorim v fluorovodikovi in ​​razredčeni žvepleni kislini. Dušikova kislina in kraljevska vodka povzročata oksidacijo površine. Raztapljanje je možno v vodikovem peroksidu.

Zmes fluorovodikove in dušikove kisline raztopi volfram vdolbinico:

2W + 4HNO₃ + 10HF na WF₆ + WOF₄ + 4NO (plin evolucija) + 7H₂O.

V prisotnosti oksidantov lahko reagira s staljenimi alkalijami:

2W + 4NaOH₃ + 3O₂ à 2Na₂WO₄ + 2H₂O.

Zgornji primeri reakcij nadaljujejo zelo počasi, a po dosegi oznake 400 ° C se samodejno segrevanje volframa in reakcijski proces pospešujeta, hkrati pa ustvarjajo veliko količino toplote. Reakcije, ki vključujejo kisik, zahtevajo, da dosežejo oznako 500 ° C, da bi se kovina začela segrevati.

Raztapljanje v mešanici fluorovodikove in dušikove kisline vodi v nastanek heksafluorotungstikove kisline - H₂[WF₆]. Od vseh znanih volframovih spojin so najpomembnejši anhidrid volframa ali volfram trioksid, tungstat, peroksidna spojina z Me₂WO_X, snovi, oblikovane s S, C in elementi halogenske skupine.

Lastnosti fizične narave

Volfram je svetlo siva svetleča kovina. Temperatura volframa med taljenjem in vreliščem doseže najvišjo stopnjo Celzija v primerjavi z drugimi kovinami. Obstajajo špekulacije, da ima siborgij še večje taljenje uspešnost in vrelišča, ampak zaradi dejstva, da je on "živi" zelo majhna, je nemogoče z gotovostjo reči, saj ni bilo dokazano s poskusom. Volfram začne taliti pri 3695 K, medtem ko vre, doseže 5828 K. W Čista gostota je blizu zlato - 19.25 gramov na kubični centimeter. Odlikujejo ga paramagnetne lastnosti. V skladu z merilnimi parametri Brinellla je trdota 488 kg / mm². Pri dvajsetih stopinjah Celzija ima EES 55 * 10^-9 Ohm * m in pod pogoji temperature 2700 ° C se indeks UES poveča na 904 * 10^-9 Ohm * m. Zvok, ki se odbije od volframa, se premika s hitrostjo 4290 m / s.

Ena od najtežjih kovin z visokim indeksom trdote in veliko tališče je volfram. Lastnosti, ki so njene lastnosti, določajo njeno vrednost na svetovnem trgu in omogočajo široko uporabo. Zmožnost prenosa visokih temperatur omogoča široko uporabo volframa. Žica, listi in še veliko več omogočajo ustvarjanje mehanizmov, ki služijo že vrsto let. Zunanja podobnost kot platina. V čisti obliki, če je segret na 1600 ° C, je lahko dobro kovan.

Uporaba čiste kovine

Glavna metoda za uporabo volframa je osnova kot ognjevzdržni material v metalurški industriji.

Plastične in ognjevzdržne lastnosti - to je tisto, kar je znano po volframu. Žica iz te kovine je nepogrešljiva v napravah za osvetlitev. Kinematografi in druge cevi z vakuumom se pogosto uporabljajo tudi W.

Argonsko obločno varjenje ne more storiti brez elektrod, izdelanih s sodelovanjem volframa. Vakuumske peči upori ga uporabljajo tudi kot grelni element, zlitina te kovine z rehijem pa se uporablja kot termočlen.

Visoka gostota omogoča, da jo uporabljajo kot podlago za težka tipa zlitine, ki se uporablja kot protiutež za-prebojnimi jedro Sabot in izstrelek sagitalno topništvo lupine, jedro za-prebojnimi streliva in celo žiro stabilizacijski plujejo balistično raketo.

Volfram je lahko odlično sredstvo za sevanje ionizirajočega tipa. Čeprav ima visoko gostoto, zlasti v primerjavi s tradicionalnim svinecem, v masi, z enako raven zaščite, oblačila ali naprave z njeno uporabo postanejo lažje. Lastnosti refraktornosti in trdote komplicirajo proces predelave, zato pogosteje v takih primerih uporabljajo zlitine volframa in niklja, pa tudi železo, baker in druge kovine.

V industriji se volfram uporablja za ustvarjanje različnih močnih izdelkov. List, volframov prah, elektrode in mrene - ena izmed najbolj pogostih oblik proizvodnje iz W.

Uporaba spojin

Obdelava različnih kovin, kot tudi snovi, ki sestavljajo nekovinski naravo inženirskih konstrukcij, vrtanje in rudarstvo proces z uporabo močnih zlitine in kompoziti vrste materialov na osnovi volframovega karbida, zmes titanovega karbida, tantalov karbid in volframovega karbida. Žigi volframov iz teh snovi so razdeljene v T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, BK2 in VK6 VK4. Znamke skupine TT se uporabljajo le za zelo zahtevno obdelavo v pogojih večje zapletenosti. Živahni primer lahko služi kot vrtljivi proces vrtanja trajnega materiala s perforatorjem ali kovanjem kovanje iz jekla z visoko toplotno odpornostjo. W se uporablja kot legirni element za jeklo in zlitine na osnovi železa. "Visokohitrostno" jeklo s črkovno oznako, ki se začne s P, v več kot 90% primerov vsebuje delež volframa.

Včasih se kot katalizatorji ali pigmenti, visokotemperaturne masti uporabljajo različne spojine volframa za pretvorbo termične oblike energije v električno energijo.

Volfram in biologija

Volfram se v biologiji ne šteje za pomembno kovino, toda nekateri bakterije in arhebakterije v svojih encimih imajo to komponento v aktivnem središču. V bližini globokomorskih virov hidrotermalne vrste živijo arhebakterije-hipertermofili, ki veljajo za obvezno odvisne od volframa. Prisotnost te kovine v encimski sestavi se šteje za relikvijo arheale v zgodnjem obdobju, z drugimi besedami, lahko domnevamo, da je zgodnja pojavitev življenja na zemlji potekala s sodelovanjem W.

Kot večina drugih kovin, volfram prah povzroča draženje dihal.

Oblike izotopov

Volfram naravnega izvora vključuje mešanico petih različnih oblik izotopov, in sicer: ¹⁸⁰W (0,135 mas.%), ¹⁸²W (26,41%), ¹⁸³W (14,4%), ¹⁸⁴W (30,64%) in ¹⁸⁶W (28,41%). Valenca volframa je spremenljiva in vedno ustreza številu od 2 do 6 v kateri koli izotopski obliki.

Do leta 2016 je bilo že znano, šestintrideset umetnih umetne oblike volframa identificiranih radionuklidov z množičnimi številkami: 157hellip-179, 181, 185, 187hellip- 197. Odprta volfram naravno radioaktivnost je bila v letu 2003, vendar je njegova stopnja je izredno nizka, kar ustreza približno dve razpadi na gram na leto in stanje tega razpada služi aktivnost alfa - kovin.

Na koncu

Najbolj odporna je trenutno obstoječih kovin volfram. Lastnosti, povezane z njo, lahko najdejo svoje mesto v številnih industrijskih dejavnostih, ki se začnejo z inženiringom in končajo z zaščito pred izpostavljenostjo. Kovina je bila odprta, grobo rečeno, dvakrat, z razliko dve leti, vendar pa niti Scheele niti brata Eluard niso zaslužili zaslug za njegovo odkritje. Valenca volframa je spremenljiva in ima vrednost od dveh do šest, toda, kot je bilo že omenjeno, je najstabilnejša oblika šesta valenca. Zelo odporen proti koroziji, lahko reagira z alkalijami in se raztopi v mešanici fluorovodikove in dušikove kisline.

Volframovi razredi so razdeljeni v veliko število vrst v skladu z načinom izvedbe, obliko, v kateri se nahaja kovina, in območjem njegove uporabe. Obstaja veliko oblik njegovega izotopa in element v naravi ima šibko izraženo radioaktivno lastnost in zelo počasi razpada. Podlaga za številne podrobnosti in rezervne dele, najbolj raznoliko opremo in opremo, ki jo uporablja človek, je ravno volfram. Cena za kilogram kovine je precej visoka, vendar kljub temu ne zmanjšuje povpraševanja po njej, saj njene lastnosti ustrezajo stroškom, ki jih zahteva.