Tungsten valență. Proprietăți și aplicarea de tungsten

Mai multe articole vor permite să se familiarizeze cu fizice și chimice proprietățile de wolfram, a se vedea detaliile șederii sale în natură, locul de producție, deschiderea de poveste, și mai mult.

Tungsten (W)

Tungsten - este un element al Tabelului periodic al lui Mendeleev are șaptezeci număr atomic patra corespunde W. caracterului latin în condițiile obișnuite are o culoare gri-argintiu, lucios, tare. Dintre toate metal tungsten este cel mai refractar. Mai mare decât cea a W, punctul de topire al numai nemetalic - carbon. Ea are o rezistență chimică ridicată. Valence de tungsten - variabilă.

Istoria descoperirii

chimistul suedez Carl Wilhelm Scheele in 1781, implicat în prelucrarea acidului azotic scheelite, ar putea produce trioxid de wolfram - „piatră grea“ galben. Doi ani mai târziu, deja în 1783-m, doi frați Eluard, chimiști originar din Spania, publicul a fost informat că acestea ar putea obține de la noi de metal wolframita și oxid - wolfram.

Modern Statele Unite, Franța și Marea Britanie a folosit numele de tungsten pentru tungsten, care se traduce din suedeză ca „piatră grea“. Inițial, cuvântul însemna wolframita minerale wolframium. Mai târziu a trecut la metalul în sine.

Wolfram în natură

Conform calculelor Vinogradova, crusta numărul de clarke tungsten pământ este de aproximativ 1,3 g / t. Conținutul mediu al intervalelor roci muntoase, r / t: rocile acide - 1,9, media - 1.2, de bază - 0.7 ultrabasic - 0.1.

Cele mai mari rezerve din acest metal este concentrată în China, SUA, Canada și Kazahstan, țări precum Bolivia, Portugalia, Uzbekistan, Rusia și Coreea de Sud au o mică în comparație cu stocurile statelor menționate mai sus. În anul produce aproximativ 49-50 milioane de tone, din care 41 produse de China, cota Rusiei corespunde la 3,5 tone, Kazahstan - 0,7, și Australia - 0,5 tone.

În industrie, rolul principal este dat wolframita și scheelite. Minerale wolframite adesea concentrate în roci granitice și concentrația medie a acestora corespunde cu una sau două procente. Majoritatea țărilor producătoare exportatoare de wolfram. . Prețul acestui metal este destul de mare și poate varia în funcție de marca și tipul în care este vândut (2172-6250560 freca.). Principalii exportatori de tungsten considerat Marea Britanie, China și Australia. Importate în cantități mari Statele Unite ale Americii, Germania, Anglia și Japonia.

Metodele de preparare

Prepararea tungsten - un procedeu care constă din mai multe trepte. Mai întâi trioxid izolat WO ₃ din minereuri concentrate cu procesul de recuperare după ce la pulberea de metal cu hidrogen în condiții de circa 700 ° C , Datorită punctului de topire extrem de ridicat cel mai bun mod de a obține acest metal sunt mijloace de metalurgia pulberilor. În prima etapă este presat pulberea de tungsten, apoi plasat într-o atmosferă de hidrogen și sinterizate în condiții de aproximativ 1200-1300 ° C În continuare supus curentului electric și temperatura de încălzire este distilată până la trei mii de grade, acest proces este însoțit de sinterizare, iar metalul se transformă într-un monolit. Ulterior, prepararea tungsten și purificarea acestuia din materialele monolitice care rezultă au loc în condiții de topire zonei. Cu toate acestea, pudra de tungsten - aceasta nu este singura forma de preparare acel metal. La prepararea W de la piroliza cloruri poate fi obținut deja sub formă metalică, dar nu într-un compact și pulbere.

Caracteristicile de calitate chimică

Tungsten este valența caracterului variabil, două-șase. Forma cea mai stabilă durează cel al saselea valența. Formele Di- și trivalent de compuși sunt instabile și nu au nici o semnificație specială, în practică, nu este utilizat. Tungsten este foarte rezistent la coroziunea metalelor. Temperatura camerei îi permite să mențină o poziție constantă, fără a fi supuse coroziunii; ajunge la temperatura incandescenta incepe sa se oxideze, formând un oxid de wolfram (VI). Este al doilea dintr-o serie de stres și de cost în spatele hidrogen. Practic insolubil în fluorhidric și acid sulfuric diluat. acid azotic și aqua cauza procesului de oxidare suprafață regală. Dizolvarea posibil peroxid de hidrogen.

Un amestec de acid fluorhidric și azotic se dizolvă tungsten bine:

2W + 4HNO ₃ + 10HF à WF ₆ + WOF ₄ + 4NO (evoluție de gaz) + 7H ₂ O.

În prezența oxidanților poate reacționa cu un alcalin topit:

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

Exemplele de mai sus reacțiile trece foarte încet, dar la atingerea nivelului de 400 ° C și tungsten autoîncălzirea procesului de reacție este accelerat, formând simultan o mare cantitate de căldură. Reacțiile care implică cererea de oxigen a ajunge la semnul de 500 ° C, la metal singur început să se încălzească.

Se dizolvă într - un amestec de acid fluorhidric și nitric conduce la acidul formarea geksaftorvolframovoy - H ₂ [WF _6]. Dintre toți compușii de tungsten cunoscuți sunt considerate cele mai importante trioxid anhidridă tungsten sau wolfram, Wolframat, un compus peroxi cu Me ₂ WO _X, o substanță derivată din S, C, și grupa halogen elemente.

Proprietățile de natură fizică

Tungsten este un metal strălucitor gri deschis. Temperatura de tungsten în timpul topirii și fierbere atinge cele mai mari creșteri ale Celsius, comparativ cu alte metale. Există speculații că seaborgiu are puncte de topire de performanță și punct de fierbere mai mare, dar din cauza faptului că „viața“ este foarte mică, este imposibil de spus cu certitudine, din moment ce nu este dovedit prin experiment. Tungsten începe să se topească la 3695 K, în timp ce fierberea, atingând o densitate 5828 K. W Net este aproape de aur - 19,25 grame pe centimetru cub. El este caracterizat prin calități paramagnetice. În conformitate cu parametrii de măsurare Brinell duritatea este de 488 kg / ^mm2. La douăzeci de grade Celsius are o rezistivitate de 55 x 10 ^-9 Ohm * m, dar în condițiile de temperatură a indicelui C rezistivitate 2700 ° crește până la 904 x 10 ^-9 Ohm * m. Sunetul reflectat de mișcări de tungsten, la o viteză de 4290 m / c.

Unul dintre metalele grele cu duritate mare și punctul de topire al imens de tungsten luate în considerare. Proprietățile care sunt inerente în ea, determină valoarea sa de pe piața mondială și pentru a permite utilizarea pe scară largă. Capacitatea de a rezista la temperaturi mai ridicate permite utilizarea pe scară largă de tungsten. Sârmă, foi și multe altele vă permit să creați mecanisme care servesc mulți, mulți ani. Pe plan extern similar cu platina. În stare pură, atunci când este încălzit la 1600 ° C poate fi bine forjate.

Utilizarea de metal pur

Metoda de bază de tungsten folosind - fundație ca material refractar în industria metalurgică.

Proprietățile din plastic și refractare - aceasta este ceea ce este cunoscut pentru tungsten. Sârmă din acest metal este indispensabil în dispozitivele destinate pentru iluminat. Tuburi de imagine și alte tuburi cu vid este, de asemenea, utilizat pe scară largă W.

Argon sudare cu arc electric nu se poate face fără electrozii realizate cu wolfram. Vid cuptor rezistență asemenea, ca un element de încălzire, iar acest aliaj metalic este utilizat ca termocuplu reniu.

Densitatea mare permite utilizarea ca bază pentru aliaj de tip greu folosit ca o contragreutate pentru străpungerea armura core Sabot și proiectile proiectile de artilerie sagital, miez de muniție străpungerea armură și chiar giroscoapelor stabilizatoare zboară rachete balistice.

Tungsten poate servi ca un mijloc excelent de tip radiații ionizante. Deși are o densitate mai mare și, mai ales în comparație cu plumb convențional, în greutate un nivel egal furnizarea de îmbrăcăminte de protecție sau echipamentului aflat cu utilizarea mai ușoară. Proprietățile Infusibility și duritatea complica prelucrarea și, prin urmare, în astfel de cazuri, de multe ori sunt aliaje de tungsten și nichel, precum și fier, cupru și alte metale.

În industria de a crea o varietate de produse solide, folosind tungsten. Sheet, pulbere de wolfram și o tijă-electrozi - una dintre cele mai comune forme de ieșire de W.

Utilizarea compușilor

Prelucrare de diferite metale, precum și materialele care alcătuiesc natura nemetalic construcțiilor inginerești, de foraj și a procesului de minerit folosind aliaje puternice și materiale de tip compozit pe bază de carbură de wolfram, un amestec de carbură de titan, carbură de tantal și carbura de tungsten. Timbrelor de tungsten din aceste materiale sunt împărțite în T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, BK2 și VK6 VK4. Timbre de grup TT folosite numai pentru condiții foarte dificile de prelucrare în complexitate a crescut. Un prim exemplu poate servi ca un șoc proces perforator de foraj rotativ sau material durabil de fabricație forjare oțel cu rezistență ridicată la căldură. W este folosit ca element de aliere pentru oțel și aliaje pe bază de fier. „De mare viteză“ oțel lettered etichetă care începe cu P, mai mult de 90% din cota cuprinde tungsten.

Uneori, diferiți compuși de tungsten sunt utilizați drept catalizatori sau pigmenți, lubrifianți la temperaturi ridicate pentru tranziția de energie termică în formă electrică.

Tungsten și biologie

Tungsten metalic nu este considerată semnificativă în biologie, dar unele bacterii si Archaea, ca parte a enzimelor lor au această componentă, care este în site-ul activ. Surse Aproximativ adânci de tip hidrotermal archaebacterii live-hipertermofil, sunt considerate dependente de wolfram obligately. Prezența acestui metal în compoziția enzimei este considerată ca fiind o relicvă a perioadei archean timpurie, cu alte cuvinte, se poate permite să se presupună că apariția timpurie a vieții pe pământ a avut loc cu participarea W.

Deoarece partea predominantă a altor metale, praf de tungsten provoacă iritația organelor respiratorii.

formulare izotopi

¹⁸² W (26,41 %), ¹⁸³ W (14,4 %), ¹⁸⁴ W (30,64 %) и ¹⁸⁶ W (28,41 %) . Tungsten origine naturală cuprinde un amestec de cinci forme diferite de izotopi, și anume: ¹⁸⁰ W (0,135% în greutate.), ¹⁸² W (26,41%), ¹⁸³ W (14,4%), ¹⁸⁴ W (30,64%) și ¹⁸⁶ W (28,41%). Valenței tungsten variabilă, și întotdeauna corespunde numărului de 2 până la 6, în orice formă a izotopului.

Până în 2016 era deja cunoscut treizeci și șase de om forme artificiale de radionuclizi tungsten identificate cu numere de masă 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. Deschideți tungsten în mod natural de radioactivitate a fost în 2003, dar rata este extrem de scăzută, ceea ce corespunde la aproximativ două dezintegrări pe gram pe an, iar starea acestei degenerări este din metal α-activitate.

în concluzie

Cea mai mare parte a metalului refractar existent este tungsten. Proprietăți inerente, ne permit să găsească un loc într-o gamă largă de activități umane industriale, de inginerie și terminând cu protecție împotriva radiațiilor. Metal a fost deschis aproximativ de două ori, în afară de doi ani, dar nici Scheele, nici frații Eluard nu pretind într-adevăr să merit în onoarea descoperirii sale. Valența tungsten este variabilă și are o valoare de la doi la șase, dar, așa cum sa discutat anterior, forma cea mai stabilă are șase valență. Este foarte rezistent la coroziune, pot reacționa cu alcalii și dizolvat într-un amestec de acid fluorhidric și azotic.

Timbrelor tungsten împărțit într-un număr mare de specii, conform metodei de execuție, sub forma în care metalul, iar domeniul său de aplicare. Există mai multe forme de izotop sale, iar elementul în natură este slab marcat proprietăți radioactive și foarte lent dezintegrează. Baza pentru o multitudine de piese și piese de schimb, o gamă largă de dispozitive și echipamente utilizate de către om, este tungsten. Chiar și prețul pe kilogram de metal este destul de mare, dar cu toate acestea, ea nu reduce cererea pentru aceasta, din cauza calității sale corespunde valorii pe care a cerut.