Вольфрам - хімічний елемент, атомний номер якого дорівнює 74. Цей важкий метал від сіро-сталевого до білого кольору, що відрізняється високою міцністю, що робить його в багатьох випадках просто незамінним. Температура плавлення у нього вище, ніж у будь-якого іншого металу, і тому він використовується в якості ниток в лампах розжарювання і нагрівальних елементів в електричних печах (наприклад, сплав цирконій-вольфрам). Хімія елемента дозволяє застосовувати його в якості каталізатора. Виняткова твердість робить його придатним для використання в «швидкорізальної сталі», яка дозволяє різати матеріали з більш високою швидкістю, ніж вуглецеві сталі, і в жароміцних сплавах. Карбід вольфраму, з'єднання елемента з вуглецем, є одним з найбільш твердих відомих речовин і застосовується для виготовлення фрезерних і токарних інструментів. Вольфрамати кальцію і магнію широко використовуються в люмінесцентних лампах, а оксиди вольфраму - у фарбах і керамічної глазурі.
Історія відкриття
Припущення про існування цього хімічного елемента вперше було висловлено в 1779 році Пітером Вульфом, коли він досліджував мінерал вольфрамит і прийшов до висновку, що він повинен містити нову речовину. У 1781 році Карл Вільгельм Шеєле встановив, що з тунгстеніта може бути отримана нова кислота. Шеєле і Торберн Бергман запропонували розглянути можливість отримання нового металу шляхом відновлення цієї кислоти, що отримала назву тунгстеновой. У 1783 році два брата, Хосе і Фаусто Ельгуяр, знайшли в вольфраму кислоту, яка була ідентична тунгстеновой. У тому ж році братам вдалося виділити з неї вольфрам, використовуючи деревне вугілля.
Під час Другої світової війни цей хімічний елемент зіграв величезну роль. Стійкість металу до високих температур, а також екстремальна міцність його сплавів зробила вольфрам найважливішим сировиною для військової промисловості. Воюючі сторони чинили тиск на Португалію як на головне джерело вольфраміту в Європі.
Знаходження в природі
У природі елемент зустрічається в вольфраму (FeWO4 / MnWO4), шеєліт (CaWO4), Фербер і Гюбнера. Важливі родовища цих корисних копалин знайдені в США в Каліфорнії і Колорадо, в Болівії, Китаї, Південній Кореї, Росії та Португалії. У Китаї зосереджено близько 75% світового виробництва вольфраму. Метал отримують шляхом відновлення його оксиду воднем або вуглецем.
Світові запаси оцінюються в 7 млн т. Передбачається, що 30% з них - поклади вольфраміту і 70% - шеелита. В даний час їх розробка економічно не вигідна. При поточному рівні споживання цих запасів вистачить лише на 140 років. Іншим цінним джерелом вольфраму є переробка металобрухту.
Основні характеристики
Вольфрам - хімічний елемент, який класифікується як перехідний метал. Його символ W походить від латинського слова wolframium. У періодичній таблиці, він знаходиться в VI групі між танталом і ренієм.
У чистому вигляді вольфрам - це твердий матеріал, колір якого варіюється від сіро-сталевого до олов'яно-білого. З домішками метал стає крихким і з ним важко працювати, але якщо їх немає, то його можна різати ножівкою. Крім того, його можна кувати, прокатувати і витягати.
Вольфрам - хімічний елемент, температура плавлення якого є найвищою серед усіх металів (3422 ° C). Також у нього найнижчий тиск пара. Міцність на розрив при T> +1650 ° C у нього також найбільша. Елемент надзвичайно стійкий до корозії і лише трохи піддається впливу мінеральних кислот. При контакті з повітрям на поверхні металу утворюється захисний оксидний шар, але повністю вольфрам окислюється при високій температурі. При його додаванні в невеликих кількостях в сталь її твердість різко зростає.
У природі вольфрам складається з п'яти радіоактивних ізотопів, але у них такий тривалий період напіврозпаду, що їх можна вважати стабільними. Всі вони розпадаються на гафній-72 з випусканням альфа-частинок (відповідних ядер гелію-4). Альфа-розпад спостерігається тільки у 180 W, найбільш легкому і рідкісному з цих ізотопів. В середньому, в 1 г природного вольфраму в рік відбувається два альфа-розпаду 180 W.
Крім того, описані 27 штучних радіоактивних ізотопів вольфраму. Найбільш стабільним з них є 181 W з періодом напіврозпаду 121,2 дня, 185 W (75,1 дня), 188 W (69,4 дня) і 178 W (21,6 дня). У всіх інших штучних ізотопів період напіврозпаду не перевищує доби, і більшість з них - менше 8 хв. Вольфрам також має чотири «метастабільних» стану, з яких найбільш стійке - 179m W (6,4 хв).
з'єднання
У хімічних сполуках вольфрам ступінь окислення змінює від +2 до +6, у тому числі найбільш поширеною є +6. Елемент, як правило, вступає в зв'язок з киснем, утворюючи жовтий триоксид (WO3), який розчиняється в водних лужних розчинах у вигляді іонів вольфрамату (WO4 2).
застосування
Так як вольфрам володіє дуже високою температурою плавлення і пластичний (може бути витягнуть в провід), він широко використовується в якості ниток ламп розжарювання і вакуумних ламп, а також в нагрівальних елементах електричних печей. Крім того, матеріал витримує екстремальні умови. Одне з відомих його застосувань - дугове зварювання вольфрамовим електродом в захисному газі.
Виключно твердий вольфрам - це ідеальний компонент важких збройових сплавів. Велика щільність використовується в гирях, противовесах і баластних кілях для яхт, а також в дартс (80-97%). Швидкорізальна сталь, яка може різати матеріал на більш високих швидкостях, ніж вуглецева, містить до 18% цієї речовини. У турбінних лопатках, зносостійких деталях і покриттях використовуються «суперсплави», що містять вольфрам. Це жароміцні високостійкі сплави, які функціонують при підвищених температурах.
Теплове розширення хімічного елемента подібно боросилікатного скла, тому його застосовують для виготовлення ущільнення скло-метал. Композити, що містять вольфрам, - це прекрасний замінник свинцю в кулях і дробу. У сплавах з нікелем, залізом або кобальтом з нього роблять снаряди ударної дії. Подібно пулі, для ураження цілі використовується його кінетична енергія. В інтегральних схемах з вольфраму роблять з'єднання з транзисторами. Деякі типи струн для музичних інструментів виробляються з вольфрамової дроту.
Використання сполук
Виняткова твердість карбіду вольфраму (W2 C, WC) робить його найпоширенішим матеріалом для виготовлення фрезерних і токарних інструментів. Він застосовується в металургійній, гірничодобувній, нафтовій та будівельної промисловості. Карбід вольфраму також використовується при створенні ювелірних виробів, так як він є гіпоалергенним і не схильний втрачати свій блиск.
З його оксидів роблять глазур. Вольфрамова «бронза» (звана так через колір оксидів) використовуються у фарбах. Вольфрамати магнію і кальцію застосовуються в люмінесцентних лампах. Кристалічний вольфрамат служить сцинтиляційним детектором в ядерній медицині та фізиці. Солі знаходять застосування в хімічній і шкіряної промисловості. Дисульфід вольфраму є високотемпературної мастилом, яка витримує 500 ° C. Деякі сполуки, що містять вольфрам, в хімії використовуються як каталізатори.
Основні фізичні властивості W наступні:
- Атомне число: 74.
- Атомна маса: 183,85.
- Температура плавлення: 3410 ° C.
- Точка кипіння: 5660 ° C.
- Щільність: 19,3 г / см 3 при 20 ° C.
- Стану окислення: +2, +3, +4, +5, +6.
- Електронна конфігурація: [Xe] 4f 14 5d 4 6s 2.
10 цікавих фактів про інтимну близькість, про які ви напевно не знали Ознайомтеся з найцікавішими і вражаючими фактами про сексуальну активність, які вас здивують.
