К какой группе металлов относится вольфрам: Вольфрам | Plansee

alexxlab | 29.04.1978 | 0 | Разное

К какой группе металлов относится вольфрам

Основные характеристики вольфрама:

1. Порядковый номер 74
2. Атомный вес 183,82
3. Плотность 19,3
4. Радиус атома 1,41
5. Радиус шестивалентного иона 0,50
6. Электросопротивление 5,5*20
7. Температура плавления 3377

Температура °C	3990	4507	4690	4886	5168	5403
Упругость пара, мм рт.ст	1	10	20	60	100	200

Растворы щелочей не действуют на вольфрам, однако в присутствии окислителей, например перекиси водорода или персульфата аммония, вольфрам может растворяться в аммиаке. В присутствии же окислителей металлический вольфрам хорошо сплавляется со щелочами или с содой, образуя, так же как и в предыдущем случае, соль вольфрамовой кислоты.

Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод. При стандартных условиях химически стоек. Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием лат. Spuma lupi («волчья пена») или нем. Wolf Rahm («волчьи сливки», «волчий крем»). Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово как волк овцу»).

СТРУКТУРА

В объемно-центрированной кубической ячейке вольфрама атомы располагаются по вершинам и в центре ячейки, т.е. на одну ячейку приходится два атома. ОЦК-структура не является плотнейшей упаковкой атомов. Коэффициент компактности равен 0,68. Пространственная группа вольфрама Im3m.

СВОЙСТВА

Вольфрам — блестящий светло-серый металл, имеющий самые высокие доказанные температуры плавления и кипения (предполагается, что сиборгий ещё более тугоплавок, но пока что об этом твёрдо утверждать нельзя — время существования сиборгия очень мало). Температура плавления — 3695 K (3422 °C), кипит при 5828 K (5555 °C). Плотность чистого вольфрама составляет 19,25 г/см³. Обладает парамагнитными свойствами (магнитная восприимчивость 0,32·10−9). Твердость по Бринеллю 488 кг/мм², удельное электрическое сопротивление при 20 °C — 55·10−9 Ом·м, при 2700 °C — 904·10−9 Ом·м. Скорость звука в отожжённом вольфраме 4290 м/с. Является парамагнетиком.

Вольфрам является одним из наиболее тяжелых, твердых и самых тугоплавких металлов. В чистом виде представляет собой металл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 °C хорошо поддается ковке и может быть вытянут в тонкую нить.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Кларк вольфрама земной коры составляет (по Виноградову) 1,3 г/т (0,00013 % по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных — 0,1, основных — 0,7, средних — 1,2, кислых — 1,9.

Процесс получения вольфрама проходит через подстадию выделения триоксида WO₃ из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре около 700 °C. Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток. Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трехокисью вольфрама WO₃ с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO₄ * mMnWO₄ — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO₄). Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1—2 %.

Наиболее крупными запасами обладают Казахстан, Китай, Канада и США; известны также месторождения в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее. Мировое производство вольфрама составляет 49—50 тысяч тонн в год, в том числе в Китае 41, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортёры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Главные импортёры: США, Япония, Германия, Великобритания.
Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.

ПРИМЕНЕНИЕ

Тугоплавкость и пластичность вольфрама делают его незаменимым для нитей накаливания в осветительных приборах, а также в кинескопах и других вакуумных трубках.
Благодаря высокой плотности вольфрам является основой тяжёлых сплавов, которые используются для противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий, сердечников бронебойных пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).

Вольфрам используют в качестве электродов для аргоно-дуговой сварки. Сплавы, содержащие вольфрам, отличаются жаропрочностью, кислотостойкостью, твердостью и устойчивостью к истиранию. Из них изготовляют хирургические инструменты (сплав «амалой»), танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей, контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Вольфрам — важный компонент лучших марок инструментальных сталей. Вольфрам применяется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов. Сплав вольфрама и рения применяется в таких печах в качестве термопары.

Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурения скважин, в горнодобывающей промышленности широко используются твёрдые сплавы и композитные материалы на основе карбида вольфрама (например, победит, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко применяемые в России марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смесей карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особо тяжёлых условий обработки, например, долбление и строгание поковок из жаропрочных сталей и перфораторное ударно-поворотное бурение крепкого материала). Широко используется в качестве легирующего элемента (часто совместно с молибденом) в сталях и сплавах на основе железа. Высоколегированная сталь, относящаяся к классу «быстрорежущая», с маркировкой, начинающейся на букву Р, практически всегда содержит вольфрам. ( Р18, Р6М5. от rapid — быстрый, скорость).

Сульфид вольфрама WS₂ применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка. Некоторые соединения вольфрама применяются как катализаторы и пигменты. Монокристаллы вольфраматов (вольфраматы свинца, кадмия, кальция) используются как сцинтилляционные детекторы рентгеновского излучения и других ионизирующих излучений в ядерной физике и ядерной медицине.

Дителлурид вольфрама WTe₂ применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К). Искусственный радионуклид 185 W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184 W используется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).

Тугоплавкие металлы были выделены в отдельный класс благодаря объединяющему их свойству — высокой температуре плавления. Она выше, чем у железа, которая равна 1539 °C. Поэтому металлы данной группы и получили такое название. Они принадлежат к числу так называемых редкоземельных элементов. Так, например, по распространённости в земной коре ниобий и тантал составляют 3%, а цирконий только 2%.

По температурному показателю плавления кроме перечисленных, к ним относятся металлы, так называемой платиновой группы. Ещё их называют благородными или драгоценными.

Определённая схожесть строения атома обусловила схожесть их свойств. На основании этого можно обобщить некоторые черты проявления таких металлов в земной коре и определиться с технологией их добычи, производства и переработки.

Свойства тугоплавких металлов

За счёт того, что они расположены в соседних группах периодической таблицы, физические свойства у тугоплавких металлов достаточно близкие:

• Плотность металла колеблется в интервале от 6100 до 10000 кг/м 3 . По этому показателю выделяется только вольфрам. У него он равен 19000 кг/м 3 .
• Температура плавления. Она превышает температуру плавления железа и колеблется от 1950 °С у ванадия до 3395 °С у вольфрама.
• Удельная теплоёмкость у них незначительно отличается друг от друга и находится в пределах от 200 до 400 Дж/(кг-град).
• Коэффициент теплопроводности сильно меняется от элемента к элементу. Если у ванадия он равен 31 Вт/(м-град), то у вольфрама он достигает величины в 188 Вт/(м-град).

Физические свойства тугоплавких металлов

Химические свойства также достаточно схожие:

• Очень похожее строение атома.
• Обладают высокой химической активностью. Это свойство определяет основные трудности при сохранении стабильности их соединений.
• Прочность межатомных связей определяет высокую температуру плавления. Это обстоятельство объясняет высокую механическую прочность, твёрдость и электрические характеристики (в частности сопротивление).
• Проявляют хорошую устойчивость при воздействии различных кислот.

К основным недостаткам тугоплавких металлов относятся:

• Низкая коррозийная стойкость. Процесс окисления происходит достаточно быстро. Его разделяют на две последовательные стадии. Непосредственное взаимодействие металла с кислородом окружающего воздуха, что приводит к образованию оксидной плёнки. На второй стадии происходит процесс диффузии (проникновения) атомов кислорода через образовавшуюся оксидную плёнку.
• Трудности со свариваемостью тугоплавких металлов. Это вызвано высокой химической активностью к окружающему воздуху при высоких температурах, хрупкостью при насыщении различными примесями. Кроме того, трудно определить точку перегрева и практически невозможно контролировать повышение предела текучести.
• Трудности их получения использования в чистом виде без примесей.
• Необходимость применения специальных покрытий от быстрого окисления. Для сплавов, основу которых составляет вольфрам и молибден, разработаны силицидные покрытия.
• Трудности, связанные с механической обработкой. Для качественной обработки их сначала необходимо нагреть.

Производство тугоплавких металлов

Все способы производства тугоплавких металлов основаны на методиках так называемой порошковой металлургии. Сам процесс происходит в несколько этапов:

1. На начальном этапе получают порошок металла.
2. Затем методами химического восстановления (обычно аммонийных солей или оксидов) выделяют требуемый металл. Такое выделение получается в результате воздействия на порошок водорода.
3. На завершающем этапе получают химическое соединение, называемое гексафторидом соответствующего металла, и уже из него сам металл.

Применение тугоплавких металлов

Начиная со второй половины двадцатого века тугоплавкие металлы стали применяться во многих отраслях промышленного производства. Порошки тугоплавких металлов используются для производства первичной продукции. Тугоплавкие металлы вырабатывают в виде проволоки, слитков, арматуры, прокатного металла и фольги.

Отдельное место такие металлы занимают в технологии выращивания лейкосапфиров. Они относятся к классу монокристаллов и называются искусственными рубинами.

Изделия из тугоплавких металлов входят в состав бытовых и промышленных электрических приборов, огнеупорных конструкций, деталей для двигателей авиационной и космической техники. Особое место занимают тугоплавкие металлы при производстве деталей сложной конфигурации.

Вольфрам

Этот металл открыли в далёком 1781 г. Его температура плавления равна 3380 °С. Поэтому он на сегодняшний день является самым тугоплавким металлом. Получают вольфрам из специального порошка, подвергая его химической обработке. Этот процесс основан на прессовании с последующим спеканием при высоких температурах. Далее его подвергают ковке и волочению на станках. Это связано с его наибольшей тугоплавкостью. Так получают волокнистую структуру (проволоку). Она достаточно прочная и практически не ломается. На конечном этапе его раскатывают в виде тонких нитей или гибкой ленты. Для проведения механической обработки необходимо создать защитную среду из инертного газа. В этой среде температура должна превышать 400 °С. При температуре окружающей среды он приобретает свойства парамагнетика. Ему присущи следующие недостатки:

• сложность в создании условий для механической обработки;
• быстрое образование на поверхности оксидных плёнок. Если в контакте имеются серосодержащие вещества, образуются сульфидные плёнки;
• создание хорошего электрического контакта между несколькими деталями возможно только при создании большого давление.

Для улучшения свойств вольфрама (тугоплавкости, устойчивости к коррозии, износостойкости) в него добавляют легирующие металлы. Например, рений и торий.

Металл используется для производства нитей накаливания для осветительных и сушильных ламп. Его добавляют в сварочные электроды, элементы электронных ламп и рентгеновских трубок. Также применяется при производстве элементов ракет, в реактивных двигателях, артиллерийских снарядах.

Молибден

По внешнему виду и характеристикам очень похож на вольфрам. Главным отличием является то, что его удельный вес почти в два раза меньше. Его получают аналогичным образом. Он широко применяется в радиоэлектронной промышленности, для изготовления различных испарителей в вакуумной технике, разрывных электрических контактов. Как и вольфрам, он является парамагнетиком. Для изготовления электродов стекловаренных (стеклоплавильных) печей он просто незаменим.

Ниобий

Температура плавления ниобия составляет 2741 °С. По своим химическим, физическим и механическим свойствам очень напоминает тантал. Он достаточно пластичен. Обладает хорошей свариваемостью и высокой теплопроводностью даже без дополнительного нагрева. Как и все остальные металлы его получают из порошка. Конечные заготовки из ниобия – проволока, лента, труба.

Сам металл и его сплавы демонстрируют эффект сверхпроводимости. Его широко применяют для изготовления анодов, экранных и антидинатронных сеток в электровакуумных приборах. Благодаря хорошей пористости, его успешно применяют в качестве газопоглотителей. В микроэлектронике он идёт на изготовление резисторов в микросхемах.

Ниобий хорошо себя проявил в качестве легирующей добавки. Используется при создании различных жаростойких конструкций, агрегатов работающих в агрессивных и радиоактивных средах. Из сплава стали и ниобия изготавливают некоторые элементы реактивных двигателей. Благодаря его свойству не взаимодействовать с радиоактивными веществами при высоких температурах, например, с ураном, применяется при изготовлении оболочек для урановых элементов, отводящих тепло в реакторах.

Тантал

Внешне имеет светло-серый цвет с небольшим голубоватым оттенком. Температура плавления близка к 3000 °С. Хорошо поддается основным видам обработки. Его можно ковать, прокатывать, производить волочение для изготовления проволоки. Эти операции не требуют значительного нагрева. Для удобства дальнейшего использования тантал изготавливают в форме фольги и тонких листов. Повышение температуры вызывает активное взаимодействие со всеми газами, кроме инертных – с ними никаких реакций не наблюдается.

Из тантала производят внутренние элементы генераторных ламп (магнетронов и клистронов). Он активно используется при производстве пластин в электролитических конденсаторах. Очень удобен для изготовления пленочных резисторов. Активно применяется для изготовления так называемых лодочек в испарителях, в которых осуществляется термическое напыление различных материалов на тонкие пленки.

Ввиду ряда своих уникальных качеств, считается незаменимым в ядерной, аэрокосмической и радиоэлектронной промышленности.

Рений

Был открыт позже всех из перечисленных ранее металлов. Он полностью оправдывает свое название «редкоземельный металл», потому что находится в небольших количествах в составе руды других металлов, таких как платина или медь. В основном его используют как легирующую добавку. Полученные сплавы приобретают хорошие характеристики прочности и ковкости. Это один из самых дорогих металлов, поэтому его применение приводит к резкому увеличению цены всего оборудования. Те не менее, его применяют в качестве катализатора.

Хром — уникальный металл. Широко применяется в промышленности благодаря своим замечательным свойствам: прочности, устойчивости к внешним воздействиям (нагреву и коррозии), пластичности. Достаточно твердый, но хрупкий металл. Имеет серо-стальной цвет. Весь необходимый хром извлекают из руды двух видов хромита железа или окиси хрома.

Основными его свойствами являются:

• Даже при нормальной температуре обладает почти идеальным антиферромагнитным упорядочением. Это придаёт ему отличные магнитные свойства.
• По-разному реагирует на воздействие водорода и азота. В первом случае сохраняет свою прочность. Во втором, становится хрупким и полностью теряет все свои пластические свойства.
• Обладает высокой устойчивостью против коррозии. Это происходит благодаря тому, что при взаимодействии с кислородом на поверхности образуется тонкая защитная плёнка. Она служит для защиты от дальнейшей коррозии.

Он используется в металлургической, химической, строительной индустриях. Хром, как легирующая добавка, обязательно используется для производства различных марок нержавеющей стали. Особое место занимает при изготовлении такого материала как нихром. Этот материал способен выдерживать очень высокие температуры. Поэтому его используют в различных нагревательных элементах. Хромом активно покрывают поверхности различных деталей (металла, дерева, кожи). Это процесс осуществляется с помощью гальваники.

Токсичность некоторых солей хрома используют для сохранения древесины от повреждения, вредного воздействия грибков и плесени. Они также хорошо отпугивают муравьёв, термитов, насекомых разрушителей деревянных конструкций. Солями хрома обрабатывают кожу. Хром применяется при изготовлении различных красителей.

Благодаря высокой теплостойкости его используют как огнеупорный материал для доменных печей. Каталитические свойства соединений хрома успешно используют при переработке углеводородов. Его добавляют при производстве магнитных лент наивысшего качества. Именно он обеспечивает низкий коэффициент шума и широкую полосу пропускания.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

К какой группе металлов относится вольфрам

Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод. При стандартных условиях химически стоек. Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием лат. Spuma lupi («волчья пена») или нем. Wolf Rahm («волчьи сливки», «волчий крем»). Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово как волк овцу»).

В объемно-центрированной кубической ячейке вольфрама атомы располагаются по вершинам и в центре ячейки, т.е. на одну ячейку приходится два атома. ОЦК-структура не является плотнейшей упаковкой атомов. Коэффициент компактности равен 0,68. Пространственная группа вольфрама Im3m.

Вольфрам — блестящий светло-серый металл, имеющий самые высокие доказанные температуры плавления и кипения (предполагается, что сиборгий ещё более тугоплавок, но пока что об этом твёрдо утверждать нельзя — время существования сиборгия очень мало). Температура плавления — 3695 K (3422 °C), кипит при 5828 K (5555 °C). Плотность чистого вольфрама составляет 19,25 г/см³. Обладает парамагнитными свойствами (магнитная восприимчивость 0,32·10−9). Твердость по Бринеллю 488 кг/мм², удельное электрическое сопротивление при 20 °C — 55·10−9 Ом·м, при 2700 °C — 904·10−9 Ом·м. Скорость звука в отожжённом вольфраме 4290 м/с. Является парамагнетиком.

Вольфрам является одним из наиболее тяжелых, твердых и самых тугоплавких металлов. В чистом виде представляет собой металл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 °C хорошо поддается ковке и может быть вытянут в тонкую нить.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Кларк вольфрама земной коры составляет (по Виноградову) 1,3 г/т (0,00013 % по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных — 0,1, основных — 0,7, средних — 1,2, кислых — 1,9.

Процесс получения вольфрама проходит через подстадию выделения триоксида WO₃ из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре около 700 °C. Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток. Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трехокисью вольфрама WO₃ с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO₄ * mMnWO₄ — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO₄). Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1—2 %.

Наиболее крупными запасами обладают Казахстан, Китай, Канада и США; известны также месторождения в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее. Мировое производство вольфрама составляет 49—50 тысяч тонн в год, в том числе в Китае 41, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортёры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Главные импортёры: США, Япония, Германия, Великобритания.
Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.

ПРИМЕНЕНИЕ

Тугоплавкость и пластичность вольфрама делают его незаменимым для нитей накаливания в осветительных приборах, а также в кинескопах и других вакуумных трубках.
Благодаря высокой плотности вольфрам является основой тяжёлых сплавов, которые используются для противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий, сердечников бронебойных пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).

Вольфрам используют в качестве электродов для аргоно-дуговой сварки. Сплавы, содержащие вольфрам, отличаются жаропрочностью, кислотостойкостью, твердостью и устойчивостью к истиранию. Из них изготовляют хирургические инструменты (сплав «амалой»), танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей, контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Вольфрам — важный компонент лучших марок инструментальных сталей. Вольфрам применяется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов. Сплав вольфрама и рения применяется в таких печах в качестве термопары.

Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурения скважин, в горнодобывающей промышленности широко используются твёрдые сплавы и композитные материалы на основе карбида вольфрама (например, победит, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко применяемые в России марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смесей карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особо тяжёлых условий обработки, например, долбление и строгание поковок из жаропрочных сталей и перфораторное ударно-поворотное бурение крепкого материала). Широко используется в качестве легирующего элемента (часто совместно с молибденом) в сталях и сплавах на основе железа. Высоколегированная сталь, относящаяся к классу «быстрорежущая», с маркировкой, начинающейся на букву Р, практически всегда содержит вольфрам. ( Р18, Р6М5. от rapid — быстрый, скорость).

Сульфид вольфрама WS₂ применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка. Некоторые соединения вольфрама применяются как катализаторы и пигменты. Монокристаллы вольфраматов (вольфраматы свинца, кадмия, кальция) используются как сцинтилляционные детекторы рентгеновского излучения и других ионизирующих излучений в ядерной физике и ядерной медицине.

Дителлурид вольфрама WTe₂ применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К). Искусственный радионуклид 185 W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184 W используется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).

К какой группе металлов принадлежит железо и его сплавы?

К какой группе металлов принадлежит железо и его сплавы?

a) К тугоплавким; b) К черным; c) К диамагнетикам; d) К металлом с высокой удельной прочностью

a) Тугоплавкие металлы обладают температурой плавления выше температуры плавления железа

c) Железо и большинство его сплавов- ярко выраженные ферромагнетики

d) По удельной прочности классифицируют конструкционные материалы. К тому же такие материалы как сплавы титана, берилия и особенно композиты обладают более высокой удельной прочностью, чем сплавы на основе железа

2. Какой из приведенных ниже металлов (сплавов) относится к черным?

a) Латунь; b) Коррозионно-стойкая сталь; c) Баббит; d) Дюралюмины

a) Латуни — это цветные сплавы, основные компоненты которых медь и цинк

c) Баббитами называют цветные антифрикционные сплавы на основе олова или цинка

d) Дюралюмины — это цветные сплавы на основе алюминия

Как называют металлы с температурой плавления выше температуры плавления титана?

a) Тугоплавкими; b) Благородными; c) Черными; d) Редкоземельными

b) К благородным относят металлы, обладающие химической инертностью (Rh, Pd, Ag, Os, Pt, Au) Они имеют t пл. как выше(металлы плат. гр.), так и ниже (Ag, Au) t пл железа

c) К черным относятся железо и сплавы на ее основе

d) К редкоземельным относятметаллы гр. лантана- лантаноиды (Ce, Pr, Nd, Sm) а также иттрий (Y) и скандий (Sc) У большенства РЗМ t пл ниже t пл железа

К какой группе металлов относится вольфрам?

a) К актиноидам; b) К благородным; c) К редкоземельным; d) К тугоплавким

a) Основная отлич. черта актоноидов- радиоактивность. Природный вольфрам радиоакт. изотопов не имеет

b) К благор. относятся Ag, Au, металлы гр. платины К ним м.б. отнесена медь Вольфрама среди этих металлов нет

c) В гр. РЗМ входят лантоноиды и сходные с ними иттрий и скандий Вольфрам к лантоноидам не относится

В какой из приведенных ниже групп содержатся только тугоплавкие металлы?

a) Никель, алюминий; b) Титан, актиний; c) Молибден, цирконий; d) Волфрам, железо

a) Никель принадлежит к гр. железных, а алюминий — легких металлов К тому же t пл.обоих металлов ниже t пл.железа

b) Ас относится к гр. урановых К тому же t пл.актиния (1050) ниже t пл.железа

d) К тугопл. относятся металлы с t _пл выше t _пл Fe

6. К какой группе металлов (сплавов) относится магний?

a) К легкоплавким; b) К благородным; c) К легким; d) К редкоземельным

a) t _пл Mg действительно невысока (650), однако он обладает характ. признаком, по кот. его относят к др. гр.

b) К благор. относятся Ag, Au, металлы гр. платины к ним м.б. отнесена медь Магния среди этих металлов нет

d) В гр. РЗМ входят лантоноиды и сходные с ними иттрий и скандий Магний к лантоноидам не относится

В какой из приведенных ниже групп содержатся только легкие металлы?

a) Титан, медь; b) Серебро, хром; c) Алюминий, олово; d) Магний, бериллий

a) К легким относятся металлы с малой плотностью, медь же по плотности превосходит железо

b) Серебро относится к группе благородных, а хром — к тугоплавким К тому же Аg по плотности значительно превосходит железо, Сr лишь немного уступает ему

c) Sn относится к легкоплавким (t пл=232), к тому же по плотности олово лишь немного уступает железу

В какой из приведенных ниже групп содержатся только легкоплавкие металлы?

a) Индий, магний; b) Олово, свинец; c) Сурьма, никель; d) Цинк, кобальт

a) t _пл In и Mg действительно невысоки (157 и 651), однако Mg из-за низкой плотности (1,74г/см3) относят к легким

c ) Низкую t _пл имеет только сурьма (630), а у никеля она достаточно высока (1453) Никель относится к металлам железной гр.

d) Низкую t _пл имеет только Zn(420), а у Со она достаточна высока (1493). Со относится к металлам железной гр.

Какое свойство металлов может быть объяснено отсутствием направленности межатомных связей?

a) парамагнетизм; b) электропроводность; c) анизотропность; d) высокая компактность

a) магнитные свойства материала определяются электронной структурой. Среди металлов существуют не только парамагнетики, но и диамагнетики (Ве, Zn, Cu, Ag)

b) Высокой электропроводностью обладают не только металлы, но, например, графит — вещество с направленными межатомными связями

c) анизотропия свойственна всем кристаллическим телам, в том числе и с направленными межатомными связями

Что такое домен?

a) единица размера металлического зерна; b) область спонтанной намагниченности ферромагнетика; c) вид дефекта кристаллической структуры; d) участок металлического зерна с ненарушенной кристаллической решеткой

a) размер металлического зерна определяется в единицах длины, либо в баллах

c) домены связаны с кристаллической структурой ферромагнетиков, но дефектами ее не являются

d) практически бездефектные участки металлического зерна называют блоками мозаичной структуры

К какой группе металлов принадлежит железо и его сплавы?

a) К тугоплавким; b) К черным; c) К диамагнетикам; d) К металлом с высокой удельной прочностью

a) Тугоплавкие металлы обладают температурой плавления выше температуры плавления железа

c) Железо и большинство его сплавов- ярко выраженные ферромагнетики

d) По удельной прочности классифицируют конструкционные материалы. К тому же такие материалы как сплавы титана, берилия и особенно композиты обладают более высокой удельной прочностью, чем сплавы на основе железа

2. Какой из приведенных ниже металлов (сплавов) относится к черным?

a) Латунь; b) Коррозионно-стойкая сталь; c) Баббит; d) Дюралюмины

a) Латуни — это цветные сплавы, основные компоненты которых медь и цинк

c) Баббитами называют цветные антифрикционные сплавы на основе олова или цинка

d) Дюралюмины — это цветные сплавы на основе алюминия

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Вольфрам — что за металл? Свойства и сферы применения

Одним из самых распространенных химических элементов является вольфрам. Он обозначается символом W и имеет атомный номер — 74. Вольфрам относится к группе металлов, имеющих высокую стойкость к изнашиванию и температуру плавления. В периодической системе Менделеева он находится в 6-й группе, обладает схожими свойствами с «соседями» — молибденом, хромом.

Открытие и история

Еще в XVI веке был известен такой минерал, как вольфрамит. Он был интересен тем, что при выплавке олова из руды его пена превращался в шлак и, конечно же, это мешало производству. С тех пор, вольфрамит стали называть «волчья пена» (с нем. Wolf Rahm). Название минерала перешло и на сам металл.

Шведский химик Шееле в 1781 году обрабатывал азотной кислотой металл шеелит. В процессе эксперимента у него получился жёлтый тяжёлый камень — оксид вольфрама (VI). Через два года братья Элюар (испанские химики) получили из саксонского минерала сам вольфрам в чистом виде.

Добывают этот элемент и его руды в Португалии, Боливии, Южной Корее, России, Узбекистане, а наибольшие запасы были найдены в Канаде, США, Казахстане и Китае. В год добывается всего 50 тонн этого элемента, поэтому он дорого стоит. Рассмотрим подробнее, что за металл вольфрам.

Свойства элемента

Как уже было сказано ранее, вольфрам – это один из самых тугоплавких металлов. Он имеет блестящий светло-серый цвет. Его температура плавления 3422°С, а кипения — 5555°C, плотность в чистом виде — 19,25 г/см 3 , а твердость 488 кг/мм². Это один из самых тяжелых металлов, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Он практически не растворим в серной, соляной и плавиковой кислотах, но быстро вступает в реакцию с перекисью водорода. Что за металл вольфрам, если он не реагирует с расплавленными щелочами? Вступая в реакцию с гидроксидом натрия и кислородом, он образует два соединения – вольфрамат натрия и обычную воду Н₂О. Интересно, что при повышении температуры вольфрам саморазогревается, тогда процесс происходит намного активнее.

Получение вольфрама

На вопрос о том, к какой группе металлов относится вольфрам, можно ответить, что он входит в категорию редких элементов, как рубидий и молибден. А это, в свою очередь, означает, что для него характерны небольшие масштабы производства. Кроме того, такой металл не получают восстановлением из сырья, сначала он перерабатывается на химические соединения. Как же происходит получение редкого металла?

1. Из рудного материала выделяют необходимый элемент и концентрируют его в растворе или осадке.
2. Следующим шагом, получают чистое химическое соединение путем очистки.
3. Из полученного вещества выделяют чистый редкий металл – вольфрам.

Для обогащения руды используют гравитацию, флотацию, магнитную или электростатическую сепарацию. В результате получают концентрат, который содержит 55-65% ангидрида вольфрама WO₃. Для получения порошка его восстанавливают при помощи водорода или углерода. Для некоторых изделий, на этом процесс получения элемента заканчивается. Так, вольфрамовый порошок используют для приготовления твердых сплавов.

Изготовление штабиков

Мы уже выяснили, что за металл вольфрам, а теперь узнаем, в каком сортаменте он изготавливается. Из порошкового соединения изготавливают компактные слитки – штабики. Для этого используют только порошок, который был восстановлен водородом. Их изготавливают путем прессования и спекания. Получаются довольно прочные, но хрупкие слитки. Иными словами, они плохо поддаются ковке. Для улучшения этого технологического свойства, штабики подвергают высокотемпературной обработке. Из этого изделия изготавливают другой сортамент.

Вольфрамовые прутки

Конечно же, это один из самых распространенных видов продукции из этого металла. Что за вольфрам используется для их изготовления? Это вышеописанные штабики, которые подвергаются ковке на ротационной ковочной машине. Важно отметить, что процесс происходит в нагретом состоянии (1450-1500°С). Полученные прутки применяют в самых различных отраслях промышленности. Например, для изготовления сварочных электродов. Кроме того, вольфрамовые прутки нашли широкое применение в нагревателях. Они работают в печах при температуре до 3000 °С в вакууме, инертном газе или водороде. Прутки также могут быть использованы как катоды электронных и газоразрядных приборов, радиоламп.

Интересно, что сами по себе электроды являются неплавящимися, и поэтому во время сварки, необходима подача присадочного материала (проволока, прут). При расплавлении со свариваемым материалом он создает сварочную ванну. Данные электроды, как правило, применяются для сварки цветных металлов.

Вольфрам и проволока

Вот еще один вид широко распространённой продукции. Вольфрамовая проволока изготавливается из кованых прутков, рассмотренных нами ранее. Волочение производится с постепенным снижением температуры от 1000°С до 400°С. Затем проводят очистку изделия путем отжига, электролитической полировкой или электролитическим травлением. Поскольку вольфрам – тугоплавкий металл, проволока используется в элементах сопротивления в нагревательных печах при температурах до 3000°С. Из нее изготавливают термоэлектрические преобразователи, а также спирали ламп накаливания, петлевые подогреватели и многое другое.

Соединения вольфрама с углеродом

Карбиды вольфрама считаются очень важными с практической точки зрения. Они применяются для изготовления твердых сплавов. Соединения с углеродом имеют положительный коэффициент электросопротивления и хорошую проводимость металла. Карбиды вольфрама образуются двух видов: WC и W₂C. Они различаются своим поведениям в кислотах, а также растворимостью в других соединениях с углеродом.

На основе вольфрамовых карбидов изготавливают два типа твердых сплавов: спеченные и литые. Последние получают из порошкообразного соединения и карбида с недостатком С (менее 3%) путем литья. Второй тип изготавливают из монокарбида вольфрама WC и цементирующего металла-связки, которым может выступать никель или кобальт. Спеченные сплавы получают только методом порошковой металлургии. Порошок цементирующего металла и карбид вольфрама смешивают, прессуют и спекают. Такие сплавы обладают высокой прочностью, твёрдостью износоустойчивостью.

В современной металлургической промышленности их используют для обработки металлов резанием и для изготовления бурового инструмента. Одним из самых распространённых сплавов являются ВК6 и ВК8. Их применяют для изготовления фрез, резцов, сверл и другого режущего инструмента.

Область применения карбидов вольфрама достаточно объёмная. Так, их используют для изготовления:

• бронебойных припасов;
• деталей двигателей, самолетов, космических кораблей и ракет;
• оборудования в атомной промышленности;
• хирургических инструментов.

На Западе особенно широко применяются карбиды вольфрама в ювелирных изделиях, в особенности, для изготовления свадебных колец. Металл смотрится красиво, эстетично, его легко обрабатывать.

Это объясняется тем, что они невероятно износоустойчивы. Чтобы поцарапать такое изделие, придется приложить немало усилий. Даже через несколько лет, кольцо будет выглядеть как новое. Оно не потускнеет, не повредится рельефный узор, да и полированная часть не потеряет своего блеска.

Вольфрам и рений

Сплав этих двух элементов довольно широко применяется для изготовления высокотемпературных термопар. Вольфрам – какой металл? Как и рений, это жаропрочный металл, а легирование элементов снижает это свойство. Но что, если взять два практически одинаковых вещества? Тогда температура их плавления снижаться не будет.

Если использовать рений в качестве присадки, будет наблюдаться повышение жаропрочности и пластичности вольфрама. Данный сплав получают методом плавки в порошковой металлургии. Термопары, изготавливаемые из этих материалов, являются жаропрочными и могут измерять температуру больше 2000°С, но только в инертной среде. Конечно же, подобные изделия стоят дорого, ведь в один год добывается всего 40 тонн рения и только 51 тонна вольфрама.

Тугоплавкие металлы

Тугоплавкие металлы были выделены в отдельный класс благодаря объединяющему их свойству — высокой температуре плавления. Она выше, чем у железа, которая равна 1539 °C. Поэтому металлы данной группы и получили такое название. Они принадлежат к числу так называемых редкоземельных элементов. Так, например, по распространённости в земной коре ниобий и тантал составляют 3%, а цирконий только 2%.

По температурному показателю плавления кроме перечисленных, к ним относятся металлы, так называемой платиновой группы. Ещё их называют благородными или драгоценными.

Определённая схожесть строения атома обусловила схожесть их свойств. На основании этого можно обобщить некоторые черты проявления таких металлов в земной коре и определиться с технологией их добычи, производства и переработки.

Свойства тугоплавких металлов

За счёт того, что они расположены в соседних группах периодической таблицы, физические свойства у тугоплавких металлов достаточно близкие:

• Плотность металла колеблется в интервале от 6100 до 10000 кг/м 3 . По этому показателю выделяется только вольфрам. У него он равен 19000 кг/м 3 .
• Температура плавления. Она превышает температуру плавления железа и колеблется от 1950 °С у ванадия до 3395 °С у вольфрама.
• Удельная теплоёмкость у них незначительно отличается друг от друга и находится в пределах от 200 до 400 Дж/(кг-град).
• Коэффициент теплопроводности сильно меняется от элемента к элементу. Если у ванадия он равен 31 Вт/(м-град), то у вольфрама он достигает величины в 188 Вт/(м-град).

Физические свойства тугоплавких металлов

Химические свойства также достаточно схожие:

• Очень похожее строение атома.
• Обладают высокой химической активностью. Это свойство определяет основные трудности при сохранении стабильности их соединений.
• Прочность межатомных связей определяет высокую температуру плавления. Это обстоятельство объясняет высокую механическую прочность, твёрдость и электрические характеристики (в частности сопротивление).
• Проявляют хорошую устойчивость при воздействии различных кислот.

К основным недостаткам тугоплавких металлов относятся:

• Низкая коррозийная стойкость. Процесс окисления происходит достаточно быстро. Его разделяют на две последовательные стадии. Непосредственное взаимодействие металла с кислородом окружающего воздуха, что приводит к образованию оксидной плёнки. На второй стадии происходит процесс диффузии (проникновения) атомов кислорода через образовавшуюся оксидную плёнку.
• Трудности со свариваемостью тугоплавких металлов. Это вызвано высокой химической активностью к окружающему воздуху при высоких температурах, хрупкостью при насыщении различными примесями. Кроме того, трудно определить точку перегрева и практически невозможно контролировать повышение предела текучести.
• Трудности их получения использования в чистом виде без примесей.
• Необходимость применения специальных покрытий от быстрого окисления. Для сплавов, основу которых составляет вольфрам и молибден, разработаны силицидные покрытия.
• Трудности, связанные с механической обработкой. Для качественной обработки их сначала необходимо нагреть.

Производство тугоплавких металлов

Все способы производства тугоплавких металлов основаны на методиках так называемой порошковой металлургии. Сам процесс происходит в несколько этапов:

1. На начальном этапе получают порошок металла.
2. Затем методами химического восстановления (обычно аммонийных солей или оксидов) выделяют требуемый металл. Такое выделение получается в результате воздействия на порошок водорода.
3. На завершающем этапе получают химическое соединение, называемое гексафторидом соответствующего металла, и уже из него сам металл.

Применение тугоплавких металлов

Начиная со второй половины двадцатого века тугоплавкие металлы стали применяться во многих отраслях промышленного производства. Порошки тугоплавких металлов используются для производства первичной продукции. Тугоплавкие металлы вырабатывают в виде проволоки, слитков, арматуры, прокатного металла и фольги.

Отдельное место такие металлы занимают в технологии выращивания лейкосапфиров. Они относятся к классу монокристаллов и называются искусственными рубинами.

Изделия из тугоплавких металлов входят в состав бытовых и промышленных электрических приборов, огнеупорных конструкций, деталей для двигателей авиационной и космической техники. Особое место занимают тугоплавкие металлы при производстве деталей сложной конфигурации.

Этот металл открыли в далёком 1781 г. Его температура плавления равна 3380 °С. Поэтому он на сегодняшний день является самым тугоплавким металлом. Получают вольфрам из специального порошка, подвергая его химической обработке. Этот процесс основан на прессовании с последующим спеканием при высоких температурах. Далее его подвергают ковке и волочению на станках. Это связано с его наибольшей тугоплавкостью. Так получают волокнистую структуру (проволоку). Она достаточно прочная и практически не ломается. На конечном этапе его раскатывают в виде тонких нитей или гибкой ленты. Для проведения механической обработки необходимо создать защитную среду из инертного газа. В этой среде температура должна превышать 400 °С. При температуре окружающей среды он приобретает свойства парамагнетика. Ему присущи следующие недостатки:

• сложность в создании условий для механической обработки;
• быстрое образование на поверхности оксидных плёнок. Если в контакте имеются серосодержащие вещества, образуются сульфидные плёнки;
• создание хорошего электрического контакта между несколькими деталями возможно только при создании большого давление.

Для улучшения свойств вольфрама (тугоплавкости, устойчивости к коррозии, износостойкости) в него добавляют легирующие металлы. Например, рений и торий.

Металл используется для производства нитей накаливания для осветительных и сушильных ламп. Его добавляют в сварочные электроды, элементы электронных ламп и рентгеновских трубок. Также применяется при производстве элементов ракет, в реактивных двигателях, артиллерийских снарядах.

По внешнему виду и характеристикам очень похож на вольфрам. Главным отличием является то, что его удельный вес почти в два раза меньше. Его получают аналогичным образом. Он широко применяется в радиоэлектронной промышленности, для изготовления различных испарителей в вакуумной технике, разрывных электрических контактов. Как и вольфрам, он является парамагнетиком. Для изготовления электродов стекловаренных (стеклоплавильных) печей он просто незаменим.

Температура плавления ниобия составляет 2741 °С. По своим химическим, физическим и механическим свойствам очень напоминает тантал. Он достаточно пластичен. Обладает хорошей свариваемостью и высокой теплопроводностью даже без дополнительного нагрева. Как и все остальные металлы его получают из порошка. Конечные заготовки из ниобия – проволока, лента, труба.

Сам металл и его сплавы демонстрируют эффект сверхпроводимости. Его широко применяют для изготовления анодов, экранных и антидинатронных сеток в электровакуумных приборах. Благодаря хорошей пористости, его успешно применяют в качестве газопоглотителей. В микроэлектронике он идёт на изготовление резисторов в микросхемах.

Ниобий хорошо себя проявил в качестве легирующей добавки. Используется при создании различных жаростойких конструкций, агрегатов работающих в агрессивных и радиоактивных средах. Из сплава стали и ниобия изготавливают некоторые элементы реактивных двигателей. Благодаря его свойству не взаимодействовать с радиоактивными веществами при высоких температурах, например, с ураном, применяется при изготовлении оболочек для урановых элементов, отводящих тепло в реакторах.

Внешне имеет светло-серый цвет с небольшим голубоватым оттенком. Температура плавления близка к 3000 °С. Хорошо поддается основным видам обработки. Его можно ковать, прокатывать, производить волочение для изготовления проволоки. Эти операции не требуют значительного нагрева. Для удобства дальнейшего использования тантал изготавливают в форме фольги и тонких листов. Повышение температуры вызывает активное взаимодействие со всеми газами, кроме инертных – с ними никаких реакций не наблюдается.

Из тантала производят внутренние элементы генераторных ламп (магнетронов и клистронов). Он активно используется при производстве пластин в электролитических конденсаторах. Очень удобен для изготовления пленочных резисторов. Активно применяется для изготовления так называемых лодочек в испарителях, в которых осуществляется термическое напыление различных материалов на тонкие пленки.

Ввиду ряда своих уникальных качеств, считается незаменимым в ядерной, аэрокосмической и радиоэлектронной промышленности.

Был открыт позже всех из перечисленных ранее металлов. Он полностью оправдывает свое название «редкоземельный металл», потому что находится в небольших количествах в составе руды других металлов, таких как платина или медь. В основном его используют как легирующую добавку. Полученные сплавы приобретают хорошие характеристики прочности и ковкости. Это один из самых дорогих металлов, поэтому его применение приводит к резкому увеличению цены всего оборудования. Те не менее, его применяют в качестве катализатора.

Хром — уникальный металл. Широко применяется в промышленности благодаря своим замечательным свойствам: прочности, устойчивости к внешним воздействиям (нагреву и коррозии), пластичности. Достаточно твердый, но хрупкий металл. Имеет серо-стальной цвет. Весь необходимый хром извлекают из руды двух видов хромита железа или окиси хрома.

Основными его свойствами являются:

• Даже при нормальной температуре обладает почти идеальным антиферромагнитным упорядочением. Это придаёт ему отличные магнитные свойства.
• По-разному реагирует на воздействие водорода и азота. В первом случае сохраняет свою прочность. Во втором, становится хрупким и полностью теряет все свои пластические свойства.
• Обладает высокой устойчивостью против коррозии. Это происходит благодаря тому, что при взаимодействии с кислородом на поверхности образуется тонкая защитная плёнка. Она служит для защиты от дальнейшей коррозии.

Он используется в металлургической, химической, строительной индустриях. Хром, как легирующая добавка, обязательно используется для производства различных марок нержавеющей стали. Особое место занимает при изготовлении такого материала как нихром. Этот материал способен выдерживать очень высокие температуры. Поэтому его используют в различных нагревательных элементах. Хромом активно покрывают поверхности различных деталей (металла, дерева, кожи). Это процесс осуществляется с помощью гальваники.

Токсичность некоторых солей хрома используют для сохранения древесины от повреждения, вредного воздействия грибков и плесени. Они также хорошо отпугивают муравьёв, термитов, насекомых разрушителей деревянных конструкций. Солями хрома обрабатывают кожу. Хром применяется при изготовлении различных красителей.

Благодаря высокой теплостойкости его используют как огнеупорный материал для доменных печей. Каталитические свойства соединений хрома успешно используют при переработке углеводородов. Его добавляют при производстве магнитных лент наивысшего качества. Именно он обеспечивает низкий коэффициент шума и широкую полосу пропускания.

Вольфрам — что за металл? Свойства и сферы применения

Одним из самых распространенных химических элементов является вольфрам. Он обозначается символом W и имеет атомный номер — 74. Вольфрам относится к группе металлов, имеющих высокую стойкость к изнашиванию и температуру плавления. В периодической системе Менделеева он находится в 6-й группе, обладает схожими свойствами с «соседями» — молибденом, хромом.

Открытие и история

Еще в XVI веке был известен такой минерал, как вольфрамит. Он был интересен тем, что при выплавке олова из руды его пена превращался в шлак и, конечно же, это мешало производству. С тех пор, вольфрамит стали называть «волчья пена» (с нем. Wolf Rahm). Название минерала перешло и на сам металл.

Шведский химик Шееле в 1781 году обрабатывал азотной кислотой металл шеелит. В процессе эксперимента у него получился жёлтый тяжёлый камень — оксид вольфрама (VI). Через два года братья Элюар (испанские химики) получили из саксонского минерала сам вольфрам в чистом виде.

Добывают этот элемент и его руды в Португалии, Боливии, Южной Корее, России, Узбекистане, а наибольшие запасы были найдены в Канаде, США, Казахстане и Китае. В год добывается всего 50 тонн этого элемента, поэтому он дорого стоит. Рассмотрим подробнее, что за металл вольфрам.

Свойства элемента

Как уже было сказано ранее, вольфрам – это один из самых тугоплавких металлов. Он имеет блестящий светло-серый цвет. Его температура плавления 3422°С, а кипения — 5555°C, плотность в чистом виде — 19,25 г/см 3 , а твердость 488 кг/мм². Это один из самых тяжелых металлов, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Он практически не растворим в серной, соляной и плавиковой кислотах, но быстро вступает в реакцию с перекисью водорода. Что за металл вольфрам, если он не реагирует с расплавленными щелочами? Вступая в реакцию с гидроксидом натрия и кислородом, он образует два соединения – вольфрамат натрия и обычную воду Н₂О. Интересно, что при повышении температуры вольфрам саморазогревается, тогда процесс происходит намного активнее.

Получение вольфрама

На вопрос о том, к какой группе металлов относится вольфрам, можно ответить, что он входит в категорию редких элементов, как рубидий и молибден. А это, в свою очередь, означает, что для него характерны небольшие масштабы производства. Кроме того, такой металл не получают восстановлением из сырья, сначала он перерабатывается на химические соединения. Как же происходит получение редкого металла?

1. Из рудного материала выделяют необходимый элемент и концентрируют его в растворе или осадке.
2. Следующим шагом, получают чистое химическое соединение путем очистки.
3. Из полученного вещества выделяют чистый редкий металл – вольфрам.

Для обогащения руды используют гравитацию, флотацию, магнитную или электростатическую сепарацию. В результате получают концентрат, который содержит 55-65% ангидрида вольфрама WO₃. Для получения порошка его восстанавливают при помощи водорода или углерода. Для некоторых изделий, на этом процесс получения элемента заканчивается. Так, вольфрамовый порошок используют для приготовления твердых сплавов.

Изготовление штабиков

Мы уже выяснили, что за металл вольфрам, а теперь узнаем, в каком сортаменте он изготавливается. Из порошкового соединения изготавливают компактные слитки – штабики. Для этого используют только порошок, который был восстановлен водородом. Их изготавливают путем прессования и спекания. Получаются довольно прочные, но хрупкие слитки. Иными словами, они плохо поддаются ковке. Для улучшения этого технологического свойства, штабики подвергают высокотемпературной обработке. Из этого изделия изготавливают другой сортамент.

Вольфрамовые прутки

Конечно же, это один из самых распространенных видов продукции из этого металла. Что за вольфрам используется для их изготовления? Это вышеописанные штабики, которые подвергаются ковке на ротационной ковочной машине. Важно отметить, что процесс происходит в нагретом состоянии (1450-1500°С). Полученные прутки применяют в самых различных отраслях промышленности. Например, для изготовления сварочных электродов. Кроме того, вольфрамовые прутки нашли широкое применение в нагревателях. Они работают в печах при температуре до 3000 °С в вакууме, инертном газе или водороде. Прутки также могут быть использованы как катоды электронных и газоразрядных приборов, радиоламп.

Интересно, что сами по себе электроды являются неплавящимися, и поэтому во время сварки, необходима подача присадочного материала (проволока, прут). При расплавлении со свариваемым материалом он создает сварочную ванну. Данные электроды, как правило, применяются для сварки цветных металлов.

Вольфрам и проволока

Вот еще один вид широко распространённой продукции. Вольфрамовая проволока изготавливается из кованых прутков, рассмотренных нами ранее. Волочение производится с постепенным снижением температуры от 1000°С до 400°С. Затем проводят очистку изделия путем отжига, электролитической полировкой или электролитическим травлением. Поскольку вольфрам – тугоплавкий металл, проволока используется в элементах сопротивления в нагревательных печах при температурах до 3000°С. Из нее изготавливают термоэлектрические преобразователи, а также спирали ламп накаливания, петлевые подогреватели и многое другое.

Соединения вольфрама с углеродом

Карбиды вольфрама считаются очень важными с практической точки зрения. Они применяются для изготовления твердых сплавов. Соединения с углеродом имеют положительный коэффициент электросопротивления и хорошую проводимость металла. Карбиды вольфрама образуются двух видов: WC и W₂C. Они различаются своим поведениям в кислотах, а также растворимостью в других соединениях с углеродом.

На основе вольфрамовых карбидов изготавливают два типа твердых сплавов: спеченные и литые. Последние получают из порошкообразного соединения и карбида с недостатком С (менее 3%) путем литья. Второй тип изготавливают из монокарбида вольфрама WC и цементирующего металла-связки, которым может выступать никель или кобальт. Спеченные сплавы получают только методом порошковой металлургии. Порошок цементирующего металла и карбид вольфрама смешивают, прессуют и спекают. Такие сплавы обладают высокой прочностью, твёрдостью износоустойчивостью.

В современной металлургической промышленности их используют для обработки металлов резанием и для изготовления бурового инструмента. Одним из самых распространённых сплавов являются ВК6 и ВК8. Их применяют для изготовления фрез, резцов, сверл и другого режущего инструмента.

Область применения карбидов вольфрама достаточно объёмная. Так, их используют для изготовления:

• бронебойных припасов;
• деталей двигателей, самолетов, космических кораблей и ракет;
• оборудования в атомной промышленности;
• хирургических инструментов.

На Западе особенно широко применяются карбиды вольфрама в ювелирных изделиях, в особенности, для изготовления свадебных колец. Металл смотрится красиво, эстетично, его легко обрабатывать.

Это объясняется тем, что они невероятно износоустойчивы. Чтобы поцарапать такое изделие, придется приложить немало усилий. Даже через несколько лет, кольцо будет выглядеть как новое. Оно не потускнеет, не повредится рельефный узор, да и полированная часть не потеряет своего блеска.

Вольфрам и рений

Сплав этих двух элементов довольно широко применяется для изготовления высокотемпературных термопар. Вольфрам – какой металл? Как и рений, это жаропрочный металл, а легирование элементов снижает это свойство. Но что, если взять два практически одинаковых вещества? Тогда температура их плавления снижаться не будет.

Если использовать рений в качестве присадки, будет наблюдаться повышение жаропрочности и пластичности вольфрама. Данный сплав получают методом плавки в порошковой металлургии. Термопары, изготавливаемые из этих материалов, являются жаропрочными и могут измерять температуру больше 2000°С, но только в инертной среде. Конечно же, подобные изделия стоят дорого, ведь в один год добывается всего 40 тонн рения и только 51 тонна вольфрама.

К какой группе металлов относится вольфрам

К какой группе металлов относится вольфрам

К группе металлов, отличающихся высокими показателями тугоплавкости, относится и вольфрам. Он был открыт в Швеции химиком по имени Шееле. Именно ему удалось первому в 1781 году из минерала вольфрамит выделить оксид неизвестного металла. Вольфрам в чистом виде ученому удалось получить по прошествии 3 лет.

Описание

Вольфрам относится к группе материалов, которые часто используются в различных отраслях промышленности. Он обозначается буквой W и в таблице Менделеева имеет порядковый номер 74. Для него характерен светло-серый цвет. Одно из его характерных качеств — высокая тугоплавкость. Температура плавления вольфрама составляет 3380 градусов Цельсия. Если рассматривать его с точки зрения применения, то самыми важными качествами этого материала являются:

• плотность;
• температура плавления;
• электрическое сопротивление;
• коэффициент линейного расширения.

Вычисляя его характерные качества, необходимо выделить высокую точку кипения, которая находится на уровне 5 900 градусов Цельсия. Еще одна его особенность — малая скорость испарения. Она невысока даже в температурных условиях 2000 градусов Цельсия. По такому свойству, как электропроводность этот металл в 3 раза превосходит такой распространенный сплав, как медь.

Факторы, ограничивающие применение вольфрама

Есть ряд факторов, которые ограничивают применение этого материала:

• высокая плотность;
• значительная склонность к ломкости в условиях низких температур;
• малое сопротивление окислению.

По своему внешнему виду вольфрам имеет сходство с обычной сталью. Его основное применение связано главным образом с производством сплавов с высокими прочностными характеристиками.

Этот металл поддается обработке, но только если его предварительно нагреть. В зависимости от выбранного типа обработки нагрев производится до определенной температуры.

Например, если стоит задача выковать прутки из вольфрама, то заготовку необходимо предварительно нагреть до температуры 1450-1500 градусов Цельсия.

На протяжении 100 лет вольфрам не применялся в промышленных целях. Его использование при производстве различной техники сдерживалось его высокой температурой плавления.

Начало его промышленного применения связано с 1856 годом, когда он впервые стал использоваться для легирования инструментальных марок стали. При их производстве в состав стали добавлять вольфрам общей долей до 5%. Присутствие этого металла в составе стали позволило повысить скорость резки на токарных станках с 5 до 8 м в минуту.

Развитие промышленности во второй половине XIX века характеризуется активным развитием отрасли производства станков. Спрос на оборудование с каждым годом постоянно возрастал, что требовало от машиностроителей получения качественных характеристик машин, а помимо этого повышения их рабочей скорости. Первым импульсом в деле повышения скорости резки стало использование вольфрама.

Уже в начале XX века скорость резки была доведена до 35 метров в минуту. Добиться этого удалось за счет легирования стали не только вольфрамом, но и другими элементами:

• молибденом;
• хромом;
• ванадием.

В дальнейшем скорость резания на станках возросла до 60 метров в минуту. Но, несмотря на такие высокие показатели, специалисты понимали, что есть возможность улучшить эту характеристику. Какой способ выбрать для повышения скорости резания, специалисты долго не думали. Они прибегли к использованию вольфрама, но уже в виде карбидов в союзе с другими металлами и их видами. В настоящее время вполне обычной является скорость резания металла на станках 2000 метров в минуту.

Свойства вольфрама

Как и у любого материала, у вольфрама имеются свои особые свойства, благодаря которым он попал в группу стратегических металлов. Выше мы уже сказали о том, что одним из достоинств этого металла является высокая тугоплавкость. Именно благодаря этому свойству материал можно использовать для изготовления нитей накаливания.

Температура плавления у него находится на уровне 2500 градусов Цельсия. Но только этим качеством положительные свойства этого материала не ограничиваются. Имеются у него и другие преимущества, о которых следует сказать. Одно из них — высокая прочность, демонстрируемая в условиях обычных и повышенных температур.

Например, когда железо и сплавы, изготовленные на его основе, нагреваются до температуры 800 градусов Цельсия, происходит снижение прочности в 20 раз. В таких же условиях прочность вольфрама уменьшается только в три раза.

В условиях 1500 градусов Цельсия прочность железа практически сведена к нулю, а вот у вольфрама она находится на уровне железа при обыкновенной температуре.

В наши дни 80% производимого в мире вольфрама используется главным образом при изготовлении стали высокого качества. Более половины марок стали, используемых машиностроительными предприятиями, содержат в своем составе вольфрам.

Они применяют их в качестве основного материала для деталей турбин, редукторов, а также используют такие материалы для изготовления компрессорных машин.

Из машиностроительных сталей, содержащих вольфрам, изготавливаются валы, зубчатые колеса, а также цельнокованый ротор.

Кроме этого их применяют для изготовления коленчатых валов, шатунов. Добавление в состав машиностроительный стали, кроме вольфрама и других легирующих элементов, повышает их прокаливаемость. Кроме этого, обеспечивается возможность для получения мелкозернистой структуры. Наряду с этим, у производимых машиностроительных сталей увеличиваются такие характеристики, как твердость и прочность.

При производстве жаропрочных сплавов использование вольфрама является одним из обязательных условий.

Необходимость применения именно этого металла обусловлена тем, что он является единственным, который в состоянии выдерживать существенные нагрузки в условиях высоких температур, превышающих величину плавления железа.

Вольфрам и соединения на основе этого металла отличаются высокой прочностью и обладают хорошими показателями упругости. В этом плане они превосходят другие металлы, входящие в группу тугоплавких материалов.

Минусы

Однако, перечисляя преимущества вольфрама, нельзя не отметить и недостатки, которые присущи этому материалу.

• В качестве главного можно называть его низкое сопротивление окислению при температурных условиях выше 700 градусов Цельсия. Поэтому для материалов из вольфрама необходимо дополнительно обеспечить соответствующую защиту.
• Другой недостаток сплавов на основе вольфрама заключается в их низкой пластичности в условиях температуры 500 градусов Цельсия.
• Вольфрам — дефицитный материал, что также можно считать недостатком этого металла.

Вольфрам, который выпускается в настоящее время, содержит в составе торий 2%. Такой сплав называется торированный вольфрам. Для него характерен предел прочности 70 МПа при температуре 2420 градусов Цельсия. Хотя значение этого показателя невысоко, но отметим, что только 5 металлов вместе с вольфрамом не меняют своего твердого состояния в условиях такой температуры.

В эту группу входят молибден, у которого температура плавления составляет 2625 градусов. Еще один металл — технеций. Однако сплавы на его основе в ближайшее время вряд ли будут производиться. Рений и тантал не обладают высокой прочностью при таких условиях температуры.

Поэтому вольфрам — единственный материал, который в состоянии обеспечить достаточную прочность при высоких температурных нагрузках. По той причине, что он относится к числу дефицитных, если имеется возможность для его замены, то производители используют альтернативу ему.

Однако при производстве отдельных компонентов нет материалов, которые могли бы полноценно заменить вольфрам.

Например, при изготовлении нитей накаливания электроламп и анодов дуговых ламп постоянного тока применяется только вольфрам, поскольку подходящих заменителей просто нет.

Также его используют при изготовлении электродов для аргонодуговой и атомно-водородной сварки. Также с применением этого материала изготавливается нагревательный элемент, используемый в условиях от 2000 градусов Цельсия.

Применение

Вольфрам и сплавы, изготавливаемые на его основе, получили широкое распространение в различных отраслях промышленности. Их используют при производстве авиационных двигателей, применяют в сфере ракетостроения, а также для производства космической техники. В этих сферах с использованием этих сплавов изготавливают реактивные сопла, вставки критических сечений в двигателях ракет. Кроме этого, подобные материалы используются в качестве основных для изготовления сплавов ракет.

Производство сплавов из этого металла имеет одну особенность, которая связана с тугоплавкостью этого материала. В условиях высоких температур многие металлы меняют свое состояние и превращаются в газы или сильно летучие жидкости. Поэтому для получения сплавов, в составе которых присутствует вольфрам, используют методы порошковой металлургии.

Такие методы предполагают прессование смеси порошков металлов, последующее спекание и дальнейшее подвергание их дуговой плавке, осуществляемой в электродных печах. В отдельных случаях спекаемый вольфрамовый порошок дополнительно пропитывают жидким раствором какого-либо другого металла. Таким образом, получаются псевдосплавы из вольфрама, меди, серебра, используемые для контактов в электрических установках. По сравнению с медными, долговечность у таких изделий выше в 6-8 раз.

У этого металла и сплавов из него имеются большие перспективы для дальнейшего расширения сферы применения. Прежде всего, необходимо отметить, что в отличие от никеля эти материалы могут работать на «огненных» рубежах.

Использование вместо никеля вольфрамовых изделий приводит к тому, что у энергетических установок повышаются параметры работы. А это приводит к возрастанию КПД оборудования. Кроме того, изделия на основе вольфрама легко выдерживают эксплуатацию в тяжелых условиях.

Таким образом, можно уверенно заявлять о том, что группу таких материалов в ближайшее время вольфрам продолжит возглавлять.

Вольфрам в электротехнике

Вольфрам поспособствовал и процессу усовершенствования электрической лампы накаливания. До периода 1898 года в этих электроосветительных приборах использовалась угольная нить.

• она была простой в изготовлении;
• её производство было недорогим.

Единственным недостатком угольной нити было то, что срок службы у неё был небольшой. После 1898 года у угольной нити накаливания ламп появился конкурент в виде осмия. Начиная с 1903 года, для производства электрических ламп стали использовать тантал. Однако уже в 1906 году вольфрам вытеснил эти материалы и стал применяться для изготовления нитей для ламп накаливания. Используют его и в наши дни при изготовлении современных электрических лампочек.

  Как заточить сверло по металлу болгаркой

Чтобы обеспечить этому материалу высокие показатели жаростойкости, на поверхность металла наносят слой рения и тория. В некоторых случаях нить накаливания из вольфрама изготавливается с добавлением рения. Связано это с тем, что в условиях высоких температур этот металл начинает испаряться, а это приводит к тому, что нить из этого материала становится тоньше. Добавление в состав рения приводит к уменьшению эффекта испарений в 5 раз.

В наше время вольфрам активно применяется не только при производстве электротехники, но и различной военно-промышленной продукции. Его добавление в оружейную сталь обеспечивает высокую эффективность материалам такого вида. Кроме того, он позволяет улучшить характеристики броневой защиты, а также сделать более эффективными бронебойные снаряды.

Заключение

Вольфрам — один из востребованных материалов, применяемых в металлургии. Добавление его в состав производимых сталей обеспечивает повышение их характеристик.

Они становятся более стойкими к термическим нагрузкам, а кроме этого повышается температура плавления, что особенно важно для изделий, используемых в экстремальных условиях при высоких температурах.

Использование при производстве различного оборудования, изделий и элементов, узлов из этого металла или сплавов на его основе позволяет улучшить характеристики оборудования и повысить КПД их работы.

• Фёдор Ильич Артёмов

Источник: http://ooo-asteko.ru/k-kakoy-gruppe-metallov-otnositsya-volfram/

Вольфрам — что за металл? Свойства и сферы применения :

Одним из самых распространенных химических элементов является вольфрам. Он обозначается символом W и имеет атомный номер — 74. Вольфрам относится к группе металлов, имеющих высокую стойкость к изнашиванию и температуру плавления. В периодической системе Менделеева он находится в 6-й группе, обладает схожими свойствами с «соседями» — молибденом, хромом.

Открытие и история

Еще в XVI веке был известен такой минерал, как вольфрамит. Он был интересен тем, что при выплавке олова из руды его пена превращался в шлак и, конечно же, это мешало производству. С тех пор, вольфрамит стали называть «волчья пена» (с нем. Wolf Rahm). Название минерала перешло и на сам металл.

Шведский химик Шееле в 1781 году обрабатывал азотной кислотой металл шеелит. В процессе эксперимента у него получился жёлтый тяжёлый камень — оксид вольфрама (VI). Через два года братья Элюар (испанские химики) получили из саксонского минерала сам вольфрам в чистом виде.

Добывают этот элемент и его руды в Португалии, Боливии, Южной Корее, России, Узбекистане, а наибольшие запасы были найдены в Канаде, США, Казахстане и Китае. В год добывается всего 50 тонн этого элемента, поэтому он дорого стоит. Рассмотрим подробнее, что за металл вольфрам.

Свойства элемента

Как уже было сказано ранее, вольфрам – это один из самых тугоплавких металлов. Он имеет блестящий светло-серый цвет. Его температура плавления 3422°С, а кипения — 5555°C, плотность в чистом виде — 19,25 г/см3, а твердость 488 кг/мм². Это один из самых тяжелых металлов, обладающий высокой коррозионной стойкостью.

Он практически не растворим в серной, соляной и плавиковой кислотах, но быстро вступает в реакцию с перекисью водорода. Что за металл вольфрам, если он не реагирует с расплавленными щелочами? Вступая в реакцию с гидроксидом натрия и кислородом, он образует два соединения – вольфрамат натрия и обычную воду Н2О.

Интересно, что при повышении температуры вольфрам саморазогревается, тогда процесс происходит намного активнее.

Получение вольфрама

На вопрос о том, к какой группе металлов относится вольфрам, можно ответить, что он входит в категорию редких элементов, как рубидий и молибден. А это, в свою очередь, означает, что для него характерны небольшие масштабы производства. Кроме того, такой металл не получают восстановлением из сырья, сначала он перерабатывается на химические соединения. Как же происходит получение редкого металла?

1. Из рудного материала выделяют необходимый элемент и концентрируют его в растворе или осадке.
2. Следующим шагом, получают чистое химическое соединение путем очистки.
3. Из полученного вещества выделяют чистый редкий металл – вольфрам.

Для обогащения руды используют гравитацию, флотацию, магнитную или электростатическую сепарацию. В результате получают концентрат, который содержит 55-65% ангидрида вольфрама WO3. Для получения порошка его восстанавливают при помощи водорода или углерода. Для некоторых изделий, на этом процесс получения элемента заканчивается. Так, вольфрамовый порошок используют для приготовления твердых сплавов.

Изготовление штабиков

Мы уже выяснили, что за металл вольфрам, а теперь узнаем, в каком сортаменте он изготавливается. Из порошкового соединения изготавливают компактные слитки – штабики. Для этого используют только порошок, который был восстановлен водородом.

Их изготавливают путем прессования и спекания. Получаются довольно прочные, но хрупкие слитки. Иными словами, они плохо поддаются ковке. Для улучшения этого технологического свойства, штабики подвергают высокотемпературной обработке.

Из этого изделия изготавливают другой сортамент.

Вольфрамовые прутки

Конечно же, это один из самых распространенных видов продукции из этого металла. Что за вольфрам используется для их изготовления? Это вышеописанные штабики, которые подвергаются ковке на ротационной ковочной машине. Важно отметить, что процесс происходит в нагретом состоянии (1450-1500°С).

Полученные прутки применяют в самых различных отраслях промышленности. Например, для изготовления сварочных электродов. Кроме того, вольфрамовые прутки нашли широкое применение в нагревателях. Они работают в печах при температуре до 3000 °С в вакууме, инертном газе или водороде.

Прутки также могут быть использованы как катоды электронных и газоразрядных приборов, радиоламп.

Интересно, что сами по себе электроды являются неплавящимися, и поэтому во время сварки, необходима подача присадочного материала (проволока, прут). При расплавлении со свариваемым материалом он создает сварочную ванну. Данные электроды, как правило, применяются для сварки цветных металлов.

Вольфрам и проволока

Вот еще один вид широко распространённой продукции. Вольфрамовая проволока изготавливается из кованых прутков, рассмотренных нами ранее. Волочение производится с постепенным снижением температуры от 1000°С до 400°С.

Затем проводят очистку изделия путем отжига, электролитической полировкой или электролитическим травлением. Поскольку вольфрам – тугоплавкий металл, проволока используется в элементах сопротивления в нагревательных печах при температурах до 3000°С.

Из нее изготавливают термоэлектрические преобразователи, а также спирали ламп накаливания, петлевые подогреватели и многое другое.

Соединения вольфрама с углеродом

Карбиды вольфрама считаются очень важными с практической точки зрения. Они применяются для изготовления твердых сплавов. Соединения с углеродом имеют положительный коэффициент электросопротивления и хорошую проводимость металла. Карбиды вольфрама образуются двух видов: WC и W2C. Они различаются своим поведениям в кислотах, а также растворимостью в других соединениях с углеродом.

На основе вольфрамовых карбидов изготавливают два типа твердых сплавов: спеченные и литые. Последние получают из порошкообразного соединения и карбида с недостатком С (менее 3%) путем литья.

Второй тип изготавливают из монокарбида вольфрама WC и цементирующего металла-связки, которым может выступать никель или кобальт. Спеченные сплавы получают только методом порошковой металлургии.

Порошок цементирующего металла и карбид вольфрама смешивают, прессуют и спекают. Такие сплавы обладают высокой прочностью, твёрдостью износоустойчивостью.

В современной металлургической промышленности их используют для обработки металлов резанием и для изготовления бурового инструмента. Одним из самых распространённых сплавов являются ВК6 и ВК8. Их применяют для изготовления фрез, резцов, сверл и другого режущего инструмента.

Область применения карбидов вольфрама достаточно объёмная. Так, их используют для изготовления:

• бронебойных припасов;
• деталей двигателей, самолетов, космических кораблей и ракет;
• оборудования в атомной промышленности;
• хирургических инструментов.

На Западе особенно широко применяются карбиды вольфрама в ювелирных изделиях, в особенности, для изготовления свадебных колец. Металл смотрится красиво, эстетично, его легко обрабатывать.

Это объясняется тем, что они невероятно износоустойчивы. Чтобы поцарапать такое изделие, придется приложить немало усилий. Даже через несколько лет, кольцо будет выглядеть как новое. Оно не потускнеет, не повредится рельефный узор, да и полированная часть не потеряет своего блеска.

Вольфрам и рений

Сплав этих двух элементов довольно широко применяется для изготовления высокотемпературных термопар. Вольфрам – какой металл? Как и рений, это жаропрочный металл, а легирование элементов снижает это свойство. Но что, если взять два практически одинаковых вещества? Тогда температура их плавления снижаться не будет.

Если использовать рений в качестве присадки, будет наблюдаться повышение жаропрочности и пластичности вольфрама. Данный сплав получают методом плавки в порошковой металлургии. Термопары, изготавливаемые из этих материалов, являются жаропрочными и могут измерять температуру больше 2000°С, но только в инертной среде. Конечно же, подобные изделия стоят дорого, ведь в один год добывается всего 40 тонн рения и только 51 тонна вольфрама.

Источник: https://www.syl.ru/article/345174/volfram---chto-za-metall-svoystva-i-sferyi-primeneniya

Металл вольфрам: свойства, месторождения и способы получения, области применения

Вольфрам (от латинского Wolframium) — химический элемент с относительной атомной массой 183,84. В периодической таблице Менделеева он обозначен символом W, принадлежит к шестой группе и имеет атомный номер 74. В обычных условиях существует в виде твёрдого блестящего серебристо-серого металла, тяжёлого и тугоплавкого.

Химически стоек к большинству кислот и царской водке, растворим в перекиси водорода и смеси плавиковой и азотной кислот. Он практически неразрушим и применяется везде, где надо работать с высокими температурами, выполнять сварку и вытягивать металлические нити.

Имя Wolframium произошло от известного с XVI века минерала вольфрамит, что в переводе с немецкого звучало как «волчий крем». При выплавке олова из его руд, содержавших вольфрам, между ними происходила реакция с усиленным пенообразованием, поэтично описанная так: «Олово пожирал, как волк пожирает овцу».

В XVIII веке шведский химик Шеелер при обработке минерала тунгстена азотной кислотой обнаружил в продуктах реакции неизвестное серое вещество с серебристым отливом. Исходный минерал позже переименовали в шеелит, а новый элемент стал называться вольфрамом.

До сих пор у американцев, англичан и французов существует его старинное шведское обозначение «тяжёлый камень».

Месторождения и способы получения

Этот элемент относится к группе очень редких металлов и в природе встречается в виде сложных кислородных соединений с железом, марганцем, кальцием, свинцом, медью и редкоземельными элементами. Эти минералы входят в состав гранитных пород, а концентрация чистого вещества не превышает 2%. Самые большие месторождения обнаружены в Казахстане, Китае, Канаде и США. Добычей занимаются также Боливия, Португалия, Россия, Узбекистан и Южная Корея.

При получении вольфрама сначала обогащают его руду и отделяют ценные компоненты от пустой породы. Метод обогащения — измельчение и флотация с последующей магнитной сепарацией и окислительным обжигом. Готовый концентрат спекают с содой, при этом получается растворимый вольфрамит натрия, или выщелачивают содовым раствором в автоклавах при высоких температурах под давлением, нейтрализуют и осаждают в виде вольфрамата кальция.

Из них уже выделяют очищенные от большинства примесей окиси вольфрама, которые потом при температурах около 700 °C восстанавливают водородом. Так получается наиболее чистый порошкообразный вольфрам. Для придания порошку сплошной волокнистой структуры его прессуют в токе водорода, постепенно увеличивая температуру почти до границ плавления, чтобы металл стал пластичным и ковким.

Металл имеет объёмно-центрированную кубическую кристаллическую решётку, обладает парамагнитными свойствами и устойчивостью к вакууму. Температура плавления вольфрама составляет 3422 °C, кипения 5555 °C, его плотность равна 19,25 г/см³, твёрдость 488 кг/мм² по Бринеллю.

В чистом виде он напоминает платину, а при температурах около 1600 °C вытягивается в тонкую нить.

Проявляет высокую коррозионную стойкость, при нормальных условиях не изменяется в воде и на воздухе, а при нагревании до температуры красного каления (около 500 °C) образует шестивалентный оксид.

Вольфрам не взаимодействует с концентрированной соляной и разбавленной серной кислотой. Его поверхность слегка окисляется царской водкой и азотной кислотой.

Он растворяется в перекиси водорода, в смеси фтористоводородной и азотной кислот, в присутствии окислителей вступает в реакцию со щелочами, выделяя большое количество тепла. Легко соединяется с углеродом, образуя высокопрочный карбид, однако, при низких температурах металл быстро окисляется и становится ломким. Наиболее часто используются:

• триоксиды, называемые вольфрамовыми ангидридами;
• соли, образующие полимерные анионы;
• перекисные соединения;
• соединения с серой, галогенами и углеродом.

Области применения

Для металлургии вольфрам — основа тугоплавких материалов. На Всемирной Парижской выставке в 1900 году публике впервые была показана сталь с его добавками.

Высокая температура плавления и пластичность сделали металл незаменимым в изготовлении нитей для ламп накаливания и других вакуумных трубок, покрытия транзисторов, используемых в жидкокристаллических дисплеях, а также электродов для аргонной сварки.

Большая плотность вольфрама позволила ему стать основой деталей баллистических ракет, бронебойных пуль и снарядов в артиллерии.

Сплавы вольфрама, произведённые методом порошковой металлургии, отличаются твёрдостью и жаропрочностью, кислотостойкостью и устойчивостью к истиранию. Они обязательные компоненты лучших марок высоколегированных сталей, где буквы в названии обозначают состав:

• WA — соединение вольфрама с алюминием и кремнием. Характеризуется повышенной температурой начальной рекристаллизации, прочностью после отжига.
• WCu — композиция с медью используется для изготовления высоковольтных выключателей и транзисторов, в установках радиолокации и биполярной электронике.
• WL — добавка оксида лантана увеличивает эмиссионные свойства.
• WLZ — вольфрам c оксидом лантана и оксидом циркония — идеальный материал для электродов, работающих под высоким напряжением.
• WZ — вольфрам с оксидом церия используют как материал для сварочных электродов. Увеличиваются характеристики зажигания и срок службы.
• WM — сплав вольфрама и молибдена. Имеет высокую прочность и помогает сохранить пластичность после отжига.
• WK — вольфрам с добавкой калия получает хорошую размерную стабильность и сопротивление ползучести.
• WRe — легирование рением даёт возможность термоэлементам, сделанным из такой стали, работать при температурах более 2000 °C.

Уникальные свойства позволяют изготавливать лучшие инструменты для хирургии, танковую броню и оболочки снарядов, пластины для бронежилетов, ответственные части авиационной и авиакосмической промышленности, контейнеры для радиоактивных отходов, ёмкости для выращивания кристаллов сапфиров. Карбид вольфрама — основа композитных материалов с гордым названием «победит», его используют для обработки металлов в машиностроении, горнодобывающей промышленности, для бурения скважин. В вакуумных печах нагревательные элементы термопары изготовлены из вольфрамовых сплавов.

Его соединения получили распространение как катализаторы и пигменты в различных производствах химической и лакокрасочной промышленности. Применение вольфрамовых солей дисульфидов в качестве высокотемпературной смазки связано с образованием аморфной плёнки серы, которая покрывает трущиеся металлические поверхности.

Монокристаллы других вольфраматов используют для нужд ядерной физики, они детекторы радиоактивных излучений. Среди традиционных ювелирных украшений уверенно расширяют свою нишу изделия из карбида вольфрама.

Их полированная поверхность прекрасно отражает свет и называется «серым зеркалом», которое невозможно поцарапать, изогнуть и сломать.

Вольфрам не имеет большого биологического значения. У некоторых бактерий обнаружены ферменты, его содержащие. Поэтому появились гипотезы, что вольфрам участвовал в возникновении жизни на ранних этапах. Ювелирные украшения из него не вызывают аллергических реакций, а металлическая пыль вольфрама при вдыхании раздражает слизистые органов носоглотки и гортани человека.

Источник: https://tokar.guru/metally/volfram/volfram-svoystva-i-primenenie.html

СТРУКТУРА

В объемно-центрированной кубической ячейке вольфрама атомы располагаются по вершинам и в центре ячейки, т.е. на одну ячейку приходится два атома. ОЦК-структура не является плотнейшей упаковкой атомов. Коэффициент компактности равен 0,68. Пространственная группа вольфрама Im3m.

СВОЙСТВА

Вольфрам — блестящий светло-серый металл, имеющий самые высокие доказанные температуры плавления и кипения (предполагается, что сиборгий ещё более тугоплавок, но пока что об этом твёрдо утверждать нельзя — время существования сиборгия очень мало). Температура плавления — 3695 K (3422 °C), кипит при 5828 K (5555 °C).

Плотность чистого вольфрама составляет 19,25 г/см³. Обладает парамагнитными свойствами (магнитная восприимчивость 0,32·10−9). Твердость по Бринеллю 488 кг/мм², удельное электрическое сопротивление при 20 °C — 55·10−9 Ом·м, при 2700 °C — 904·10−9 Ом·м. Скорость звука в отожжённом вольфраме 4290 м/с. Является парамагнетиком.

Вольфрам является одним из наиболее тяжелых, твердых и самых тугоплавких металлов. В чистом виде представляет собой металл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 °C хорошо поддается ковке и может быть вытянут в тонкую нить.

Запасы и добыча

Кларк вольфрама земной коры составляет (по Виноградову) 1,3 г/т (0,00013 % по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных — 0,1, основных — 0,7, средних — 1,2, кислых — 1,9.

Процесс получения вольфрама проходит через подстадию выделения триоксида WO3 из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре около 700 °C.

Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток.

Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трехокисью вольфрама WO3 с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов.

Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO4 * mMnWO4 — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO4).

Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1—2 %.

Наиболее крупными запасами обладают Казахстан, Китай, Канада и США; известны также месторождения в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее. Мировое производство вольфрама составляет 49—50 тысяч тонн в год, в том числе в Китае 41, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортёры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Главные импортёры: США, Япония, Германия, Великобритания.
Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.

Источник: https://ostwest.su/instrumenty/k-kakoj-gruppe-metallov-otnositsja-volfram.php/

Вольфрам

 
Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод. При стандартных условиях химически стоек.

Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием лат. Spuma lupi («волчья пена») или нем. Wolf Rahm («волчьи сливки», «волчий крем»).

Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово как волк овцу»).

ПРИМЕНЕНИЕ

Тугоплавкость и пластичность вольфрама делают его незаменимым для нитей накаливания в осветительных приборах, а также в кинескопах и других вакуумных трубках.

Благодаря высокой плотности вольфрам является основой тяжёлых сплавов, которые используются для противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий, сердечников бронебойных пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).

Вольфрам используют в качестве электродов для аргоно-дуговой сварки. Сплавы, содержащие вольфрам, отличаются жаропрочностью, кислотостойкостью, твердостью и устойчивостью к истиранию.

Из них изготовляют хирургические инструменты (сплав «амалой»), танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей, контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Вольфрам — важный компонент лучших марок инструментальных сталей.

Вольфрам применяется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов. Сплав вольфрама и рения применяется в таких печах в качестве термопары.

Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурения скважин, в горнодобывающей промышленности широко используются твёрдые сплавы и композитные материалы на основе карбида вольфрама (например, победит, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко применяемые в России марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смесей карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особо тяжёлых условий обработки, например, долбление и строгание поковок из жаропрочных сталей и перфораторное ударно-поворотное бурение крепкого материала). Широко используется в качестве легирующего элемента (часто совместно с молибденом) в сталях и сплавах на основе железа. Высоколегированная сталь, относящаяся к классу «быстрорежущая», с маркировкой, начинающейся на букву Р, практически всегда содержит вольфрам. ( Р18, Р6М5. от rapid — быстрый, скорость).

Сульфид вольфрама WS2 применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка. Некоторые соединения вольфрама применяются как катализаторы и пигменты. Монокристаллы вольфраматов (вольфраматы свинца, кадмия, кальция) используются как сцинтилляционные детекторы рентгеновского излучения и других ионизирующих излучений в ядерной физике и ядерной медицине.

Дителлурид вольфрама WTe2 применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К). Искусственный радионуклид 185W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184W используется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).

Вольфрам (англ. Tungsten) — W

Кристаллографические свойства

Источник: http://mineralpro.ru/minerals/tungsten/

Атомная и молекулярная масса вольфрама

Поскольку в свободном состоянии вольфрам существует в виде одноатомных молекул W, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 183,84.

Изотопы вольфрама

Известно, что в природе вольфрам может находиться в виде пяти стабильных изотопов 180W, 182W, 183W, 184W и 186W.Их массовые числа равны 180, 182, 183, 184 и 186 соответственно. Ядро атома изотопа вольфрама 180W содержит семьдесят четыре протона и сто шесть нейтронов, а остальные отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы вольфрама с массовыми числами от 158-ми до 192-х, а также одиннадцать изомерных состояния ядер.

Ионы вольфрама

На внешнем энергетическом уровне атома вольфрама имеется шесть электронов, которые являются валентными:

1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25р 65d46s2.

В результате химического взаимодействия вольфрам отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Wo -2e → W2+;

Wo -3e → W3+;

Wo -4e → W4+;

Wo -5e → W5+;

Wo -6e → W6+.

Молекула и атом вольфрама

В свободном состоянии вольфрам существует в виде одноатомных молекул W. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу вольфрама:

Энергия ионизации атома, эВ	7,98
Относительная электроотрицательность	2,3
Радиус атома, нм	0,141

Сплавы вольфрама

Большая часть добываемого вольфрама расходуется в металлургии для приготовления специальных сталей и сплавов. Быстрорежущая инструментальная сталь содержит до 20% вольфрама и обладает способностью самозакаливаться. Такая сталь не теряет своей твердости даже при нагревании докрасна.

Кроме быстрорежущих широко применяются другие вольфрамовые и хромовольфрамовые стали. Например, сталь, содержащая от 1 до 6% вольфрама и до 2% хрома, применяется для изготовления пил, фрез, штампов.

Как самый тугоплавкий металл вольфрам входит в состав ряда жаропрочных сплавов. В частности, его сплавы с кобальтом и хромом – стеллиты – обладают высокими твердостью, износоустойчивостью, жаростойкостью. Сплавы вольфрама с медью сочетают в себе высокие электрическую проводимость, теплопроводность и износоустойчивость. Они применяются для изготовления рабочих частей рубильников, выключателей, электродов для точечной сварки.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: https://steelfactoryrus.com/k-kakoy-gruppe-metallov-otnositsya-volfram/

Температура плавления и другие свойства вольфрама: характеристики и применение

К группе металлов, отличающихся высокими показателями тугоплавкости, относится и вольфрам. Он был открыт в Швеции химиком по имени Шееле. Именно ему удалось первому в 1781 году из минерала вольфрамит выделить оксид неизвестного металла. Вольфрам в чистом виде ученому удалось получить по прошествии 3 лет.

Физические и химические свойства Вольфрама

Вольфрам имеет следующую историю: тяжелые черные или желтоватые камни, встречающиеся вместе с оловянным камнем (касситеритом), были хорошо известны металлургам 16-18 веков. Наличие этой тяжелой руды снижало выход олова. Казалось, что она “пожирала” олово. Отсюда возникли названия этой руды: тяжелый камень или вольфрам от слов волк и пена. На Урале та же руда была известна как “волчец”. Впервые в печати слово вольфрам появилось в 1574 году. В течение 19 века вольфрам и его соединения изучались многими исследователями, работы которых привели к его широкому применению.Сейчас вольфрам настолько хорошо изучен и настолько широко применяется в народном хозяйстве, что по существу уже может не считаться редким металлом, тем более, что содержание его в земной коре всего лишь примерно на один порядок меньше, чем содержание цинка, меди, свинца, хрома, и других нередких металлов.Вольфрам относится к шестой группе периодической системы и входит в подгруппу хрома.Находясь в пятом периоде, т.е. во втором большом периоде вольфрам имеет следующее расположение электронов: 2,8,18,32,12,2.В следствие такого расположения электронов вольфрам обладает переменной валентностью.Благодаря высокой валентности вольфрам входит в большинство соединений в виде кислородсодержащего аниона. Вольфрам- самый тугоплавкий металл и один из самых тяжелых. Его плотность 19,3 г/см3. Чистый металлический вольфрам имеет белый или серебристо-белый цвет, похож на платину.

 

Основные характеристики вольфрама:

1. Порядковый номер 74
2. Атомный вес 183,82
3. Плотность 19,3
4. Радиус атома 1,41
5. Радиус шестивалентного иона 0,50
6. Электросопротивление 5,5*20
7. Температура плавления 3377

 

Удельное электросопротивление 5,5 ом·см (20 °C). На воздухе вольфрам не изменяется, однако в присутствии влаги порошкообразный вольфрам медленно окисляется; при 700 °C вольфрам разлагает воду с образованием двуокиси вольфрама и водорода. Кислоты на вольфрам почти не действуют. Концентрированная азотная кислота и царская водка окисляют вольфрам с поверхности; растворяется же он в смеси фтористоводородной и азотной кислот.

 

Растворение металлического вольфрама возможно также в насыщенном растворе щавелевой кислоты в присутствии пергидроля, при этом образуются комплексные соединения вольфрама с щавелевой кислотой.

 

Температура кипения вольфрама около 5800°K. Упругость паров вольфрама изменяется с температурой следующим образом:

 

Температура °C	3990	4507	4690	4886	5168	5403
Упругость пара, мм рт.ст	1	10	20	60	100	200

Растворы щелочей не действуют на вольфрам, однако в присутствии окислителей, например перекиси водорода или персульфата аммония, вольфрам может растворяться в аммиаке. В присутствии же окислителей металлический вольфрам хорошо сплавляется со щелочами или с содой, образуя, так же как и в предыдущем случае, соль вольфрамовой кислоты.

 

Трехокись вольфрама или вольфрамовый ангидрид. Важнейшее соединение, являющееся конечным продуктом переработки вольфрамового сырья,-желтое порошкообразное вещество, при нагревании оранжевое. Упругость паров трехокиси вольфрама достигает одной атмосферы при 1357°C, но заметная вагонка начинается при значительно более низких температурах. Поэтому при получении трехокиси вольфрама прокаливанием вольфрамовой кислоты не рекомендуется, во избежание потерь, повышать температуру печи выше 800-850°C.Если же требуется прокалить вольфрамовую кислоту с целью количественного определения вольфрама, то придерживаются еще более низких температур – 750-800°C.

 

Трехокись вольфрама практически нерастворима в воде и в кислотах.

 

Низшие окислы вольфрама.

К группе низших окислов вольфрама относятся так называемые “синие окислы”, состав которых являлся предметом многочисленных исследований.Условно синие окислы принимают за окись пятивалентного вольфрама, но в действительности состав их, по – видимому значительно сложнее. В настоящее время принимается, что вольфрам образует промежуточные окислы, которые можно рассматривать как твердые растворы. Иногда рассматривают синие окислы как вольфрамо-вольфраматы, т.е. как вольфрамовую соль вольфрамовой кислоты.Синие окислы образуются при действии различных восстановителей на раствор вольфрама или даже на сухие соединения вольфрама. На образование синих окислов основана характерная реакция на вольфрам, их присутствием объясняется также посинение растворов вольфраматов или появление зеленого оттенка у трехокиси вольфрама. Восстанавливать шестивалентный вольфрам можно при помощи растворов хлористого олова, фосфористой кислоты, двухвалентного хрома, трехвалентного титана, а также при помощи металлов , обладающих более отрицательным потенциалом.

 

Перекисные соединения вольфрама.

Вольфрам образует с перекисью водорода перекисные соединения(называемые надвольфраматами, первольфраматами или пероксидами вольфрама). Известен желтый первольфрамат подробно изученный еще в 1951 году. Этот первольфрамат хорошо растворим в воде и при низких температурах довольно устойчив в водных растворах, в которых устанавливается равновесие между первольфраматом и перекисью водорода. Растворы первольфрамата окисляют йодистый калий до свободного йода, а при температурах выше комнатной – окисляют спирт и альдегид. Ученые в 1951 году получили также белый первольфрамат который образуется из желтого при хранении последнего во влажном воздухе в течение 1 -2 суток. Белый вольфрамат распадается при 60-70°C со слабой вспышкой, отдавая весь лишний кислород. Отношение к воде белого первольфрамата такое же, как и у желтого.

 

Соединения вольфрама с галогенами.

Вольфрам образует различные соединения с галогенами. Наибольшее значение из них имеют его хлориды. Порошкообразный металлический вольфрам непосредственно соединяется с хлором при нагревании до температур порядка 500 °C.Шестихлористый вольфрам представляет собой синевато-черные с фиолетовым оттенком кристаллы, считают что фиолетовый оттенок появлется только у нечистых кристаллов. Для получения хлорида вольфрама пользуются различными соединениями вольфрама, причем в качестве хлорирующих агентов можно применять не только газообразный хлор, но и различные соединения хлора : хлористый водород, фосген, пятихлористый фосфор, сера и.др. Водой хлористый вольфрам, так же как и хлорокись вольфрама, разлагается с образованием вольфрамовой кислоты. Легкость образования хлоридов и оксихлоридов вольфрама при сравнительно низких температурах используется в технологии при анализе вольфрама.

 

Соединения вольфрама с серой.

Дисульфид вольфрама представляет собой темно-серый кристаллический порошок удельного веса 7,5. Он не растворяется в воде, растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот и в расплавленных щелочах. В противоположность дисульфиду молибдена, дисульфид вольфрама  в природе встречается очень редко. Сульфид шестивалентного вольфрама, или трисульфид получается нагреванием в парах серы или косвенным путем при подкислении раствора сульфосоли вольфрама. Сульфосоли вольфрама образуются при пропускании сероводорода через нейтральный или щелочной раствор вольфрамата щелочного металла. Сульфосоли вольфрама хорошо растворимы в воде. Трисульфид вольфрама легко растворяется в растворах щелочей и сернистых щелочей, в воде он практически нерастворим, но легко образует коллоидные растворы. Трисульфид вольфрама при нагревании без доступа воздуха отщепляет серу, переходя при этом в дисульфид вольфрама.

 

Применение вольфрама 

Вольфрам на протяжении долгого времени массово не использовался и не был популярен. После промышленной революции, которая способствовала полной индустриализации мирового сообщества, вольфрам стал незаменимым металлом. В электротехнической промышленности специалисты и инженеры ведущих компаний используют вольфрам для производства ламп накаливания. В медицине при производстве рентгеновских трубок используют вольфрам разной концентрации. Применение вольфрамовых сплавов в атомной промышленности достаточно высоко. При изготовлении специальных контейнеров, которые защищают от радиоактивного излучения, используют вольфрам. Защитные свойства вольфрама на 50% выше, чем у свинца, за счет меньшей толщины экрана. Подробнее прочитать про применение вольфрама.

 

Купить вольфрам

В компании ТК Урал-Металл вы всегда можете приобрести продукцию из вольфрама по самым низким ценам на отечественном рынке. Продукция выпускаемая на современном иностранном оборудовании известных марок, с учетом соблюдения международных сертификатов качества ISO, отечественных ГОСТА и ТУ, самая конкурентоспособная во всем Уральском регионе. На сайте компании вы всегда можете заказать: вольфрамовая проволока, вольфрамовый пруток, вольфрамовый порошок, вольфрамовые электроды, вольфрамовый штабик, вольфрамовый лист. Все ваши заказы мы принимаем и обрабатываем точно в срок. В нашей компании вы всегда можете приобрести вольфрам и его сплавы следующих марок: ВА, ВЧ, ВРН, ВТ, ВИ, ВЛ, В-МП, ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3, ЭВЧ, ЭВТ-15, СВИ.

 

1. Мы предлагаем следующую продукцию из вольфрама: вольфрамовую полосу, вольфрамовую проволоку, вольфрамовый пруток, вольфрамовый штабик, вольфрамовые электроды.

свойства, месторождения и способы получения, области применения

Вольфрам (от латинского Wolframium) — химический элемент с относительной атомной массой 183,84. В периодической таблице Менделеева он обозначен символом W, принадлежит к шестой группе и имеет атомный номер 74. В обычных условиях существует в виде твёрдого блестящего серебристо-серого металла, тяжёлого и тугоплавкого.

Химически стоек к большинству кислот и царской водке, растворим в перекиси водорода и смеси плавиковой и азотной кислот. Он практически неразрушим и применяется везде, где надо работать с высокими температурами, выполнять сварку и вытягивать металлические нити.

Происхождение названия

Имя Wolframium произошло от известного с XVI века минерала вольфрамит, что в переводе с немецкого звучало как «волчий крем». При выплавке олова из его руд, содержавших вольфрам, между ними происходила реакция с усиленным пенообразованием, поэтично описанная так: «Олово пожирал, как волк пожирает овцу». В XVIII веке шведский химик Шеелер при обработке минерала тунгстена азотной кислотой обнаружил в продуктах реакции неизвестное серое вещество с серебристым отливом. Исходный минерал позже переименовали в шеелит, а новый элемент стал называться вольфрамом. До сих пор у американцев, англичан и французов существует его старинное шведское обозначение «тяжёлый камень».

Месторождения и способы получения

Этот элемент относится к группе очень редких металлов и в природе встречается в виде сложных кислородных соединений с железом, марганцем, кальцием, свинцом, медью и редкоземельными элементами. Эти минералы входят в состав гранитных пород, а концентрация чистого вещества не превышает 2%. Самые большие месторождения обнаружены в Казахстане, Китае, Канаде и США. Добычей занимаются также Боливия, Португалия, Россия, Узбекистан и Южная Корея.

При получении вольфрама сначала обогащают его руду и отделяют ценные компоненты от пустой породы. Метод обогащения — измельчение и флотация с последующей магнитной сепарацией и окислительным обжигом. Готовый концентрат спекают с содой, при этом получается растворимый вольфрамит натрия, или выщелачивают содовым раствором в автоклавах при высоких температурах под давлением, нейтрализуют и осаждают в виде вольфрамата кальция.

Из них уже выделяют очищенные от большинства примесей окиси вольфрама, которые потом при температурах около 700 °C восстанавливают водородом. Так получается наиболее чистый порошкообразный вольфрам. Для придания порошку сплошной волокнистой структуры его прессуют в токе водорода, постепенно увеличивая температуру почти до границ плавления, чтобы металл стал пластичным и ковким.

Физические и химические свойства

Металл имеет объёмно-центрированную кубическую кристаллическую решётку, обладает парамагнитными свойствами и устойчивостью к вакууму. Температура плавления вольфрама составляет 3422 °C, кипения 5555 °C, его плотность равна 19,25 г/см³, твёрдость 488 кг/мм² по Бринеллю. В чистом виде он напоминает платину, а при температурах около 1600 °C вытягивается в тонкую нить. Проявляет высокую коррозионную стойкость, при нормальных условиях не изменяется в воде и на воздухе, а при нагревании до температуры красного каления (около 500 °C) образует шестивалентный оксид.

Вольфрам не взаимодействует с концентрированной соляной и разбавленной серной кислотой. Его поверхность слегка окисляется царской водкой и азотной кислотой.

Он растворяется в перекиси водорода, в смеси фтористоводородной и азотной кислот, в присутствии окислителей вступает в реакцию со щелочами, выделяя большое количество тепла. Легко соединяется с углеродом, образуя высокопрочный карбид, однако, при низких температурах металл быстро окисляется и становится ломким. Наиболее часто используются:

• триоксиды, называемые вольфрамовыми ангидридами;
• соли, образующие полимерные анионы;
• перекисные соединения;
• соединения с серой, галогенами и углеродом.

Области применения

Для металлургии вольфрам — основа тугоплавких материалов. На Всемирной Парижской выставке в 1900 году публике впервые была показана сталь с его добавками. Высокая температура плавления и пластичность сделали металл незаменимым в изготовлении нитей для ламп накаливания и других вакуумных трубок, покрытия транзисторов, используемых в жидкокристаллических дисплеях, а также электродов для аргонной сварки. Большая плотность вольфрама позволила ему стать основой деталей баллистических ракет, бронебойных пуль и снарядов в артиллерии.

Сплавы вольфрама, произведённые методом порошковой металлургии, отличаются твёрдостью и жаропрочностью, кислотостойкостью и устойчивостью к истиранию. Они обязательные компоненты лучших марок высоколегированных сталей, где буквы в названии обозначают состав:

• WA — соединение вольфрама с алюминием и кремнием. Характеризуется повышенной температурой начальной рекристаллизации, прочностью после отжига.
• WCu — композиция с медью используется для изготовления высоковольтных выключателей и транзисторов, в установках радиолокации и биполярной электронике.
• WL — добавка оксида лантана увеличивает эмиссионные свойства.
• WLZ — вольфрам c оксидом лантана и оксидом циркония — идеальный материал для электродов, работающих под высоким напряжением.
• WZ — вольфрам с оксидом церия используют как материал для сварочных электродов. Увеличиваются характеристики зажигания и срок службы.
• WM — сплав вольфрама и молибдена. Имеет высокую прочность и помогает сохранить пластичность после отжига.
• WK — вольфрам с добавкой калия получает хорошую размерную стабильность и сопротивление ползучести.
• WRe — легирование рением даёт возможность термоэлементам, сделанным из такой стали, работать при температурах более 2000 °C.

Уникальные свойства позволяют изготавливать лучшие инструменты для хирургии, танковую броню и оболочки снарядов, пластины для бронежилетов, ответственные части авиационной и авиакосмической промышленности, контейнеры для радиоактивных отходов, ёмкости для выращивания кристаллов сапфиров. Карбид вольфрама — основа композитных материалов с гордым названием «победит», его используют для обработки металлов в машиностроении, горнодобывающей промышленности, для бурения скважин. В вакуумных печах нагревательные элементы термопары изготовлены из вольфрамовых сплавов.

Его соединения получили распространение как катализаторы и пигменты в различных производствах химической и лакокрасочной промышленности. Применение вольфрамовых солей дисульфидов в качестве высокотемпературной смазки связано с образованием аморфной плёнки серы, которая покрывает трущиеся металлические поверхности. Монокристаллы других вольфраматов используют для нужд ядерной физики, они детекторы радиоактивных излучений. Среди традиционных ювелирных украшений уверенно расширяют свою нишу изделия из карбида вольфрама. Их полированная поверхность прекрасно отражает свет и называется «серым зеркалом», которое невозможно поцарапать, изогнуть и сломать.

Биологическая роль

Вольфрам не имеет большого биологического значения. У некоторых бактерий обнаружены ферменты, его содержащие. Поэтому появились гипотезы, что вольфрам участвовал в возникновении жизни на ранних этапах. Ювелирные украшения из него не вызывают аллергических реакций, а металлическая пыль вольфрама при вдыхании раздражает слизистые органов носоглотки и гортани человека.

Вольфрам, W, атомный номер 74

Общий

Вольфрам [ˈvɔlfram] – химический элемент с символом элемента W и порядковым номером 74. Это один из переходных металлов, в периодической таблице он находится в 6-й подгруппе (группа 6) или группе хрома. Вольфрам – это блестящий белый тяжелый металл высокой плотности, хрупкий в чистом виде. Из всех чистых металлов он имеет самую высокую температуру плавления и вторую по величине точку кипения. Поэтому его наиболее известным применением является нить накаливания в лампочках.

Еще в XVI веке минералог из Фрайберга Георгиус Агрикола описал наличие минерала в оловянных рудах Саксонии, что значительно затрудняло добычу олова из-за его шлакового содержания. Компонент названия «волк» происходит от этого свойства, так как минерал «съел» оловянную руду, как волк. Вопрос о том, был ли это вольфрамит, до сих пор остается предметом споров, поскольку он говорил о «легкости» минерала. Он назвал минерал Lupi Spumumчто в переводе с латинского означает «волчья пена». Позже он был назван Wolfram, от mhd. баран «Сажа, грязь», потому что черно-серый минерал легко измельчается и тогда напоминает сажу. Его химический символ W происходит от вольфрама.

Общее слово на английском, итальянском и французском вольфрама происходит от Тун Стен (По-шведски «тяжелый камень»). Это не означало, что сам Wolfram (швед. Вольфрам), но называется вольфраматом кальция. В 1781 году немецко-шведский химик Карл Вильгельм Шееле обнаружил в нем ранее неизвестную соль. Чистый вольфрам был впервые произведен в 1783 году испанскими братьями Фаустом и Хуаном Хосе Эльхуяром (работавшими под руководством Шееле) путем восстановления триоксида вольфрама, который извлекается из вольфрамита.

Вхождение 

Содержание вольфрама в земной коре составляет около 0,0001 г / т или 0,0064 процента по весу (значение Кларка). Пока металл не удалось доказать в природе (в чистом виде). “Доклады Академии Наук” в России опубликовали отчет о твердом вольфраме в 1995 году, который не был изучен “Комиссией по новым минералам, номенклатуре и классификации” IMA (CNMNC). Известны некоторые минералы, особенно оксиды и вольфраматы. Наиболее важными вольфрамовыми рудами являются вольфрамит (Mn, Fe) WO.₄ и шеелит CaWO₄. Есть также другие минералы вольфрама, такие как Stolzit PbWO.₄ и Tuneptit WO₃ · H₂O.

Самые крупные месторождения находятся в Китае, Перу, США, Корее, Боливии, Казахстане, России, Австрии и Португалии. Вольфрамовые руды также можно найти в Рудных горах. Безопасные и вероятные мировые месторождения в настоящее время составляют 2,9 миллиона тонн чистого вольфрама.

Наиболее важное известное место нахождения вольфрама в Европе находится в Felbertal в Высоком Тауэрне (штат Зальцбург в Австрии).

Продвижение по всему миру 

В 2006 году мировое производство чистого вольфрама составило 73.300 80 тонн. Безусловно, крупнейшим производителем вольфрама является Китай. Здесь производится более 2006% производимого в мире вольфрама. Государства с наибольшим производством вольфрама (XNUMX г.):

Позиция	Земельный участок	Поставка (в тоннах в год)
1	Китай	62.000
2	Русский фед.	4.500
3	Канада	2.500
4	Österreich	1.350
5	Португалия	900
6	Северная Корея	600
7	Боливия	530
8	другие страны	900

Продвижение в Австрии

В Австрии шеелит вольфрамовой руды был впервые обнаружен в 1815/16 году на золотом месторождении Шельгаден в муниципалитете Мур (штат Зальцбург). В результате во многих трещинах Высокого Тауэрна были обнаружены красивые кристаллы шеелита, иногда размером несколько сантиметров. Практического применения все эти находки не имели. Крупное месторождение в Felbertal пока оставалось неоткрытым.

В 1950 году стало известно, что большие количества шеелита появились в магнезитовом месторождении на Ванглальме около Ланерсбаха / Тукса (Тироль) в тылу Циллерталь, которое добывалось с 1927 года. Это крупный шеелит, сросший с магнезитом и кварцем. В последующие годы было извлечено около 10.000 1,8 тонн руды со средним содержанием оксида вольфрама 1960%, что представляет собой уникальное в мире высокое качество. Из-за низкой рыночной цены добыча вольфрама была остановлена ​​в конце 1971-х годов, но возобновлена ​​в 1976 году и продолжалась до закрытия магнезитовой шахты в XNUMX году.

1967 был в конечном итоге обнаружен крупнейшим шеелитворкомменом Европы в Фельбертале. Куски руды, присутствующие в потоках, были отслежены с использованием ультрафиолетового света (шеелитовые флуоресцентные лампы). Сложные геологоразведочные работы в высокогорной местности (самый высокий участок добычи на Brentling в 2100 на уровне моря) начался с 1971, изначально добыча над землей была зарегистрирована в Felbertal 1976 (из 1979 также подземная добыча, набор для добычи на поверхности 1986). С начала 1993 до середины 1995 добыча была временно приостановлена ​​из-за низкой рыночной цены вольфрама.

Вольфрамовая руда из Фельбертала перерабатывается в соседнем Миттерзилле. Отсюда шеелитовый концентрат попадает в Санкт-Мартин-им-Зульмталь (Штирия). На месте подземного лигнитового рудника Pölfing-Bergla, который был закрыт в 1976 году, был построен вольфрамовый завод, в котором с 1977 года из концентратов из нескольких стран производились порошок оксида вольфрама, металлического вольфрама и карбида вольфрама.

Наиболее важные немецкие переработчики – HC Starck и Longyear GmbH.

Извлечение и презентация

Вольфрам нельзя получить из оксидных руд восстановлением углем, поскольку это приводит к карбиду вольфрама.

Добавление аммиачного раствора создает комплекс, называемый паравольфраматом аммония (APW). Его отфильтровывают, а затем преобразуют в относительно чистый триоксид вольфрама при 600 ° C. Оксид вольфрама (VI) (WO₃), который восстанавливается до стального серого вольфрама при 800 ° C в атмосфере водорода:

В результате образуется серый вольфрамовый порошок, который обычно прессуется в формах и электрически спекается в стержни. При температурах выше 3400 ° C компактный металлический вольфрам можно плавить в специальных электропечах с восстановительной водородной атмосферой (процесс зонной плавки).

Eigenschaften 

Физические свойства

Вольфрам – это блестящий белый металл, который можно растягивать в чистом виде, он обладает высокой твердостью, плотностью и прочностью. Плотность практически такая же, как у золота, твердость по Бринеллю 250 HB, предел прочности 550-620 Н / мм.² (мягкий) до 1920 Н / мм² (жесткий). Металл существует в стабильной объемноцентрированной кубической α-модификации с шагом плоскости решетки (= постоянная решетки) 316 пм при комнатной температуре. Такой тип кристаллической структуры часто называют типом вольфрама. С как метастабильная β-модификация вольфрама (искаженное в центре кубического тела), с другой стороны, это богатый вольфрамом оксид W₃O.

После элемента углерода вольфрам имеет вторую по величине температуру плавления среди всех химических элементов – 3422 ° C. Точка кипения 5555 ° C превосходит только редкометалльный рений с 5596 ° C на 41 К.

Металл – сверхпроводник с температурой перехода 15 мК.

Химические свойства

Вольфрам – это химически очень стойкий металл, который почти не подвергается воздействию даже плавиковой кислоты и царской водки (по крайней мере, при комнатной температуре). Однако он растворяется в смесях фтористоводородной и азотной кислот и в расплавленных смесях нитратов и карбонатов щелочных металлов.

Изотоп 

Известно 33 изотопа и 5 ядерных изомеров вольфрама. Из них 5 изотопов встречаются в природе. ¹⁸⁰W, ¹⁸²W, ¹⁸³W, ¹⁸⁴W и ¹⁸⁶W. Изотоп вольфрама ¹⁸⁴W имеет наибольшую частоту. Все 5 природных изотопов долгое время считались стабильными. Лишь в 2004 году эксперимент CRESST в Лаборатории националь-дель-Гран-Сассо смог доказать, что изотоп был вторичным результатом поиска темной материи. ¹⁸⁰W подвержен альфа-распаду. Период полураспада составляет 1,8 триллиона лет, поэтому этот распад невозможно обнаружить в обычных лабораторных условиях. Радиоактивность этого природного изотопа настолько мала, что ею можно пренебречь для всех практических целей. Искусственные радиоактивные изотопы вольфрама, с другой стороны, имеют короткие периоды полураспада от 0,9 мс. ¹⁸⁵W и 121,2 дней в ¹⁸¹W.

Использовать

Наиболее важное применение вольфрама из-за его высокой температуры плавления – в осветительной промышленности в качестве нити накала в лампах накаливания и в качестве электрода в газоразрядных лампах и электронных лампах.

В лампах используется тот факт, что электрическая проводимость вольфрама значительно ниже, чем у проводящих металлов меди и алюминия. В результате тонкая вольфрамовая нить накаливания нагревается до тех пор, пока не начинает светиться, в то время как более толстые выводы из проводящих металлов почти не нагреваются.

Он также имеет большое значение как легирующий металл в черной металлургии. Он образует карбиды вольфрама в инструментальных сталях, которые увеличивают вторичную твердость.

Благодаря своей высокой плотности он используется для балансировочных грузов и для защиты от излучения. Хотя его плотность и, следовательно, экранирующий эффект намного выше, чем у свинца, он используется для этой цели реже, чем свинец, поскольку он более дорогой и сложный в обработке. Кроме того, из-за высокой плотности вольфрама некоторые армии используют бронебойные боеприпасы с сердечником из карбида вольфрама вместо более дешевого, но радиоактивного и токсичного обедненного урана. Во время Второй мировой войны вольфрам сыграл важную роль в конструкции немецкого танка Panzerranate 40, который имел вольфрамовый сердечник. В будущем боеприпасы с вольфрамовым сердечником будут использоваться в новой боевой машине пехоты Puma, которая должна заменить Marder.

Из-за его высокой коррозионной стойкости, вольфрам также может быть использован в качестве материала для оборудования на химических заводах. Однако из-за плохой обрабатываемости вольфрама (вольфрам можно сваривать только лазерным или электронным лучом), этот вариант используется редко. То же самое относится к возможному применению в области медицинской техники.

В физиологии, особенно в нейрофизиологии, вольфрамовые микроэлектроды используются для внеклеточных записей.

Кроме того, электроды для сварочных процессов изготавливаются из вольфрама. Например, при контактной сварке, особенно при сварке таких материалов, как медь, бронза или латунь. Также при универсальной сварке TIG (вольфрамовым инертным газом) электрод изготавливается из вольфрама или его сплава. Эти электроды не расплавляются в процессе сварки. Дуга горит как плазма в защитном газе между электродом и компонентом. Материал наполнителя поставляется отдельно в виде стержней.

В спорте из вольфрама делают высококачественные стволы для дротиков, в стрельбе из лука из него делают наконечники для специальных стрел, а для метания молота из вольфрама также делали наконечники молотов для уменьшения сопротивления воздуха и радиуса вращения. Кроме того, вольфрамовые пластины используются в качестве дополнительных утяжелителей в Формуле 1 для достижения предписанного минимального веса автомобилей Формулы 1 (включая масло, тормоза и охлаждающую жидкость, а также водителей в гоночных комбинезонах и шлемах) в 620 кг (по состоянию на 2010 год). Некоторое время он также использовался крупными гонщиками в килевых бомбах во время плавания. Водонепроницаемость значительно снижена из-за большей плотности по сравнению с обычными материалами, такими как свинец или чугун. Существуют также теннисные ракетки, в раму из углеродного волокна которых встроены вольфрамовые волокна. Таким образом, определенные области рамы ракетки могут быть дополнительно стабилизированы для повышения точности игры.

При ловле нахлыстом нимфы и стримеры (приманка, ловимая под водой) утяжеляют вольфрамовыми бусинами, которые протыкают и надвигают на стержень крючка, чтобы они ныряли быстрее и глубже.

Струны музыкальных инструментов иногда наматывают вольфрамом, чтобы увеличить их вес и тем самым уменьшить высоту звука.

Вольфрам также используется в рентгеновской диагностике в качестве материала мишени для анода. В – и -Линии характеристического рентгеновского излучения составляют около 59 кэВ и 67 кэВ.

В сканирующей туннельной микроскопии в качестве материала наконечника зонда часто используется вольфрам.

С начала 21 века карбид вольфрама, ошибочно называемый вольфрамом, также использовался в ювелирных изделиях (украшения из вольфрама), например Б. кольца обработаны. Это очень легко определить по твердости и плотности. WC имеет твердость по Моосу 9,5, вольфрам только 7,5. До сих пор все детали ювелирных изделий, представленные на рынке, были сделаны из карбида вольфрама.

Физиология 

Вольфрам считается положительным биоэлементом анаэробными бактериями типа Eubacterium acidaminophilum используется и включается в качестве кофактора в некоторые ферменты. E. acidaminophilum это бактерия, ферментирующая аминокислоты, которая использует вольфрам в ферментах формиатдегидрогеназе и альдегиддегидрогеназе. В этих организмах вольфрам заменяет молибден, потому что он гораздо чаще встречается в их естественной среде (вулканические жерла на морском дне).

токсикология 

Согласно современным знаниям, вольфрам и его соединения считаются физиологически безвредными. Рак легких у рабочих на предприятиях по производству или переработке твердых металлов связан с присутствием кобальта.

На животной модели было обнаружено, что наибольшее количество перорально принимаемых соединений вольфрама быстро выводится с мочой. Небольшая часть вольфрама попадает в плазму крови, а оттуда в эритроциты. Затем он откладывается в почках и костной системе. Через три месяца после приема большая часть очень небольшого количества вольфрама, усваиваемого организмом, обнаруживается в костях.

В 2003 году в Фаллоне, штат Невада, где 16 детей страдали лейкемией с 1997 года, и в Сьерра-Виста, штат Аризона, где девять детей также страдали от рака крови, были выявлены два так называемых кластера рака – это местность с уровнем заболеваемости раком выше среднего. В обоих местах питьевая вода имеет исключительно высокие концентрации вольфрама. Значительно повышенные концентрации вольфрама были обнаружены в моче у населения. Оба места известны своими месторождениями вольфрамовой руды. Тем не менее, в ходе последующих примерно годичных исследований Центра по контролю за заболеваниями (CDC) прямой связи между вольфрамом и лейкемией установить не удалось. Вольфрам не показал канцерогенных эффектов ни в одном методе испытаний, и в других местах Невады не было обнаружено кластеров рака с такими же высокими значениями вольфрама в моче населения.

безопасности 

Как порошок или пыль, он легко воспламеняется, не горюч в компактной форме.

Связи 

Оксид 

Вольфрам образует несколько оксидов. Между начальным членом:

• Вольфрам (VI) оксид WO₃ – лимонно-желтый

и последний участник:

• Вольфрам (IV) оксид WO₂ – коричневый

Есть ли другие промежуточные оксиды?

• W₁₀O₂₉ сине-фиолетовый, диапазон гомогенности WO_2,92-Где_2,88
• W₄O₁₁ красно-фиолетовый, диапазон гомогенности WO_2,76-Где_2,73
• W₁₈O₄₉ГДЕ_2,72
• W₂₀O₅₀ГДЕ_2,50

Другие соединения

• Вольфрамат натрия Na₂WO₄
• Вольфрамат циркония ZrW₂O₈ показывает аномалию при нагревании.
• Вольфрамовые бронзы M_xWO₃; M = щелочной металл, щелочноземельный металл, лантаноид, примерно 0.3 <x <0.9, обладают электропроводностью, интенсивностью и разной окраской в ​​зависимости от содержания металла.
• Вольфрамат кальция CaWO₄ известен как минерал под названием шеелит.
• Карбид вольфрама WC – чрезвычайно твердый металлоподобный состав. Также существует карбид Дивунграма W₂C.
• Гексафторид вольфрама WF₆
• Свинец вольфрамат PbWO₄
• Дисульфид вольфрама WS₂ Использовать в качестве сухой смазки (аналогично MoS₂)

Использование соединений

Карбид вольфрама используется в качестве отражателя нейтронов в ядерном оружии для уменьшения критической массы. Карбиды вольфрама (твердый металл) используются при обработке материалов из-за их высокой твердости.

Вольфраматы используются для пропитки тканей, чтобы сделать их огнестойкими.

Вольфрамовые краски используются в живописи, а также в керамической и фарфоровой промышленности.

Вольфрамат свинца используется как современный сцинтиллятор в физике элементарных частиц.

Общий
Имя, символ, атомный номер	Вольфрам, W, 74
серия	Переходные металлы
Группа, период, блок	6, 6, д
Внешний вид	серовато-белый, блестящий
номер CAS	7440-33-7
Массовая доля земной оболочки	64 частей на миллион
ядерной
атомная масса	183,84 XNUMX человека
Атомный радиус (рассчитанный)	135 (193) вечера
Ковалентный радиус	162 м.
электронная конфигурация	[Xe] 4f145d46s2
1. ионизация	770 кДж / моль
2. ионизация	1700 кДж / моль
физически
Физическое состояние	Праздник
кристаллическая структура	кубическое тело-центрированное
плотность	19,3 г / см3 (20 ° С)
твердость по Моосу	7,5
магнетизм	парамагнитный ( = 7,8 10-5)
точка плавления	3695 К (3422 ° С)
Температура кипения	5828 К (5555 ° С)
Молярный объем	9,47 · 10-6 m3/ моль
Теплота парообразования	824 кДж / моль
теплота плавления	35,4 кДж / моль
скорость звука	5174 м / с
Удельная теплоемкость	138 Дж / (кг · К)
Электропроводность	18,52 · 106 А / (В · м)
теплопроводность	170 Вт / (м · К)
Химический
состояния окисления	6, 5, 4, 3, 2
нормальный потенциал	−0,119 В (WO2 + 4H+ + 4e– → W + 2H2O)
электроотрицательность	2,36 (шкала Полинга)
Изотоп
изотоп NH t1/2 ZA ZE (МэВ) ZP 178W {Син.} 21,6 г ε 0,091 178Ta 179W {Син.} 37,05 мин ε 1,060 179Ta 180W 0,13% 1,8 · 1018 a α 2,516 176Hf 181W {Син.} 121,2 г ε 0,188 181Ta 182W 26,3% стабильный 183W 14,3% стабильный 184W 30,67 % стабильный 185W {Син.} 75,1 г β– 0,433 185Re 186W 28,6% стабильный 187W {Син.} 23,72 ч β– 1,311 187Re 188W {Син.} 69,4 г β– 0,349 188Re
свойства ЯМР
Вращение γ в рад * Т-1· с-1 Er(1H) fL в W = 4,7 т в МГц 183W 1/2 1,128 · 107 1,07 · 10-5 4,166
безопасности
СГС опасные вещества маркировки порошка

Фразы опасности H и P H: 228EUH: нет ставок EUHP: 210-​240-​241-​280-​370+378 Gefahrstoffkennzeichnung

легкий легковоспламеняющийся

(F)

Порошок R- и S-фраз R: 11S: 43

Пожалуйста, подписывайтесь на нас:

Что делают из вольфрама – Морской флот

Одним из самых распространенных химических элементов является вольфрам. Он обозначается символом W и имеет атомный номер – 74. Вольфрам относится к группе металлов, имеющих высокую стойкость к изнашиванию и температуру плавления. В периодической системе Менделеева он находится в 6-й группе, обладает схожими свойствами с «соседями» – молибденом, хромом.

Открытие и история

Еще в XVI веке был известен такой минерал, как вольфрамит. Он был интересен тем, что при выплавке олова из руды его пена превращался в шлак и, конечно же, это мешало производству. С тех пор, вольфрамит стали называть “волчья пена” (с нем. Wolf Rahm). Название минерала перешло и на сам металл.

Шведский химик Шееле в 1781 году обрабатывал азотной кислотой металл шеелит. В процессе эксперимента у него получился жёлтый тяжёлый камень – оксид вольфрама (VI). Через два года братья Элюар (испанские химики) получили из саксонского минерала сам вольфрам в чистом виде.

Добывают этот элемент и его руды в Португалии, Боливии, Южной Корее, России, Узбекистане, а наибольшие запасы были найдены в Канаде, США, Казахстане и Китае. В год добывается всего 50 тонн этого элемента, поэтому он дорого стоит. Рассмотрим подробнее, что за металл вольфрам.

Свойства элемента

Как уже было сказано ранее, вольфрам – это один из самых тугоплавких металлов. Он имеет блестящий светло-серый цвет. Его температура плавления 3422°С, а кипения – 5555°C, плотность в чистом виде – 19,25 г/см 3 , а твердость 488 кг/мм². Это один из самых тяжелых металлов, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Он практически не растворим в серной, соляной и плавиковой кислотах, но быстро вступает в реакцию с перекисью водорода. Что за металл вольфрам, если он не реагирует с расплавленными щелочами? Вступая в реакцию с гидроксидом натрия и кислородом, он образует два соединения – вольфрамат натрия и обычную воду Н₂О. Интересно, что при повышении температуры вольфрам саморазогревается, тогда процесс происходит намного активнее.

Получение вольфрама

На вопрос о том, к какой группе металлов относится вольфрам, можно ответить, что он входит в категорию редких элементов, как рубидий и молибден. А это, в свою очередь, означает, что для него характерны небольшие масштабы производства. Кроме того, такой металл не получают восстановлением из сырья, сначала он перерабатывается на химические соединения. Как же происходит получение редкого металла?

1. Из рудного материала выделяют необходимый элемент и концентрируют его в растворе или осадке.
2. Следующим шагом, получают чистое химическое соединение путем очистки.
3. Из полученного вещества выделяют чистый редкий металл – вольфрам.

Для обогащения руды используют гравитацию, флотацию, магнитную или электростатическую сепарацию. В результате получают концентрат, который содержит 55-65% ангидрида вольфрама WO₃. Для получения порошка его восстанавливают при помощи водорода или углерода. Для некоторых изделий, на этом процесс получения элемента заканчивается. Так, вольфрамовый порошок используют для приготовления твердых сплавов.

Изготовление штабиков

Мы уже выяснили, что за металл вольфрам, а теперь узнаем, в каком сортаменте он изготавливается. Из порошкового соединения изготавливают компактные слитки – штабики. Для этого используют только порошок, который был восстановлен водородом. Их изготавливают путем прессования и спекания. Получаются довольно прочные, но хрупкие слитки. Иными словами, они плохо поддаются ковке. Для улучшения этого технологического свойства, штабики подвергают высокотемпературной обработке. Из этого изделия изготавливают другой сортамент.

Вольфрамовые прутки

Конечно же, это один из самых распространенных видов продукции из этого металла. Что за вольфрам используется для их изготовления? Это вышеописанные штабики, которые подвергаются ковке на ротационной ковочной машине. Важно отметить, что процесс происходит в нагретом состоянии (1450-1500°С). Полученные прутки применяют в самых различных отраслях промышленности. Например, для изготовления сварочных электродов. Кроме того, вольфрамовые прутки нашли широкое применение в нагревателях. Они работают в печах при температуре до 3000 °С в вакууме, инертном газе или водороде. Прутки также могут быть использованы как катоды электронных и газоразрядных приборов, радиоламп.

Интересно, что сами по себе электроды являются неплавящимися, и поэтому во время сварки, необходима подача присадочного материала (проволока, прут). При расплавлении со свариваемым материалом он создает сварочную ванну. Данные электроды, как правило, применяются для сварки цветных металлов.

Вольфрам и проволока

Вот еще один вид широко распространённой продукции. Вольфрамовая проволока изготавливается из кованых прутков, рассмотренных нами ранее. Волочение производится с постепенным снижением температуры от 1000°С до 400°С. Затем проводят очистку изделия путем отжига, электролитической полировкой или электролитическим травлением. Поскольку вольфрам – тугоплавкий металл, проволока используется в элементах сопротивления в нагревательных печах при температурах до 3000°С. Из нее изготавливают термоэлектрические преобразователи, а также спирали ламп накаливания, петлевые подогреватели и многое другое.

Соединения вольфрама с углеродом

Карбиды вольфрама считаются очень важными с практической точки зрения. Они применяются для изготовления твердых сплавов. Соединения с углеродом имеют положительный коэффициент электросопротивления и хорошую проводимость металла. Карбиды вольфрама образуются двух видов: WC и W₂C. Они различаются своим поведениям в кислотах, а также растворимостью в других соединениях с углеродом.

На основе вольфрамовых карбидов изготавливают два типа твердых сплавов: спеченные и литые. Последние получают из порошкообразного соединения и карбида с недостатком С (менее 3%) путем литья. Второй тип изготавливают из монокарбида вольфрама WC и цементирующего металла-связки, которым может выступать никель или кобальт. Спеченные сплавы получают только методом порошковой металлургии. Порошок цементирующего металла и карбид вольфрама смешивают, прессуют и спекают. Такие сплавы обладают высокой прочностью, твёрдостью износоустойчивостью.

В современной металлургической промышленности их используют для обработки металлов резанием и для изготовления бурового инструмента. Одним из самых распространённых сплавов являются ВК6 и ВК8. Их применяют для изготовления фрез, резцов, сверл и другого режущего инструмента.

Область применения карбидов вольфрама достаточно объёмная. Так, их используют для изготовления:

• бронебойных припасов;
• деталей двигателей, самолетов, космических кораблей и ракет;
• оборудования в атомной промышленности;
• хирургических инструментов.

На Западе особенно широко применяются карбиды вольфрама в ювелирных изделиях, в особенности, для изготовления свадебных колец. Металл смотрится красиво, эстетично, его легко обрабатывать.

Это объясняется тем, что они невероятно износоустойчивы. Чтобы поцарапать такое изделие, придется приложить немало усилий. Даже через несколько лет, кольцо будет выглядеть как новое. Оно не потускнеет, не повредится рельефный узор, да и полированная часть не потеряет своего блеска.

Вольфрам и рений

Сплав этих двух элементов довольно широко применяется для изготовления высокотемпературных термопар. Вольфрам – какой металл? Как и рений, это жаропрочный металл, а легирование элементов снижает это свойство. Но что, если взять два практически одинаковых вещества? Тогда температура их плавления снижаться не будет.

Если использовать рений в качестве присадки, будет наблюдаться повышение жаропрочности и пластичности вольфрама. Данный сплав получают методом плавки в порошковой металлургии. Термопары, изготавливаемые из этих материалов, являются жаропрочными и могут измерять температуру больше 2000°С, но только в инертной среде. Конечно же, подобные изделия стоят дорого, ведь в один год добывается всего 40 тонн рения и только 51 тонна вольфрама.

Мировое производство вольфрама — примерно 30 тыс. т в год. С начала нашего века оно не раз испытывало резкие взлеты и столь же крутые спады. На диаграммах можно увидеть, что пики на кривой производства в точности отвечают кульминационным моментам первой и второй мировых войн. И сейчас вольфрам является сугубо стратегическим металлом.

Лампа с вольфрамовой нитью

Из вольфрамовой стали и других сплавов, содержащих вольфрам или его карбиды, изготовляют танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей.
Вольфрам — непременная составная часть лучших марок инструментальной стали. В целом металлургия поглощает почти 95% всего добываемого вольфрама. (Характерно, что она широко использует не только чистый вольфрам, но главным образом более дешевый ферровольфрам — сплав, содержащий 80% W и около 20% Fe; получают его в электродуговых печах).
Вольфрамовые сплавы обладают многими замечательными качествами. Так называемый тяжелый металл (из вольфрама, никеля и меди) служит для изготовления контейнеров, в которых хранят радиоактивные вещества. Его защитное действие на 40% выше, чем у свинца. Этот сплав применяют и при радиотерапии, так как он создает достаточную защиту при сравнительно небольшой толщине экрана.
Сплав карбида вольфрама с 16% кобальта настолько тверд, что может частично заменить алмаз при бурении скважин.
Псевдосплавы вольфрама с медью и серебром — превосходный материал для рубильников и выключателей электрического тока высокого напряжения: они служат в шесть раз дольше обычных медных контактов.
О применении вольфрама в волосках электроламп говорилось в начале статьи. Незаменимость вольфрама в этой области объясняется не только его тугоплавкостью, но и пластичностью. Из одного килограмма вольфрама вытягивается проволока длиной 3,5 км, т. е. этого килограмма достаточно для изготовления нитей накаливания 23 тыс. 60-ваттных лампочек. Именно благодаря этому свойству мировая электротехническая промышленность потребляет всего около 100 т вольфрама в год.
В последние годы важное практическое значение приобрели химические соединения вольфрама. В частности, фосфорно-вольфрамовая гетерополикислота применяется для производства лаков и ярких, устойчивых на свету красок. Раствор вольфрамата натрия Na2W04 придает тканям огнестойкость и водонепроницаемость, а вольфраматы щелочноземельных металлов, кадмия и редкоземельных элементов применяются при изготовлении лазеров и светящихся красок.
Прошлое и настоящее вольфрама дают все основания Считать его металлом-тружеником.

История открытия вольфрама

Итак, кто открыл вольфрам? Братья Элюар? И да, и нет. Да — потому, что они первые сообщили об этом открытии в печати. Нет — потому, что за два года до этого — в 1781 г.— знаменитый шведский ученый Карл Вильгельм Шееле обнаружил такую же точно «желтую землю», обрабатывая азотной кислотой другой минерал. Его называли просто «tungsten», т. е. «тяжелый камень» (по-шведски tung — тяжелый, sten — камень). Шееле далее нашел, что эта «земля» отличается от аналогичной молибденовой по цвету и некоторым другим свойствам, а в минерале она связана с окисью кальция. В честь Шееле минерал тунгстен переименовали в «шеелит».
Остается добавить, что один из братьев Элюар был учеником Шееле и в 1781 г. работал в его лаборатории.

Кто же открыл вольфрам?

Обе стороны проявили в этом вопросе должное благородство: Шееле никогда не претендовал на открытие вольфрама, а братья Элюар не настаивали на своем приоритете.
НАЗВАНИЕ «ВОЛЬФРАМОВАЯ БРОНЗА» ОБМАНЧИВО. Нередко приходится слышать о вольфрамовых бронзах. Что это за металлы? Внешне оип очень красивы. Золотистая вольфрамовая бронза имеет состав Na₂О*WO_2*VVO₃, а синяя — Na₂0*W0₂*4W0₃; пурпурно-красная и фиолетовая занимают промежуточное положение — соотношение W0₃ к WO₂ в них меньше четырех, по больше единицы. Как видно из формул, эти вещества не содержат ни меди, ни цинка, ни олова, т. е., строго говоря, они вовсе не бронзы. Они вообще не сплавы, так как здесь нет чисто металлических соединений: и вольфрам, и натрий окислены. Бронзу они, однако, напоминают не только цветом и блеском, но и твердостью, устойчивостью к химическим реагентам и большой электропроводностью.
ПЕРСИКОВЫЙ ЦВЕТ. Приготовить эту краску было очень трудно: она не красная и не розовая, а какого-то промежуточного цвета и с зеленоватым оттенком. По преданию, для того чтобы ее открыть, пришлось провести около 8000 опытов с различными металлами и минералами. В XVII в. в персиковый цвет окрашивали наиболее дорогие фарфоровые изделия для китайского императора на заводе в провинции Шаньси. Когда секрет изготовления этой краски был открыт, оказалось, что ее основу составляет окись вольфрама.
ПОХОЖЕ НА СКАЗКУ. Это случилось в 1911 г. В провинцию Юньнань приехал из Пекина студент по имени Ли. Целыми днями пропадая в горах, он искал какой-то камень, по его словам — оловянный. Но ничего не находил.
У хозяина дома, где поселился студент, была молодая дочь Сяоми. Девушка жалела неудачливого искателя особых камней и вечером, подавая ему ужин, рассказывала незамысловатые истории. В одной из них речь шла о необыкновенной печи, построенной из темных камней, срывавшихся со скалы прямо на задний двор их Дома. Печь оказалась очень удачной — она исправно служила хозяевам многие годы. Сяоми даже подарила студенту один из этих камней — коричневый, обкатанный, тяжелый, как свинец. Оказалось, что это был чистый вольфрамит.
ОБ ИЗОТОПАХ ВОЛЬФРАМА. Природный вольфрам состоит из пяти стабильных изотопов с массовыми числами 180, 182, 183, 184 (самый распространенный, его доля 30,64%) и 186. Из довольно многочисленных искусственных радиоактивных изотопов элемента № 74 практически важны только три: вольфрам-181 с периодом полураспада 145 дней, вольфрам-185 (74,5 дня) и вольфрам-187 (23,85 часа). Все три эти изотопа образуются в ядерных реакторах при обстреле нейтронами природной смеси изотопов вольфрама.

Использование вольфрама (W) в разных отраслях промышленности позволяет изготовить качественные металлические конструкции. Они могут выдерживать даже низкие или высокие температуры, что обеспечивает безопасность и надежность технологических процессов.

Огромной популярностью пользуются и соединения вольфрама, в частности сплавы. Из них изготавливают танковую броню, детали для машино- и самолетостроения, а также внешние оболочки для снарядов или торпед.

Вольфрам, применение которого возможно даже для текстильной промышленности, – незаменимый тугоплавкий металл. Ежегодно объем его производства составляет до 30 тысяч тонн.

Для чего нужен вольфрам?

W – обязательная составляющая инструментальной стали. С ее помощью производят надежные инструменты для резки, обработки и вытачивания деталей и запчастей. Около 95 % этого элемента поглощает металлургия, остальное – другие отрасли промышленности. При этом применяют не только чистый, но и «грязный» элемент.

Например, сплав ферровольфрам считают «грязным» и самым бюджетным (экономным) сплавом. Он состоит из 20 % железа и 80 % вольфрама. Производят его в специальных электродуговых печах и применяют для потребностей черной металлургии.

Где используют вольфрам?

W и его сплавы обладают прекрасными физическими и химическими свойствами. Среди них можно выделить прочность, ковкость и инертность. Поэтому их можно использовать даже для хранения радиоактивных веществ. Например, таким сплавом есть сплав из Ni, Cu и W. Из него изготавливают специальные контейнеры, где можно сохранять радиоактивные отходы или вещества. Также его используют для потребностей радиотерапии. Ученые доказали: такой сплав на 40 % надежнее, чем сплав из свинца.

Одним из прочных сплавов является соединение кобальта (16 %) и карбида вольфрама. По твердости он может подменить даже алмаз во время сверления скважин различной глубины.

Нельзя обойти вниманием и псевдосплавы из W. Например, его смешивание с медью и серебром считают отличной основой для изготовления выключателя или рубильника электрического тока. По сравнению с простыми медными контактами их эксплуатируют до 6 раз дольше.

Что делают из вольфрама?

Область применения вольфрама различна. Особое место занимают вольфрамовые нити для электроламп. В этой отрасли W заменить практически невозможно. Например, из 1 кг W можно вытянуть проволоку длиной до 3,5 кг, из которой получают до 23 тысяч нитей для ламп мощностью в 60 Вт. Это выгодно для всей мировой электропромышленности. Ведь всего 100 тонн W в год целиком удовлетворяет запросы потребителей на электролампы.

Отдельное применение нашли и химические соединения, в составе которых присутствует элемент. Например, для изготовления лаков и устойчивых к свету красок применяют фосфорно-вольфрамовые гетерополикислоты. А вот использование вольфрамата натрия делает ткани огнестойкими и водонепроницаемыми. При этом для производства лазера или светящейся краски тоже не обойтись без вольфрамата со щелочноземельным металлом и кадмием.

Кроме того, применение карбид вольфрама для изготовления режущих инструментов делает строительную отрасль одной из самих перспективных. Ведь с его помощью можно изготовить различные резцы, сверла и фрезы, а также долота для бурения.

Вольфрам – Информация об элементе, свойства и применение

Расшифровка:

Химия в ее стихии: вольфрам

(Promo)

Вы слушаете «Химию в ее стихии», представленную вам журналом Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Здравствуйте, на этой неделе сверхзвуковые стали, быстрые формулы автомобилей и разочарование испанских ученых.Но о чем они спорят? Вот Кэтрин Холт.

Кэтрин Холт

Что в имени? Как мы вообще решаем, как называть элемент? Одно и то же имя элемента на всех языках? Это имеет значение? А кто решает?

Ответ на последний вопрос прост – окончательное решение о наименовании элементов принимает IUPAC – Международный союз теоретической и прикладной химии. Ответ на остальные вопросы, в основном, зависит от обстоятельств! Возьмем, к примеру, элемент 74 – или, как мы называем его по-английски, – вольфрам.Вы когда-нибудь задумывались, почему его символ – W? Химики во многих европейских странах не должны задаваться вопросом, почему – потому что они называют это Вольфрамом. Путаница двух названий возникает из ранней минералогии. Название «вольфрам» происходит от старого шведского названия «тяжелый камень» – названия известного вольфрамсодержащего минерала. Название «вольфрам» происходит от другого минерала, вольфрамита, который также имеет высокое содержание элемента, который мы называем вольфрамом.

До недавнего времени оба названия – вольфрам и вольфрам – были включены в «Номенклатуру неорганической химии – Рекомендации ИЮПАК» или «Красную книгу», как ее называют в кругах ИЮПАК.Однако в 2005 году термин «вольфрам» был исключен, и вольфрам стал единственным официальным названием этого элемента ИЮПАК. Однако вольфрам не сдался без боя! В частности, испанские химики были недовольны этим изменением – не в последнюю очередь потому, что их соотечественникам братьям Делуяр приписывают открытие этого элемента и его выделение из минерала вольфрамита. В своей первоначальной статье братья Делуяр запросили название вольфрам для недавно изолированного элемента, сказав: «Мы назовем этот новый металлический вольфрам, взяв его название из материала, из которого он был извлечен.это название больше подходит, чем вольфрам … потому что вольфрамит – это минерал, который был известен задолго до …, по крайней мере, среди минералогов, а также потому, что название вольфрам принято почти во всех европейских языках … .. “

Хотя это может быть убедительным аргументом, ИЮПАК утверждает, что его рабочий язык – английский, и поэтому наиболее подходящим названием является вольфрам. символ элемента – W.То же самое верно и для ряда других элементов, таких как калий, ртуть и серебро, символы которых не имеют отношения к их английским названиям.

Однако мне кажется маловероятным, что такое красочное название, как вольфрам, будет забыто. Если вам интересно, считается, что оно произошло от немецкого слова «волчья пена». Много веков назад среднеевропейские оловоплавильные фабрики заметили, что когда в оловянной руде присутствует определенный минерал, их выход олова значительно снижается. Они назвали этот минерал «волчьей пеной», потому что, по их словам, он пожирал олово так же, как волк пожирает овцу! Таким образом, со временем эта вольфрамсодержащая руда получила название «вольфрамит».

В отличие от полумифической роли вольфрама в ранней металлургии, в наши дни применение вольфрама является высокотехнологичным, благодаря его твердости, стабильности и высокой температуре плавления. В настоящее время они используются в качестве электродов, нагревательных элементов и эмиттеров поля, а также в качестве нитей в лампочках и электронно-лучевых трубках. Вольфрам обычно используется в сплавах тяжелых металлов, таких как быстрорежущая сталь, из которых изготавливаются режущие инструменты. Он также используется в так называемых «суперсплавах» для образования износостойких покрытий.Его плотность делает его полезным в качестве балласта в самолетах и ​​автомобилях Формулы-1 и, что еще более спорно, в качестве сверхзвуковой шрапнели и бронебойных боеприпасов в ракетах.

Мне кажется, что название вольфрам, или «тяжелый камень», оправдано этими применениями, в которых используются его прочность и плотность. Я рад, однако, что рождение химии в деятельности тех древних металлургов и минералогов до сих пор отмечается использованием символа W для элемента 74. Это гарантирует, что мы никогда не забудем, что было время, не так давно назад, когда многие химические процессы можно было объяснить только с помощью метафор.

Крис Смит

Я всегда помнил, что вольфрамовая буква W означает неправильный символ, но можете ли вы вспомнить одну букву алфавита, которая не используется в периодической таблице? Теперь есть над чем задуматься. А пока большое спасибо Кэтрин Холт из UCL.

На следующей неделе мы познакомимся с элементом, который был представлен миру, справедливости ради, довольно необычным способом.

Брайан Клегг

Первый намек на существование америция был дан не в статье для известного журнала, а в детской радиовикторине 1945 года.Сиборг появился в качестве гостя на шоу MBC Quiz Kids, где один из участников спросил его, производят ли они какие-либо другие новые элементы, а также плутоний и нептуний. Поскольку пять дней спустя Сиборг должен был официально объявить об открытии америция, он отказался от его существования вместе с 96-м элементом.

Крис Смит

И Брайан Клегг расскажет историю радиоактивного элемента америций и того, как он удерживается. Я надеюсь, что вы сможете присоединиться к нам в безопасности дома на следующей неделе в Химии в ее стихии.Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(промо)

(конец промо)

Вольфрам | Encyclopedia.com

Примечание: эта статья, первоначально опубликованная в 1998 году, была обновлена ​​в 2006 году для электронной книги.

Обзор

Вольфрам – переходный металл. Переходные металлы – это группа элементов, находящихся в середине периодической таблицы. Они занимают ячейки в строках с 4 по 7 между группами 2 и 13.Периодическая таблица – это таблица, которая показывает, как химические элементы связаны друг с другом.

Эти металлы имеют очень похожие физические и химические свойства. Одним из необычных свойств вольфрама является его очень высокая температура плавления – 3410 ° C (6 170 ° F). Это самая высокая температура плавления любого металла. Еще одно из его важных свойств – способность сохранять прочность при очень высоких температурах. Эти свойства объясняют основное применение вольфрама – производство сплавов. Сплав получают путем плавления и смешивания двух или более металлов.Смесь имеет свойства, отличные от свойств отдельных металлов.

СИМВОЛ
W

АТОМНЫЙ НОМЕР
74

АТОМНАЯ МАССА
183,85

СЕМЕЙСТВО
Группа 6 (VIB)
Переходный металл

ПРОИЗВОДСТВО

ПРОИЗВОДСТВО открытие вольфрама часто делится между тремя людьми – испанскими учеными Дон Фаусто Д’Эльхуйярдом (1755-1833) и его братом Дон Хуаном Хосе Д’Элхуйярдом (1754-96) и шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле (1742-86).Химический символ вольфрама W происходит от альтернативного названия этого элемента – вольфрама.

Открытие и присвоение названия

Первые упоминания о вольфраме и его соединениях относятся примерно к 1761 году. Немецкий химик Иоганн Готтлоб Леманн (1719-67) изучал минерал, известный как вольфрамит. Он обнаружил в минерале два новых вещества, но не узнал, что это новые элементы.

Примерно двадцать лет спустя Шееле также изучил этот минерал. Он получил из него белый кислый порошок.Шееле знала, что порошок – новое вещество. Но он не мог выделить из нее чистый элемент. Открытием Шееле на самом деле была вольфрамовая кислота (H ₂ WO ₄ ). (См. Врезку о Шееле в записи « хлор » в Томе 1.)

Металлический вольфрам был впервые получен в 1783 году братьями Д’Эльхуйярд. В 1777 г. они были отправлены в Швецию для изучения минералогии. После возвращения в Испанию братья вместе работали над рядом проектов. Один проект включал анализ вольфрамита.Они производили вольфрамовую кислоту, как Шееле, но пошли еще дальше. Они нашли способ получить чистый металлический вольфрам из кислоты. В этой работе им обычно приписывают первооткрыватели вольфрама.

Название вольфрам происходит от шведского словосочетания, которое означает «тяжелый камень». В некоторых частях света этот элемент до сих пор носит другое название – вольфрам. Это название происходит от немецкого выражения Wolf rahm, или «волчья пена (пена)». Химический символ элемента заимствован из немецкого названия, а не из шведского.

Физические свойства

Вольфрам – твердое хрупкое твердое вещество, цвет которого варьируется от стально-серого до почти белого. Его температура плавления является самой высокой из всех металлов, 3410 ° C (6170 ° F), а температура кипения составляет около 5900 ° C (10600 ° F). Его плотность составляет около 19,3 грамма на кубический сантиметр. Вольфрам очень хорошо проводит электрический ток.

Химические свойства

Вольфрам – относительно неактивный металл. Не сочетается с кислородом при комнатной температуре.Он подвергается коррозии (ржавчине) при температуре выше 400 ° C (700 ° F). Он не очень легко реагирует с кислотами, хотя растворяется в азотной кислоте или царской водке. Царская водка представляет собой смесь соляной и азотной кислоты. кислоты. Он часто вступает в реакцию с материалами, которые не реагируют ни с одной кислотой по отдельности.

Встречается в природе

Вольфрам никогда не встречается в природе как свободный элемент. Наиболее распространенными рудами являются шеелит или вольфрамат кальция (CaWO ₄ ) и вольфрамит или вольфрамат железа, марганца или (Fe, MnWO ₄ ).Считается, что содержание вольфрама в земной коре составляет около 1,5 частей на миллион. Это один из самых редких элементов.

Крупнейшими производителями вольфрама в мире являются Китай, Россия и Португалия. В 1996 году вольфрам в Соединенных Штатах не добывался. Подробная информация о производстве и использовании вольфрама в Соединенных Штатах отсутствует. Эта информация не разглашается для защиты компаний, производящих и использующих вольфрам.

В некоторых частях мира вольфрам до сих пор называют вольфрамом.Это название происходит от немецкого выражения Wolf rahm, или «волчья пена (пена)».

Изотопы

Существуют пять изотопов вольфрама природного происхождения. Это вольфрам-180, вольфрам-182, вольфрам-183, унграм-184 и вольфрам-186. Изотопы – это две или более формы элемента. Изотопы отличаются друг от друга по массе. количество. Число, написанное справа от названия элемента, является массовым числом. Массовое число представляет собой количество протонов плюс нейтронов в ядре атома элемента.Количество протонов определяет элемент, но количество нейтронов в атоме любого элемента может варьироваться. Каждая вариация – изотоп.

Известно также около десятка радиоактивных изотопов вольфрама. Радиоактивный изотоп – это изотоп, который распадается и испускает некоторую форму излучения. Радиоактивные изотопы образуются, когда очень маленькие частицы стреляют по атомам. Эти частицы прилипают к атомам и делают их радиоактивными.

Ни один из радиоактивных изотопов вольфрама не имеет коммерческого использования.

Экстракция

Металлический вольфрам может быть получен путем нагревания оксида вольфрама (WO ₃ ) с алюминием :

Он также является результатом пропускания газообразного водорода над горячей вольфрамовой кислотой (H ₂ WO ₄ ):

Использует

Безусловно, наиболее важным применением вольфрама является изготовление сплавов. Вольфрам используется для повышения твердости, прочности, эластичности (гибкости) и прочности на разрыв (способности к растяжению) сталей.Металл обычно готовят в одной из двух форм. Ферровольфрам – это сплав железа и вольфрама. Обычно он содержит от 70 до 80 процентов вольфрама. Ферровольфрам смешивают с другими металлами и сплавами (обычно сталью) для получения специализированных сплавов. Вольфрам также производится в виде порошка. Затем его можно добавлять к другим металлам для получения сплавов.

Около 90 процентов всех вольфрамовых сплавов используется в горнодобывающем, строительном, электрическом и металлообрабатывающем оборудовании.

Около 90 процентов всех вольфрамовых сплавов используется в горнодобывающем, строительном, электрическом и металлообрабатывающем оборудовании.Эти сплавы используются для изготовления быстрорежущих инструментов; нагревательные элементы в печах; детали для самолетов и космических кораблей; оборудование, используемое в радио, телевидении и радарах; перфораторы; металлорежущий инструмент; и подобное оборудование.

Небольшое, но очень важное количество вольфрама используется для изготовления ламп накаливания. Очень тонкая металлическая проволока, из которой состоит нить накала в этих лампах, сделана из вольфрама. Электрический ток проходит по проводу, заставляя его нагреваться и излучать свет. Он не плавится из-за высокой температуры плавления вольфрама.

Соединения

Вероятно, наиболее важным соединением вольфрама является карбид вольфрама (WC). Карбид вольфрама имеет очень высокую температуру плавления 2780 ° C (5000 ° F). Это прочнейший конструкционный материал. Он используется для изготовления деталей электрических цепей, режущего инструмента, металлокерамики и твердого сплава. Кермет – это материал, состоящий из керамики и металла. Керамика – это материал, похожий на глину. Керметы используются там, где в течение длительного времени наблюдаются очень высокие температуры. Например, детали ракетного двигателя или реактивного двигателя могут быть изготовлены из металлокерамики.

Твердый сплав получают путем связывания карбида вольфрама с другим металлом. Продукт очень прочный и сохраняет прочность при высоких температурах. Твердые сплавы используются для резки горных пород и металла. Они могут работать в 100 раз быстрее, чем аналогичные инструменты из стали.

Воздействие на здоровье

Вольфрам не играет существенной роли в здоровье растений, людей или животных. В умеренных количествах он также практически не представляет опасности для здоровья.

Факты о вольфраме, символ, открытие, свойства, использование

Что такое вольфрам

Вольфрам (произношение TUNG-sten ^[2] ), представленный химическим символом или формулой W ^[1] , является твердым, хрупким элементом, принадлежащим к семейству переходных металлов [3] . Встречающийся в природе W представляет собой смесь 5 изотопов с массовыми числами 180, 182, 183, 184 и 186 ^{[1, 3]} . Кроме того, он содержит 33 синтетических радиоактивных изотопа с известным периодом полураспада ^[3] . Не реагирует с водой и кислородом (воздухом) при комнатной температуре. В раскаленном состоянии он образует оксид. Он реагирует с галогенами, но не подвержен действию большинства кислот и оснований ^[9] .

Символ вольфрама

Где это находится

Металл не встречается в природе свободно.Основные руды – вольфрамит и шеелит. В промышленных масштабах его получают путем восстановления оксида вольфрама углеродом или водородом ^[1] . Его добывают в Китае (ведущий производитель в мире), Австрии, Португалии и Боливии ^[21] .

История

Происхождение названия: Название происходит от шведского слова «вольфрам», означающего тяжелый камень ^[1] . Происхождение его химического символа – его более раннее немецкое название, Вольфрам, которое происходит от минерала вольфрамита, из которого он был впервые извлечен ^[2] .

Кто открыл вольфрам: Братья испанские химики Хуан и Фаусто Эльхуяр ^{[1, 2]} .

Когда был обнаружен: Год открытия 1783 ^[1] .

Как это было обнаружено

В 1779 году ирландский химик Питер Вулф исследовал минерал из Швеции и пришел к выводу, что он содержит новый металл, но не выделил его. В 1781 году немецко-шведский химик Вильгельм Шееле исследовал его и выделил из него кислый белый оксид, который, по его наблюдениям, был оксидом нового металла.Наконец, в 1783 году братья Эльхуяр успешно восстановили оксид до металлического вольфрама, нагревая его углеродом в семинарии в Вергаре, Испания ^{[1, 3]} .

Вольфрам

Идентификация вольфрама
Атомный номер	74 [1]
Номер CAS	7440-33-7 [1]
Позиция в таблице Менделеева	Группа	Период	Блок
	6 [1]	6 [1]	d [1]

Где находится вольфрам в Периодической таблице

Свойства и характеристики вольфрама

Общая недвижимость
Атомная масса		183.84 атомные единицы массы [1]
Атомный вес		183,84 [1]
Массовое число		184 [3]
Молярная масса / молекулярная масса		183,84 г / моль [14]
Физические свойства
Цвет / внешний вид		Серебристо-белый [3]
Блеск		Металлик [3]
Точка плавления / замерзания		3414 ° C, 6177 ° F [1]
Точка кипения		5555 ° C, 10031 ° F [1]
Плотность		19.3 г см -3 [1]
Состояние вещества при комнатной температуре (нормальная фаза)		Цельный [1]
Теплопроводность		164 Вт / (м · К) [17]
Электропроводность		18X10 6 [1 / Ом-м)] [17]
Удельная теплоемкость		0,134 Дж / г K [16]
Удельный вес		19.25 [18]
Удельное сопротивление		5,60X10 -8 Ом-м [13]
Твердость (шкала Мооса)		7,5 [27]
Пластичность		Limited / нет [19]
Ковкость		Да [22]
Предел текучести		550 МПа [24]
Прочность на разрыв		100 000–500 000 фунтов на кв. Дюйм [25]
Температурный коэффициент		0.0045 [26]
Химические свойства
Степени окисления / ионный заряд		6, 5, 4, 3, 2, 0 [1]
Воспламеняемость		Да (порошок W) [20]
Магнитные свойства
Магнитный заказ	Парамагнитный [11]

Атомные данные вольфрама (элемент 74)

Валентные электроны	6 [4]
Валентность	+2, +3, +4, +5, +6 [7]
Квантовые числа
– н.	5 [5]
– ℓ	2 [5]
– м ℓ	1 [5]
– м с	+ ½ [5]
Электронная конфигурация (конфигурация благородного газа)	[Xe] 4f 14 5d 4 6s 2 [1]
Кристаллическая структура	Объемно-центрированный кубический [8]
Постоянная решетки	316.52, 316,52, 316,52 м [28]
Атомная структура
– Количество электронов	74 [3]
– Количество нейтронов	110 [3]
– Число протонов	74 [3]
Уровни энергии [3]
– Первый уровень энергии	2
– Второй энергетический уровень	8
– Третий уровень энергии	18
– Четвертый уровень энергии	32
– Пятый энергетический уровень	12
– Шестой уровень энергии	2
Радиус атома
– Атомный радиус	2.18 Å [1]
– Ковалентный радиус	1,50 Å [1]
Электроотрицательность (шкала Полинга)	1,7 [1]
Энергия ионизации (кДжмоль -1 ) [1]	1-й	2-я	3-я	4-я	5-я	6-й	7-я	8-й
	758.764	1553,4	–	–	–	–	–	–

Вольфрамовая электронная конфигурация (модель Бора)

Использует вольфрам

1. Как нити в старом стиле электрических ламп накаливания. В наши дни они мало используются, так как не являются энергоэффективными ^[1] .
2. Легирован другими металлами или сталью для их усиления. Металл и его сплавы находят множество применений при высоких температурах, таких как нагревательные элементы в высокотемпературных печах, электроды для дуговой сварки и т. Д. ^[1] .
3. Твердый карбид вольфрама важен для горнодобывающей, металлообрабатывающей и нефтяной промышленности. Из него также производятся превосходные сверлильные и режущие инструменты ^[1] .
4. В люминесцентном освещении широко используются вольфраматы магния и кальция ^[1] .
5. Изготовление украшений и рыболовного снаряжения ^{[12, 29]} .

Как выглядит вольфрам

Это опасно

Хотя этот элемент считается малотоксичным для человека, вдыхание опасной пыли W может привести к хроническому отравлению, которое может привести к фиброзу легких ^{[3, 10]} .Воздействие может также создавать риск аллергии ^[20] .

Металлический вольфрам

Интересные факты

• Вольфрам – это металл с самой высокой температурой плавления ^[1] .
• Это самый прочный металл, обладающий высочайшей прочностью на разрыв. ^[23] .
• Не ржавеет, не тускнеет и устойчив к царапинам ^[15] !

Изображения вольфрама

Вольфрам (элемент W) Стоимость

Чистый металл продается по цене 11 долларов за каждые 100 грамм, а в больших количествах такое же количество стоит 2 доллара.95 ^[3] .

Список литературы

1. http://www.rsc.org/periodic-table/element/74/tungsten
2. https://education.jlab.org/itselemental/ele074.html
3. https://www.chemicool.com/elements/tungsten.html
4. http://periodictable.com/Properties/A/Valence.al.html
5. http://chemistry-reference.com/q_elements.asp?Symbol=W&language=en
6. https://www.oughttco.com/what-is-valence-or-valency-606459
7. https: // www.thinkco.com/what-is-valence-or-valency-606459
8. https://www.webelements.com/tungsten/crystal_structure.html
9. http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/10496/reactions/74.htm
10. https://patient.info/doctor/tungsten-poisoning
11. https://physics.stackexchange.com/questions/102463/is-it-possible-to-detect-fake-tungsten-aka-wolfram-gold-bars-with-a-strong-magne
12. https://www.larsonjewelers.com/
13. https: // гипертекст.ru / fact / 2004 / DeannaStewart.shtml
14. http://www.noblemind.com/search.exe?keyword=Tungsten+Molar+Mass&var=2
15. https://www.overstock.com/guides/tungsten-rings-fact-sheet/
16. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Tables/sphtt.html
17. https://www.plansee.com/en/materials/tungsten.html
18. https://www.reade.com/reade-resources/reference-educational/reade-reference-chart-particle-property-briefings/25-specific-gravity-table-metals-minerals-ceramics-substance
19. https: // www.sciencedirect.com/science/article/pii/S09317312704
20. http://pt.chemicalstore.com/W%20-%20Tungsten.html
21. https://mineralseducationcoalition.org/elements/tungsten/
22. https://study.com/academy/lesson/what-is-tungsten-definition-properties-uses.html
23. https://www.linkedin.com/pulse/what-strongest-hardest-metals-mike-m-/
24. http://www.goodfellow.com/E/Tungsten.html
25. https://www.tungsten.com/materials/tungsten/
26. http: // гиперфизика.phy-astr.gsu.edu/hbase/Tables/rstiv.html
27. https://www.jewelrynotes.com/the-mohs-scale-of-hardness-for-metals-why-it-is-important/
28. http://periodictable.com/Properties/A/LatticeConstants.html
29. https://www.tacklewarehouse.com/Tungsten_Bullet_Weights/catpage-TTTB.html

Цена на вольфрам, появление, добыча и использование

Цена, возникновение, добыча и применение вольфрама

Вольфрам [vɔlfram] – химический элемент с символом элемента W и атомным номером 74.Относится к переходным металлам, в периодической таблице находится в 6. Подгруппе (группа 6) или группе хрома. Вольфрам – это белый глянцевый тяжелый металл с высокой плотностью, хрупкий в чистом виде. У него самая высокая точка плавления и вторая по величине точка кипения среди всех чистых металлов. Поэтому его самое известное применение – это нить накаливания в лампах накаливания.

Уже в 16. Минералог Георгиус Агрикола из Фрайбергера описал наличие минерала в оловянных рудах Саксонии, что значительно затруднило извлечение олова путем шлакования оловянной фракции.Компонент названия «Волк» происходит от этого свойства, так как минерал «съедал» оловянную руду, как волк. Было ли это вольфрамом, до сих пор остается спорным, поскольку это говорит о «легкости» минерала. Он назвал минерал lupi spumum , что в переводе с латыни означает «волчья пена». Позже он был назван Wolfram, от mhd. R.A.M «Сажа, грязь», так как черно-серый минерал легко измельчается и напоминает сажу. Его химический символ W происходит от вольфрама.

Общее слово в английском, итальянском и французском языках Tungsten происходит от Tung Sten (швед. «Тяжелый камень»).Это не означало, что сам Вольфрам (шведский Volfram ), но вольфрамат кальция называется. В этом 1781 году немецко-шведский химик Карл Вильгельм Шееле признал доселе неизвестную соль. Чистый вольфрам был впервые произведен в 1783 году испанскими братьями Фаусто Хуаном Хосе Эльхуяром (которые работали под руководством Шееле) путем восстановления триоксида вольфрама, который получают из вольфрамита.

происшествие

Металлический вольфрам, также называемый вольфрамитом

Содержание вольфрама в земной коре составляет около 0,0001 г / т или 0,0064 процента по весу (значение Кларка).Пока что металл не удалось доказать в природе (в чистом виде). “Доклады Академии Наук” в России опубликовали отчет о твердом вольфраме в 1995 году, но он не был изучен “Комиссией по новым минералам, номенклатуре и классификации” IMA (CNMNC). Известны некоторые минералы, особенно оксиды и вольфраматы. Наиболее важными вольфрамовыми рудами являются вольфрамит (Mn, Fe) WO ₄ и шеелит CaWO ₄ . Существуют также другие минералы вольфрама, такие как Stolzit PbWO ₄ и Tuneptit WO ₃ · H ₂ O.

Самые крупные месторождения находятся в Китае, Перу, США, Корее, Боливии, Казахстане, России, Австрии и Португалии. Вольфрамовые руды также можно найти в Рудных горах. Безопасные и вероятные мировые месторождения в настоящее время составляют 2,9 миллиона тонн чистого вольфрама.

Самое крупное известное месторождение вольфрама в Европе находится в Felbertal в Высоком Тауэрне (штат Зальцбург в Австрии).

Продвижение по всему миру

В 2006 году мировое производство чистого вольфрама составило 73 единицы.300 тонн. Безусловно, крупнейшим производителем вольфрама является Китай. Здесь производится более 80% производимого в мире вольфрама. Страны с наибольшим производством вольфрама (2006 г.):

Рейтинг	Страна	Поставка (т / год)
1	Китай	62,000
2	Русский Фёд.	4.500
3	Канада	2.500
4	Австрия	1,350
5	Португалия	900
6	Северная Корея	600
7	Боливия	530
8	другие страны	900

Продвижение в Австрии

В Австрии шеелит вольфрамовой руды был впервые обнаружен в 1815/16 году на золотом месторождении Шельгаден в муниципалитете Мур (штат Зальцбург).В результате во многих трещинах Высокого Тауэрна были обнаружены красивые кристаллы шеелита, иногда размером в несколько сантиметров. Практического применения все эти находки не имели. Крупное месторождение в Felbertal пока оставалось неоткрытым.

В 1950 году стало известно, что большое количество шеелита появилось в магнезитовом месторождении на реке Ванглальм около Ланерсбаха / Тукс (Тироль) в тылу Циллерталь, которое добывалось с 1927 года. Это был крупный шеелит, сросшийся с магнезитом и кварцем. .В последующие годы было извлечено около 10.000 тонн руды со средним содержанием оксида вольфрама 1,8%, что представляет собой уникальное в мире высокое качество. Из-за низкой рыночной цены добыча вольфрама была остановлена ​​в конце 1960-х годов, но возобновлена ​​в 1971 году и продолжалась до закрытия магнезитового рудника в 1976 году.

1967 г. был в конечном итоге обнаружен крупнейшим шеелитворкомменом Европы в районе Фельбертала. Куски руды, присутствующие в потоках, отслеживались с помощью УФ-излучения (шеелитовые флуоресцентные лампы).Сложные геологоразведочные работы в высокогорной местности (самый высокий участок добычи на Брентлинге в 2100 году на уровне моря) начались в 1971 году, первоначально наземная добыча была зафиксирована в Фельбертале в 1976 году (с 1979 года также подземная добыча, открытая разработка – 1986 год). С начала 1993 г. до середины 1995 г. добыча была временно приостановлена ​​из-за низкой рыночной цены вольфрама.

Вольфрамерц из Фельбертала перерабатывается в соседнем Миттерзилле. Отсюда шеелитовый концентрат попадает в Санкт-Мартин в Сульмтале (Штирия).Вольфрамовая хижина была построена на месте подземной бурой угольной шахты 1976 года в Пельфинг-Бергла, где с 1977 года из концентратов из нескольких стран производились оксид вольфрама, металлический вольфрам и порошок карбида вольфрама.

Наиболее важными немецкими переработчиками являются HC Starck и Longyear GmbH .

Извлечение и представление

Вольфрам не может быть получен восстановлением углем из оксидных руд, так как образуется карбид вольфрама.

При добавлении аммиачного раствора образуется комплекс, называемый паравольфрамат аммония (APW). Его отфильтровывают и затем преобразуют в относительно чистый триоксид вольфрама при 600 ° C. Оксид вольфрама (VI) (WO ₃ ), который восстанавливается до стального серого вольфрама при 800 ° C в атмосфере водорода:

При этом образуется серый вольфрамовый порошок, который обычно прессуется в формах и электрически спекается в стержни. При температурах выше 3400 ° C компактный металлический вольфрам можно плавить в специальных электропечах с восстановительной водородной атмосферой (процесс зонной плавки).

Недвижимость

Физические свойства

Вольфрам – это блестящий белый металл, который можно растягивать в чистом виде, он обладает высокой твердостью, плотностью и прочностью. Плотность практически такая же, как у золота, твердость по Бринеллю 250 HB, предел прочности на разрыв 550-620 Н / мм ² (мягкий) до 1920 Н / мм ² (твердый). Металл существует в стабильной объемно-центрированной кубической α-модификации с шагом плоскости решетки (= постоянной решетки) 316 пм при комнатной температуре.Такой тип кристаллической структуры часто называют типом вольфрама. С другой стороны, с метастабильной β-модификацией вольфрама as (искаженной объемно-центрированной кубической структурой), это богатый вольфрамом оксид W ₃ O.

Вольфрам после углерода имеет температуру 3422 ° C, которая занимает второе место по температуре плавления среди всех химических элементов. Температура кипения 5555 ° C превосходит только редкометалльный рений с 5596 ° C на 41 К.

Металл – сверхпроводник с температурой перехода 15 мК.

Химические свойства

Вольфрам – это химически очень стойкий металл, который практически не подвергается воздействию плавиковой кислоты и царской водки (по крайней мере, при комнатной температуре). Растворяется в смесях фтористоводородной и азотной кислот и в расплавленных смесях нитратов и карбонатов щелочных металлов.

изотоп

Вольфрам известен как 33 изотопа и 5 основных изомеров. В природе встречается 5 изотопов ¹⁸⁰ Вт, ¹⁸² Вт, ¹⁸³ Вт, ¹⁸⁴ Вт и ¹⁸⁶ Вт.Изотоп вольфрама ¹⁸⁴ Вт имеет наибольшую частоту. Все 5 природных изотопов долгое время считались стабильными. Только в 2004 году в эксперименте CRESST в Лаборатории националь-дель-Гран-Сассо удалось доказать, что изотоп был вторичным результатом поиска темной материи ¹⁸⁰ W подвержен альфа-распаду. Период полураспада составляет 1,8 триллиона лет, поэтому этот распад не может быть обнаружен в обычных лабораторных условиях. Радиоактивность этого природного изотопа настолько мала, что ею можно пренебречь для всех практических целей.Напротив, искусственные радиоактивные изотопы вольфрама имеют короткие периоды полураспада от 0,9 мс ¹⁸⁵ Вт до 121,2 суток при ¹⁸¹ Вт

Использование

Наиболее важное применение вольфрама связано с его высокой температурой плавления в осветительной промышленности в качестве нити накала в лампах накаливания и в качестве электрода в газоразрядных лампах и электронных лампах.

В лампах используется тот факт, что электропроводность вольфрама значительно ниже, чем у проводящих металлов меди и алюминия.В результате тонкая вольфрамовая нить накаливания нагревается до тех пор, пока не начинает светиться, а более толстые выводы из проводящих металлов почти не нагреваются.

Его второе значение в качестве легирующего металла в металлургии железа. Он образует карбиды вольфрама в инструментальных сталях, которые увеличивают вторичную твердость.

Благодаря высокой плотности используется для балансировки грузов и защиты от излучения. Хотя его плотность и, следовательно, экранирующий эффект намного выше, чем у свинца, он реже используется в качестве свинца для этой цели, поскольку он дороже и сложнее в обработке.Кроме того, из-за высокой плотности вольфрама в некоторых армиях бронебойные боеприпасы используются с сердечником из карбида вольфрама вместо более дешевого, но радиоактивного и токсичного обедненного урана. Во время Второй мировой войны Вольфрам сыграл важную роль при постройке немецкого танка-гранатомета 40, имевшего вольфрамовый сердечник. В будущем боеприпасы с вольфрамовым сердечником от новой бронетранспортера Puma будут использоваться для замены куницы.

Благодаря своей высокой коррозионной стойкости вольфрам также может использоваться в качестве материала для оборудования на химических заводах.Однако из-за плохой обрабатываемости вольфрама (вольфрам можно сваривать только лазером или электронным лучом) этот вариант осуществления используется редко. То же самое относится и к возможному применению в области медицинских технологий.

В физиологии, особенно в нейрофизиологии, вольфрамовые микроэлектроды используются для внеклеточных записей.

Кроме того, электроды для сварочных процессов изготавливаются из вольфрама. Например, при контактной сварке, особенно при сварке таких материалов, как медь, бронза или латунь.Также при универсальной сварке TIG (вольфрам в инертном газе) электрод изготавливается из вольфрама или его сплава. Эти электроды не плавятся в процессе сварки. Дуга горит как плазма в защитном газе между электродом и деталью. Наполнитель поставляется отдельно в виде стержней.

В спорте Wolfram используется для производства высококачественных стволов для дротиков, в стрельбе из лука из него делают наконечники для специальных стрел, а для уменьшения сопротивления воздуха были временно изготовлены наконечники молотов для уменьшения сопротивления воздуха и радиуса вращения. вольфрам.Кроме того, вольфрамовые пластины используются в качестве дополнительных грузов в формуле 1 для достижения предписанного минимального веса автомобилей формулы 1 (включая масло, тормоза и охлаждающую жидкость, а также водителей в гоночной форме и шлеме) 620 кг (по состоянию на : 2010). Также в парусном спорте какое-то время использовались килевые бомбы больших гонщиков. Водонепроницаемость значительно снижается за счет большей плотности по сравнению с обычными материалами, такими как свинец или чугун. Точно так же в теннисе уже есть головорезы, в каркас из углеродного волокна которых встроены вольфрамовые волокна.Таким образом можно дополнительно стабилизировать определенные области рамы ракетки для повышения точности игры.

При ловле нахлыстом нимфы и стримеры (приманка, ловимая под водой) утяжеляются вольфрамовыми бусинами, которые протыкают и надевают на стержень крючка, чтобы они ныряли быстрее и глубже.

Струны музыкальных инструментов иногда наматывают вольфрамом, чтобы увеличить их вес и тем самым уменьшить высоту звука.

Вольфрам также используется в рентгеновской диагностике в качестве материала мишени для анода.Линии – и характеристического рентгеновского излучения составляют 59 кэВ и 67 кэВ.

В сканирующей туннельной микроскопии в качестве материала наконечника зонда часто используется вольфрам.

С начала 21 века карбид вольфрама, ошибочно называемый вольфрамом, также используется в ювелирных изделиях (украшения из вольфрама), например. Б. кольца обработаны. Это очень легко определить по твердости и плотности. WC имеет твердость по Моосу 9,5, вольфрам только 7,5. Пока что все ювелирные детали на рынке сделаны из карбида вольфрама.

физиология

Вольфрам считается положительным биоэлементом анаэробных бактерий типа Eubacterium acidaminophilum , используемых и включенных в качестве кофактора в некоторые ферменты. E. acidaminophilum – это бактерия, ферментирующая аминокислоты, которая использует вольфрам в составе ферментов формиатдегидрогеназы и альдегиддегидрогеназы. В этих организмах вольфрам заменяет молибден, потому что он гораздо чаще встречается в их естественной среде (вулканические жерла на морском дне).

токсикология

Согласно современным данным, вольфрам и его соединения физиологически безвредны. Рак легких у рабочих на предприятиях по производству или переработке цементированного карбида объясняется присутствием кобальта.

На животной модели было обнаружено, что наибольшее количество перорально принимаемых соединений вольфрама быстро выводится с мочой. Небольшая часть вольфрама попадает в плазму крови, а оттуда в эритроциты.Затем он откладывается в почках и в костной системе. Через три месяца после приема большая часть очень небольшого количества вольфрама, усваиваемого организмом, обнаруживается в костях.

2003 было идентифицировано с 16 в 1997 году с XNUMX у детей, страдающих лейкемией, и с девятью детьми, также с раком крови в Сьерра-Виста / Аризона, два так называемых кластера рака – локальная область с уровнем заболеваемости раком выше среднего. В обоих местах питьевая вода имеет необычно высокие концентрации вольфрама.Значительно повышенные концентрации вольфрама были обнаружены в моче населения. Оба места известны наличием вольфрамовых руд. Однако в последующих однолетних исследованиях Центра по контролю за заболеваниями (CDC) не было обнаружено прямой связи между болезнями, вызванными вольфрамом, и лейкемией. Вольфрам не проявил канцерогенных эффектов ни в одной тестовой процедуре, и в других частях Невады не было обнаружено никаких других кластеров рака с такими же высокими уровнями вольфрама в моче населения.

Указания по технике безопасности

В виде порошка или пыли он легко воспламеняется, негорючий в компактной форме.

Подключения

Оксид

Вольфрам образует несколько оксидов. Между первоначальным членом:

• Оксид вольфрама (VI) WO ₃ – лимонно-желтый

и последний член:

• Оксид вольфрама (IV) WO ₂ – коричневый

Есть ли другие промежуточные оксиды?

• W ₁₀ O ₂₉ сине-фиолетовый, диапазон гомогенности WO _2,92 -ГДЕ _2,88
• W ₄ O ₁₁ красно-фиолетовый, диапазон однородности WO _2,76 -ГДЕ _2,73
• W ₁₈ O ₄₉ , ГДЕ _2,72
• W ₂₀ O ₅₀ , ГДЕ _2,50

Прочие соединения

• Вольфрамат натрия Na ₂ WO ₄
• Вольфрамат циркония ZrW ₂ O ₈ показывает аномалию при нагревании.
• Вольфрамовая бронза M _x WO ₃ ; M = щелочной металл, щелочноземельный металл, лантаноид, прибл. 0,3
• Вольфрамат кальция CaWO ₄ известен как минерал под названием шеелит.
• Карбид вольфрама WC – чрезвычайно твердый металлоподобный состав. Также существует карбид Дивольфрама W ₂ C.
• Гексафторид вольфрама WF ₆
• Вольфрамат свинца PbWO ₄
• Дисульфид вольфрама WS ₂ Использование в качестве сухой смазки (аналогично MoS ₂ )

Использование компаундов

Карбид вольфрама используется в качестве отражателя нейтронов в ядерном оружии для уменьшения критической массы.Карбиды вольфрама (твердый металл) используются при обработке материалов из-за их высокой твердости.

Вольфраматы используются для пропитки тканей с целью придания им огнестойкости.

Вольфрамовые краски используются в живописи, а также в керамической и фарфоровой промышленности.

Вольфрамат свинца используется как современный сцинтиллятор в физике элементарных частиц.

Общие
Имя, символ, атомный номер	Вольфрам, Вт, 74
Серия	Переходные металлы
Группа, период, блок	6, 6, д
Внешний вид	серо-белый, блестящий
Номер CAS	7440-33-7
Массовая доля земной оболочки	64 стр. / Мин.
Атомный
атомная масса	183,84 u
Атомный радиус (вычисленный)	135 (193) пп.
Ковалентный радиус	162 вечера
электронная конфигурация	[Xe] 4f 14 5d 4 6s 2
1.ионизация	770 кДж / моль
2. ионизация	1700 кДж / моль
Физически
Физическое состояние	фиксированный
кристаллическая структура	кубическая с телом
плотность	19,3 г / см 3 (20 ° C)
Твердость по Моосу	7,5
магнетизм	парамагнитный (= 7,8 10 −5 )
точка плавления	3695 К (3422 ° С)
точка кипения	5828 К (5555 ° С)
Молярный объем	9,47 · 10 −6 м 3 / моль
Теплота испарения	824 кДж / моль
теплота плавления	35,4 кДж / моль
скорость звука	5174 м / с
Удельная теплоемкость	138 Дж / (кг · К)
Электропроводность	18,52 · 10 6 А / (В · м)
теплопроводность	170 Вт / (м · К)
Химическая промышленность
степени окисления	6 , 5, 4, 3, 2
нормальный потенциал	−0,119 В (WO 2 + 4H + + 4e – → W + 2H 2 O)
электроотрицательность	2,36 (шкала Полинга)
изотоп
изотоп NH т 1/2 ZA ZE (МэВ) ZP 178 Вт {Син.} 21,6 д ε 0,091 178 Ta 179 Вт {Syn.} 37,05 мин ε 1,060 179 Ta 180 Вт 0,13% 1,8 · 10 18 а α 2,516 176 Hf 181 Вт {Syn.} 121,2 д ε 0,188 181 Ta 182 Вт 26,3% Прочный 183 Вт 14,3% Прочный 184 Вт 30,67 % Прочный 185 Вт {Син.} 75,1 д β – 0,433 185 Re 186 Вт 28,6% Прочный 187 Вт {Syn.} 23,72 вечера β – 1,311 187 Re 188 Вт {Syn.} 69,4 д β – 0,349 188 Re
Свойства ЯМР
Отжим γ в рад * T −1 · с −1 E r ( 1 H) f L с комментариями W = 4,7 T в МГц 183 Вт 1/2 1,128 · 10 7 1,07 · 10 −5 4 166 90 274
Указания по технике безопасности
Порошок для маркировки опасных веществ GHS

Фразы опасности H и P H: 228EUH: нет ставок EUH P: 210-240-241-280-370 + 378 Gefahrstoffkennzeichnung

легкий- легковоспламеняющийся

(ф)

Порошок R- и S-фразы R: 11S: 43

Цена на вольфрам

Диаграмма Wolfram 2009-2012

Цены на вольфрам -> Стратегические цены на металлы

вольфрам – База данных Elements

Таблица Менделеева -> вольфрам
вольфрам Детали

вольфрам Символ: W

вольфрам Атомный номер: 74

вольфрам Атомный вес: 183.85

Что такое вольфрам?

Вольфрам (атомный номер 74, символ W) – это металл и химический элемент, открытый в 1781 году шведским минералогом и химиком Торберном Бергманом. Впервые этот элемент был выделен в 1783 году. Фаусто Эльхуяр и Хуан Хосе Эльхуяр выделили вольфрам из вольфрамита.

Свойства и радиоизотопы
Вольфрам имеет высокую температуру плавления и имеет серебристо-белый цвет. Это блестящий металл с высокой плотностью и прочностью.Он устойчив к воздействию щелочей, кислот и кислорода и реагирует с щелочными растворами. Элемент имеет низкое давление пара, высокую температуру плавления 6170 F (3410 ° C) и сероватый в виде порошка. Он обладает хорошей коррозионной стойкостью и пластичен. Вольфрам содержит 30 синтетических радиоизотопов, и W-187, W-178, W-188, W-185 и W-181 являются наиболее стабильными. Элемент имеет объемно-центрированную кубическую структуру и реагирует с щелочными металлами. Он тверд при комнатной температуре и обладает парамагнитными свойствами.

Происхождение, полезные ископаемые и основные производители
Вольфрам встречается в различных минералах, включая губнерит, ферберит, шеелит и вольфрамит. Есть несколько вольфрамсодержащих минералов, таких как русселлит, биллювайзит и ферберит. Биллуайзит, например, находится в Гималаях и содержит редкие элементы, такие как вольфрам, тантал, ниобий и сурьму. Штольцит встречается в Чешской Республике вместе с такими минералами, как миметит, пироморфит и англезит.Основными производителями вольфрама являются Канада, Боливия и Австрия. Другие производители включают Россию, Португалию и Китай, с годовым объемом мирового производства около 61 000 тонн.

Коммерческие приложения
Этот металл имеет ряд химических и коммерческих применений. Он используется для производства люминесцентных ламп, керамической глазури, балласта хвоста и балластных килей, противовесов и рентгеновских трубок. Его соединения используются для изготовления токарных и горных инструментов, дисковых пил, сверл, ножей и других инструментов и оборудования для строительства, горнодобывающей, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности.Из металла делают украшения и украшения. Сплавы широко используются, особенно в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Ракеты и компоненты для космических кораблей и печей также производятся из вольфрама. Тяжелые сплавы получают путем объединения вольфрама с такими элементами, как кобальт, железо, никель и другими. Металл легируется сталью для изготовления сопел и режущих инструментов. Сплавы используются в военной промышленности для изготовления ракет и гранат. Одно из его соединений, карбид вольфрама, используется в горном оборудовании, режущем инструменте и буровых долотах.Соединения вольфрама, содержащие магний и кальций, используются для производства люминесцентных ламп.

Опасности для окружающей среды и здоровья
Вольфрам не представляет опасности для окружающей среды, и о хронических последствиях для здоровья не сообщалось. Побочные эффекты включают раздражение кожи и глаз, зуд, шелушение и покраснение, а также раздражение слизистой оболочки и легких. Важно знать правила безопасного обращения и гигиены. Соединения вольфрама обладают высокой токсичностью.Элемент образует различные соединения, включая селениды, сульфиды, оксиды и йодиды. Другие соединения включают бромиды и хлориды, такие как трихлорид вольфрама, декахлорид дитольфрама и гексахлорид вольфрама. Элемент также образует карбонилы и теллуриды.

Вы можете перейти по ссылке на эту страницу , используя приведенный ниже код:

вольфрам – Периодическая таблица

Периодическая таблица | банки

---

© ElementsDatabase.com 2015 г. | Конфиденциальность | О нас | Контакт

Металл, свойства, факты, соединения, применение

Что такое вольфрам?

Вольфрам – это химический элемент или прочный серебристый переходный металл группы 6 (VIB) периодической таблицы с символом W и атомным номером 74.Из-за своей твердости он используется для изготовления стали и ламп накаливания. Символ вольфрама происходит от имени Вольфрам, которое до сих пор используется в некоторой литературе. Свойства вольфрама и молибдена очень похожи, но химический состав этих двух металлов немного отличается. Он имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов и второй после углерода среди всех элементов таблицы Менделеева. Вольфрам помещен в d-блок современной таблицы Менделеева с членами группы хрома и молибдена.

Открытие вольфрама

Минерал вольфрам (шведский тяжелый камень CaWO ₄ ) был изучен в 1751 году Кронштедтом. В 1981 году Карл Вильгельм Шееле открыл новый оксид этого минерала. Два года спустя испанские химики Хосе и Фаусто Эльхуяр (два брата) выделили тот же оксид из минерала, известного как вольфрамит. Они выделили металлический вольфрам реакцией восстановления углерода древесным углем. Символ металла W происходит от названия Wolfram.

Свойства вольфрама

Атомный номер вольфрама 74 и электронная конфигурация [Xe] 4f ¹⁴ 5d ⁴ 6s ² .Это последний металл в третьей переходной серии, в которой все d-электроны участвуют в металлических связях. Металл очень твердый, тугоплавкий и относительно инертный из-за защитного оксидного слоя. Он образует обычно металлическую объемно-центрированную кубическую кристаллическую решетку, подобную молибдену. Металлы Cr, Mo и W входят в группу VI периодической таблицы. Следовательно, обычная степень окисления или состояние вольфрама составляет +6 (VI).

Свойства вольфрама
Атомный номер	74
Электрон на оболочку	2, 8, 18, 32, 12, 2
Электронная конфигурация	[Xe] 4f 14 5d 4 6s 2
Блок	d-блок
Период	период 6
Группа	группа 6
Атомный вес	183.84
Температура плавления	3695 К (3422 ° С, 6192 ° F)
Температура кипения	6203 К (5930 ° С, 10706 ° F)
Плотность	19,3 г / см 3
Молярная теплоемкость	24,27 Дж моль -1 K -1
Удельное электрическое сопротивление	52,80 нОм · м
Атомный радиус	139 вечера
Ковалентный радиус	162 ± 19 часов
Кристаллическая структура	объемно-центрированная кубическая (ОЦК)
Химические свойства
Общее число окисления	+6
Электроотрицательность	Шкала Полинга: 2.36
Энергия ионизации (кДж / моль)	1-й	2-я
	770	1700

Где находится вольфрам

Вольфрам встречается в природе в основном в виде вольфрамита, Fe (Mn) WO ₄ , и шеелита или вольфрамата кальция, CaWO ₄ . Основные запасы металла в Китае, США, Южной Корее, Боливии, Португалии, России.

Изотопы вольфрама

Металлический вольфрам имеет четыре природных изотопа ( ¹⁸² Вт, ¹⁸³ Вт, ¹⁸⁴ Вт и ¹⁸⁶ Вт) и один радиоактивный изотоп ( ¹⁸⁰ Вт).Радиоактивный изотоп металла очень долго живет. Все пять изотопов радиоактивного распада в результате ядерной реакции образуют гафний. Наблюдаются еще 30 радиоактивных изотопов металла. Их можно получить с помощью различных типов ядерных реакций.

Производство вольфрамового порошка из вольфрамита

Концентрированная руда вольфрамоподобного вольфрамита обжигается на воздухе с карбонатом натрия или плавленым гидроксидом натрия (NaOH). Вольфрамовая кислота натрия экстрагируется водой и обрабатывается водой.Осажденную вольфрамовую кислоту нагревают до получения WO ₃ . Чистый металл W получают восстановлением оксида металла цинком, алюминием или водородом. Металлы Mo и W имеют очень высокие температуры плавления и первоначально получают в виде порошка. Он превращается в массивное состояние путем сжатия под водородом при высоких температурах.

Химические соединения

По химическому составу вольфрам близок к молибдену. Наиболее распространенная и стабильная степень окисления металла +6, но состояния +5 и +4 также стабильны.Сильные восстановительные свойства металла не встречаются до состояний +3 и +2. Оксиды, фториды, оксикислоты образуются в разных степенях окисления.

Оксид вольфрама

Желтый WO ₃ является конечным продуктом нагревания других соединений вольфрама на воздухе. Не растворяется в кислотах. WO ₃ , 2H ₂ O образуется в сильнокислой среде. Она называется вольфрамовой кислотой, но это не гидратированная кислота. Несколько низших оксидов, таких как WO ₂ , были получены восстановлением триоксида водородом.Кислотная природа оксидов уменьшается с уменьшением степени окисления.

Галогениды вольфрама

Гексагалогениды металла получают прямым соединением. Бесцветный фторид типа WF ₆ более стабилен. Он довольно реакционноспособен и легко реагирует с кислородом и влагой с образованием оксогалогенида и HF. WBr ₆ нестабилен, разлагается при слабом смачивании. Оксогалогениды металла бывают двух типов

• WOX ₄ (X = F, Cl, Br): Они представляют собой летучие твердые ковалентные соединения, гидролизованные с получением WO ₃ .
• WO ₂ X ₂ (X = F, Cl, Br, I): желтый цвет WO ₂ Cl ₂ разлагается выше 200 ° C с образованием WO ₃ и красного WOCl ₄ .

Петагалогениды металлического вольфрама известны. Желтый галогенид, такой как WF ₅ , образуется при восстановлении WF ₆ при температуре от 500 до 800 ° C. При температуре выше 30 ° C происходит диспропорциональная реакция желтого твердого вещества между WF ₄ и WF ₆ . Тетрафторид металла образуется при восстановлении гексафторида бензолом или другими углеводородами.Это нелетучее химическое соединение красно-коричневого цвета.

Кластеры галогенида вольфрама

Нижняя степень окисления вольфрама нестабильна и сильно восстанавливается по своей природе. Металл образует только WCl ₃ и WBr ₃ в степени окисления +3. W (II) совершенно нестабилен. Комплексный галогенид W (II) относится к типу W ₆ X ₁₂ (где X = хлор, бром, йод). Он образует кластерные соединения, такие как (W ₆ X ₈ ) ⁺⁴ X ₄ ^– .Нулевая степень окисления наблюдается в карбонильных комплексах типа W (CO) ₆ .

Аналитические реакции

При добавлении соляной кислоты к вольфрамату осаждается гидратированная вольфрамовая кислота. При нагревании белый осадок вольфрамовой кислоты становится желтым. Это может быть подтверждено нагреванием осадка с Zn и HCl или SnCl ₂ , когда образуется синий осадок. Вольфраматы осаждаются в виде вольфрамата бензидина из разбавленной 0,1 н. Серной кислоты. Осадок поджигают согласно WO ₃ и взвешивают.При шкале pH от 7 до 8 вольфраматы могут осаждаться как BaWO ₄ .

Из чего вольфрам используется для

• Чистый металлический вольфрам используется для изготовления нитей старых электрических ламп или лампочек и антикатодов в рентгеновских трубках.
• Вольфрам – важный легирующий металл для быстрорежущих инструментов из-за своей твердости. Он образует несколько очень твердых сплавов, таких как сателлит (кобальт, хром и вольфрам) и металл Widia (WC + 10 процентов меди).
• Сульфид соединения W (IV), используемый в высокотемпературных смазках и вольфраматах кальция / магния, широко используется в люминесцентном освещении.Оксидная форма, такая как WO ₃ , используется в качестве химического катализатора на электростанциях. Он превращает оксид азота в азот и воду в присутствии аммиака.
• Из-за твердости карбид вольфрама (WC) является важным карбидом металла для горнодобывающей и нефтяной промышленности. Он используется для изготовления различных видов высокоскоростного режущего инструмента. Его можно приготовить путем смешивания порошка вольфрама и порошка углерода при температуре 2200 ° C.

Биологическая роль вольфрама

Вольфрам – единственный элемент в третьей переходной серии, который действует в биологической системе.Белок, содержащий металл, встречается редко и в основном встречается у термофильных анаэробов. Это также происходит в нескольких ферментах с молибденом. Режим биологической функции вольфрамового центра переходного металла в ферментах заключается в оксопереносе W (VI) на субстрат.

История вольфрама, самого прочного природного металла на Земле

Имея предел прочности на разрыв 1510 мегапаскалей, мы теперь знаем, что вольфрам – самый прочный металл природного происхождения на Земле.

Сегодняшняя инфографика от компании Almonty Industries, производителя вольфрама, раскрывает историю вольфрама.

Интересно, что инфографика показывает, что, несмотря на силу вольфрама, большая часть цивилизации жила без какого-либо практического использования металла. Это потому, что вольфрам не был официально открыт до 18 века – хотя, как вы увидите, он был занозой для металлургов на протяжении многих веков до этого.

С небес

Как и все элементы с атомным номером выше железа, вольфрам не может быть создан ядерным синтезом в таких звездах, как наше Солнце.

Считается, что вольфрам образуется в результате взрывов массивных звезд. Каждый взрыв сверхновой имеет такое количество энергии, что эти вновь созданные элементы выбрасываются с невероятной скоростью 30 000 км / с, или 10% скорости света – и вот как они рассеиваются по Вселенной.

Взрывы сверхновых происходят не часто – в результате на каждые 1 000 000 граммов земной коры приходится всего 1,25 грамма вольфрама.

Необычная история

В периодической таблице вольфрам указан под буквой «W».Это потому, что два названия одного и того же металла фактически возникли одновременно.

«Вольфрам»

WOLFRAM: происходит от немецких слов WOLF (английский: волк) и средневерхненемецкого слова RAM (английский: грязь).

В средние века добытчики олова в Германии жаловались на минерал (вольфрамит), который сопровождал оловянную руду и снижал выход олова при плавке.

Считалось, что вольфрамит был длинноватым, похожим на волосы «волком», который пожирал олово.Вольфрамит преследовал металлургов на протяжении многих веков, пока не был открыт вольфрам и не были разработаны надлежащие методы борьбы с тяжелым металлом.

«Вольфрам»

TUNGSTEN: происходит от шведских слов TUNG (английский: тяжелый) и STEN (английский: камень) из-за его плотности

Шеелит, другая важная вольфрамовая руда, была обнаружена в железном руднике в Швеции в 1750 году.

Он вызвал интерес своей невероятной плотностью, поэтому был назван «тяжелым камнем».

Дискавери

Металл был обнаружен испанским дворянином Хуаном Хосе Д’Элхуяром, который в конечном итоге синтезировал вольфрам из вольфрамита и шеелита, что показало, что они оба являются минералами из одного и того же нового элемента.

История использования вольфрама

Открытия в области использования вольфрама можно легко связать с четырьмя областями: химикаты, сталь и суперсплавы, нити и карбиды.

1847: Соли вольфрама используются для изготовления цветного хлопка, а также для изготовления огнестойкой одежды для театральных и других целей.

1855: Изобретен бессемеровский процесс, позволяющий массовое производство стали. В то же время в Австрии производятся первые вольфрамовые стали.

1895: Томас Эдисон исследовал способность материалов флуоресцировать при воздействии рентгеновских лучей и обнаружил, что вольфрамат кальция является наиболее эффективным веществом.

1900: Быстрорежущая сталь, особая смесь стали и вольфрама, экспонируется на Всемирной выставке в Париже.Он сохраняет свою твердость при высоких температурах, идеально подходит для использования в инструментах и ​​механической обработке.

1903: Нити накала в лампах и лампах были первым применением вольфрама, в котором использовались его чрезвычайно высокая температура плавления и его электрическая проводимость. Единственная проблема? Ранние попытки показали, что вольфрам слишком хрупкий для широкого использования.

1909: Уильям Кулидж и его команда в General Electric в США успешно открыли процесс создания пластичных вольфрамовых нитей с помощью подходящей термической обработки и механической обработки.

1911: Процесс Кулиджа коммерциализирован, и за короткое время по всему миру распространились вольфрамовые лампочки, оснащенные пластичной вольфрамовой проволокой.

1913: Нехватка промышленных алмазов в Германии во время Второй мировой войны заставляет исследователей искать альтернативу алмазным штампам, которые используются для волочения проволоки.

1914: «Некоторые военные эксперты союзников считали, что через шесть месяцев у Германии будут исчерпаны боеприпасы.Вскоре союзники обнаружили, что Германия наращивает производство боеприпасов и на какое-то время превышает производство союзников. Отчасти это изменение произошло из-за того, что она использовала вольфрамовую быстрорежущую сталь и режущие инструменты из вольфрама. К горькому изумлению британцев, вольфрам, используемый таким образом, как выяснилось позже, поступал в основном из их корнуоллских рудников в Корнуолле ». – От K.C. Книга Ли 1947 года «Вольфрам»

1923: Немецкая компания по производству электрических ламп подает патент на карбид вольфрама или твердый металл.Его получают путем «склеивания» зерен очень твердого монокарбида вольфрама (WC) в связующей матрице из прочного металлического кобальта путем жидкофазного спекания.

Результат изменил историю вольфрама: материала, сочетающего в себе высокую прочность, ударную вязкость и высокую твердость. На самом деле карбид вольфрама настолько твердый, что единственный природный материал, который может поцарапать его, – это алмаз. (Карбид сегодня является наиболее важным применением вольфрама.)

1930-е годы: Появились новые области применения соединений вольфрама в нефтяной промышленности для гидроочистки сырой нефти.

1940: Начинается разработка суперсплавов на основе железа, никеля и кобальта, чтобы удовлетворить потребность в материале, способном выдерживать невероятные температуры реактивных двигателей.

1942: Во время Второй мировой войны немцы первыми использовали сердечник из карбида вольфрама в высокоскоростных бронебойных снарядах. Британские танки практически «плавились» при попадании этих снарядов из карбида вольфрама.

1945: Годовые продажи ламп накаливания в США составляют 795 миллионов в год.С.

1950-е: К этому времени в суперсплавы добавляют вольфрам для улучшения их характеристик.

1960-е: Появились новые катализаторы, содержащие соединения вольфрама, для очистки выхлопных газов в нефтяной промышленности.

1964: Повышение эффективности и производство ламп накаливания снижает стоимость обеспечения заданного количества света в тридцать раз по сравнению со стоимостью при внедрении системы освещения Эдисона.

2000: К этому моменту ежегодно протягивается около 20 миллиардов метров провода от лампы, что примерно в 50 раз превышает расстояние между Землей и Луной.На освещение потребляется 4% и 5% всего производства вольфрама.

Вольфрам Сегодня

Сегодня карбид вольфрама чрезвычайно широко распространен, и его применение включает резку металла, обработку дерева, пластмасс, композитов и мягкой керамики, бесструнное формование (горячее и холодное), горнодобывающую промышленность, строительство, бурение горных пород, конструкционные детали, изнашиваемые детали и военную промышленность.