Tungsten er hva? Graden av oksidasjon av wolfram. Anvendelsesområde for wolfram

Tungsten er et kjemisk element hvis atomnummer er 74. Dette tungmetallet er fra gråstål til hvitt, karakterisert ved høy styrke, noe som gjør det i mange tilfeller ganske enkelt uerstattelig. Smeltepunktet er høyere enn for noe annet metall, og brukes derfor som filamenter i glødelamper og varmeelementer i elektriske ovner (for eksempel zirkonium-wolframlegering). Kjemien til elementet gjør det mulig å bruke det som katalysator. Eksepsjonell hardhet gjør den egnet til bruk i "høyhastighetsstål", som gjør det mulig å klippe materialer med høyere hastighet enn karbonstål og i høy temperaturlegeringer. Tungstenkarbid, forbindelsen av elementet med karbon, er et av de vanskeligste kjente stoffene og brukes til å lage fresing og dreieverktøy. Kalsium og magnesium tungstater er mye brukt i fluorescerende lamper, og wolframoksider brukes i maling og keramiske glasurer.

Historien om oppdagelsen

Forutsetningen om eksistensen av dette kjemiske elementet ble først uttrykt i 1779 av Peter Wulf, da han undersøkte mineralwolframiten og kom til den konklusjonen at han må inneholde et nytt stoff. I 1781 etablerte Karl Wilhelm Scheele at en ny syre kan oppnås fra wolframit. Scheele og Thorburn Bergman foreslo å vurdere muligheten for å skaffe et nytt metall ved å rekonstituere denne syre, som ble kalt wolfram. I 1783 ble to brødre, Jose og Fausto Elguyar, funnet i wolframsyre, som var identisk med wolfram. I samme år klarte brødrene å trekke ut wolfram derfra, ved hjelp av trekull.

Under andre verdenskrig spilte dette kjemiske elementet en stor rolle. Stabiliteten til metallet til høye temperaturer, samt den ekstreme styrken av legeringene, gjorde wolfram det viktigste råmaterialet til militærindustrien. Krigsmennene utøvde press på Portugal som den viktigste kilde til wolframitt i Europa.

Å være i naturen

I naturen finnes elementet i wolfram (FeWO ₄ / MnWO ₄ ), scheelite (CaWO ₄ ), ferret og guebnerite. Viktige forekomster av disse mineralene har blitt funnet i USA i California og Colorado, i Bolivia, Kina, Sør-Korea, Russland og Portugal. I Kina er rundt 75% av verdensproduksjonen av wolfram konsentrert. Metallet fremstilles ved å redusere oksydet med hydrogen eller karbon.

Verdenes reserver er beregnet til 7 millioner tonn. Det antas at 30% av dem er innskudd av wolframitt og 70% av scheelitt. For øyeblikket er deres utvikling ikke økonomisk lønnsom. På det nåværende forbruksnivået varer disse reserver bare 140 år. En annen verdifull kilde til wolfram er gjenvinning av skrapmetall.

Hovedfunksjoner

Tungsten er et kjemisk element som er klassifisert som overgangsmetall. Symbolet W kommer fra det latinske ordet wolframium. I periodisk tabell er det i gruppe VI mellom tantal og rhenium.

I sin rene form er wolfram et solidt materiale, hvis farger varierer fra gråstål til tinnhvite. Med urenheter blir metallet sprøtt og vanskelig å jobbe med, men hvis de ikke er, kan det klippes med en hacksav. I tillegg kan den smiddes, rulles og strekkes.

Tungsten er et kjemisk element der smeltepunktet er høyest blant alle metaller (3422 ° C). Det har også det laveste damptrykket. Strengstyrken ved T> 1650 ° C er også den største. Elementet er ekstremt motstandsdyktig mot korrosjon og er bare lite utsatt for mineralsyrer. Ved kontakt med luft dannes et beskyttende oksidlag på metalloverflaten, men fullstendig wolfram oksiderer ved høy temperatur. Når det legges i små mengder til stål, øker hardheten sin dramatisk.

isotoper

I naturen består wolfram av fem radioaktive isotoper, men de har en så lang halveringstid at de kan betraktes som stabile. Alle dem forfall i hafnium-72 med utslipp av alfa partikler (tilsvarende helium-4-kjerner). Alfa forfall observeres kun i ¹⁸⁰ W, den letteste og sjeldne av disse isotoper. I gjennomsnitt, i 1 g naturlig wolfram, oppstår to alfa-fall på ¹⁸⁰ W per år.

I tillegg er det beskrevet 27 kunstige radioaktive isotoper av wolfram. Den mest stabile av disse er ¹⁸¹ W med en halveringstid på 121,2 dager, ¹⁸⁵ W (75,1 dager), ¹⁸⁸ W (69,4 dager) og ¹⁷⁸ W (21,6 dager). For alle andre kunstige isotoper overskrider halveringstiden ikke en dag, og de fleste er mindre enn 8 minutter. Tungsten har også fire "metastabile" stater, hvorav den mest stabile er ^179m W (6,4 min).

tilkoblinger

I kjemiske forbindelser av wolfram varierer graden av oksidasjon fra +2 til +6, hvorav +6 er den vanligste. Elementet kommer som regel i kontakt med oksygen, som danner et gult trioksyd (WO ₃ ), som oppløses i vandige alkaliske oppløsninger i form av tungstationsjoner (WO ₄ ^2- ).

søknad

Siden wolfram har et meget høyt smeltepunkt og er duktilt (kan trekkes inn i ledningen), blir det mye brukt som glødelamper av glødelamper og vakuumlamper, samt i varmeelementer av elektriske ovner. I tillegg motstår materialet ekstreme forhold. En av sine kjente anvendelser er buesveising med en wolframelektrode i en skjermgass.

Ekstremt hard wolfram er den ideelle komponenten av tunge våpenlegeringer. En stor tetthet brukes i vekter, motvekter og ballastkøler til yachter, samt i dart (80-97%). Høyhastighetsstål, som kan klippe materiale med høyere hastigheter enn karbon, inneholder opptil 18% av dette materialet. I turbinbladene brukes slitesterke deler og belegg, "superlegeringer" som inneholder wolfram. Disse er høytemperatur, høyt motstandsdyktige legeringer som fungerer ved forhøyede temperaturer.

Den termiske ekspansjonen av et kjemisk element ligner på borosilikatglass, så det brukes til å lage en glass-til-metall-tetning. Kompositter som inneholder wolfram er en utmerket erstatning for bly i kuler og skudd. I legeringer med nikkel, jern eller kobolt blir slagskaller laget av det. Som en kule er kinetisk energi brukt til å beseire målet. I de integrerte kretsene av wolfram gjør du forbindelser med transistorer. Noen typer strenger for musikkinstrumenter er laget av wolframtråd.

Bruke tilkoblinger

Eksepsjonell hardhet av wolframkarbid (W ₂ C, WC) gjør det til det mest vanlige materialet for å lage fresing og dreieverktøy. Den brukes i metallurgisk, gruvedrift, olje og byggebransjen. Tungstenkarbid brukes også til å lage smykker, siden det er hypoallergent og ikke er tilbøyelig til å miste glansen.

Av sine oksider gjør glasset. Tungsten "bronse" (kalles så på grunn av oksidens farge) brukes i maling. Tungstater av magnesium og kalsium brukes i fluorescerende lamper. Krystallinsk tungstate fungerer som en scintillationsdetektor i nukleær medisin og fysikk. Salter brukes i kjemikalier og lærindustrien. Tungsten disulfid er et høytemperaturfett som tåler 500 ° C. Noen forbindelser som inneholder wolfram, brukes som katalysatorer i kjemi.

egenskaper

De grunnleggende fysiske egenskapene til W er som følger:

• Atomnummer: 74.
• Atomvekt: 183,85.
• Smeltepunkt: 3410 ° C.
• Kokepunkt: 5660 ° C.
• Tetthet: 19,3 g / cm ³ ved 20 ° C.
• Oksidasjonstilstander: +2, +3, +4, +5, +6.
• Elektronisk konfigurasjon: [Xe] 4 f ¹⁴ 5 d ⁴ 6 s ² .