Valenza tungstenu. Proprjetajiet u l-applikazzjoni ta 'tungstenu

Aktar artikli se jippermetti li jiffamiljarizzaw ma 'l-fiżiċi u kimiċi proprjetajiet ta' tungstenu, tara d-dettalji tal-waqfa tiegħu fin-natura, il-post tal-produzzjoni, il-ftuħ ta 'l-istorja, u aktar.

Tungstenu (W)

Tungstenu - hija element tat-Tabella Perjodika ta Mendeleev għandha 74 numru atomiku jikkorrispondi għall-W. karattri Latini F'kondizzjonijiet normali għandha kulur griż fidda, tleqq, iebsa. Ta 'l-tungstenu metall huwa l-aktar refrattarji. Ogħla minn dak ta 'W, il-punt tat-tidwib ta biss mhux tal-metall - karbonju. Hija għandha reżistenza kimika għolja. Valenza tal tungstenu - varjabbli.

Storja ta 'skoperta

ispiżjar Svediż Carl Wilhelm Scheele fl 1781, involuti fl-ipproċessar ta 'aċidu nitriku Scheelite, jistgħu jipproduċu triossidu tat-tungstenu - "ġebla tqal" isfar. Sentejn wara, diġà 1,783 m, żewġ aħwa Eluard, kimiċi oriġinarjament minn Spanja, il-pubbliku ġie infurmat li huma jistgħu jiksbu minn metall ġdid wolframite u ossidu - tungstenu.

Moderna Istati Uniti, Franza u l-Ingilterra uża l-isem ta 'tungstenu għal tungstenu, li jittraduċi mill Svediża bħala "ġebla tqal". Oriġinarjament, il-kelma fisser wolframite minerali Wolframium. Aktar tard mgħoddi lis-metall innifsu.

Tungstenu natura

Skond il-kalkoli Vinogradova, qoxra numru Clarke dinja tungstenu huwa madwar 1.3 g / t. Il-kontenut medju tal-firxiet blat muntanji, r / t: blat aċidużi - 1.9, medja - 1.2, il-bażiċi - 0.7 ultrabasic - 0.1.

L-akbar riżervi ta 'dan metall hija kkonċentrata fiċ-Ċina, l-Istati Uniti, il-Kanada u l-Każakstan, il-pajjiżi bħall-Bolivja, il-Portugall, l-Użbekistan, ir-Russja u l-Korea t'Isfel jkollhom żgħir meta mqabbel mal-ħażniet Istati msemmija hawn fuq. Fis-sena tipproduċi madwar 49-50,000,000 tunnellata, li minnhom 41 prodotta miċ-Ċina, is-sehem tar-Russja jikkorrispondi għal 3.5 tunnellata, Kazakhstan - 0.7, u l-Awstralja - 0.5 tunnellata.

Fl-industrija, ir-rwol ewlieni jingħata lill wolframite u Scheelite. Minerali wolframite spiss kkonċentrati fil-blat granitika u l-konċentrazzjoni medja tagħhom jikkorrispondi għal wieħed fil-mija jew tnejn. Ħafna mill-pajjiżi li jipproduċu l-esportazzjoni tat-tungstenu. . Il-prezz ta 'dan metall huwa pjuttost għoli u jista' jvarja skond il-marka u t-tip li huwa mibjugħ (2172-6,250,560 togħrok.). L-esportaturi prinċipali ta 'tungstenu kkunsidrati Renju Unit, iċ-Ċina u l-Awstralja. Importati fi kwantitajiet kbar Istati Uniti, il-Ġermanja, Ingilterra u l-Ġappun.

Metodi għall-preparazzjoni

Preparazzjoni ta tungstenu - proċess li jikkonsisti f'għadd ta 'stadji inkrementali. Ewwel Triossidu iżolati WO ₃ mill-mineral konċentrati mal-proċess ta 'rkupru wara li jmorru mat-trab tal-metall bl-idroġenu f'kundizzjonijiet ta' madwar 700 ° C Minħabba l-punt tat-tidwib estremament għoljin aħjar mod biex jiksbu din il-metall huma mezzi ta 'metallurġija tat-trab. Fl-ewwel pass it-trab tat-tungstenu hija ppressata, imbagħad jitqiegħed f'atmosfera idroġenu u sinterizzat taħt kondizzjonijiet ta 'madwar 1200-1300 ° C soġġetti wara kurrent elettriku u t-temperatura tat-tisħin tiġi distillata għal tliet elef gradi, dan il-proċess hija akkumpanjata minn tgħaqqid bis-sħana, u l-metall dawriet fi monolita. preparazzjoni sussegwenti tar tungstenu u purifikazzjoni tagħha mill-materjali monolitiċi li jirriżultaw jseħħu f'kundizzjonijiet ta 'żona tidwib. Madankollu, trab tat-tungstenu - dan mhux l-unika forma ta 'preparazzjoni dak il-metall. Fit-tħejjija ta 'W minn piroliżi tal kloruri jista' jinkiseb diġà fil-forma metallika, iżda mhux fil-kompatti u trab.

karatteristiċi tal-kwalità kimika

Tungstenu huwa l-valenza tal-karattru varjabbli, minn żewġ għal sitta. L-aktar forma stabbli tieħu mill-sitt valenza. forom di- u trivalenti tal-komposti huma instabbli u ma jkollhom ebda sinifikat speċjali, fil-prattika ma jintużawx. Tungstenu huwa reżistenti ħafna għall-korrużjoni ta 'metalli. temperatura tal-kamra jippermetti li tinżamm pożizzjoni kostanti mingħajr ma jkunu suġġetti għall-korrużjoni; jilħaq it-temperatura inkandexxenza jibda jossidaw, li tifforma ossidu tungstenu (VI). Hija t-tieni minn sensiela ta 'stress u l-ispiża wara idroġenu. Prattikament ma jinħallx fl idrofluworiku u ħallat aċidu sulfuriku. aċidu nitriku u akkwa kawża regia proċess ta 'ossidazzjoni tal-wiċċ. Xoljiment ta 'perossidu possibbli idroġenu.

Taħlita ta 'aċidu idrofluworiku u nitriku jinħall tajjeb tungstenu:

2W + 4HNO ₃ + 10HF à WF ₆ + WOF ₄ + 4NO (evoluzzjoni gass) + 7H ₂ O.

Fil-preżenza ta 'ossidanti jistgħu jiġu reazzjoni ta' alkali mdewwba:

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

L-eżempji ta 'hawn fuq reazzjonijiet tipproċedi bil-mod ħafna, iżda meta jilħaq il-livell ta' 400 ° C u tungstenu li tisħon waħedha tal-proċess reazzjoni mgħaġġla, fl-istess ħin li tifforma ammont kbir ta 'sħana. Reazzjonijiet jinvolvu domanda ta 'ossiġnu jilħaq il-marka 500 ° C, għall-metall waħdu bdew jisħnu.

Dewweb f'taħlita ta 'aċidi idroflworiku u nitric jwassal għall-aċidu formazzjoni geksaftorvolframovoy - H ₂ [WF _6]. Ta 'l-komposti tat-tungstenu magħrufa huma kkunsidrati triossidu aktar importanti tungstenu anidride jew tungstenu, tungstate, kompost peroxy ma Me ₂ WO _X, biss sustanza derivata minn S, C, u l-grupp aloġenu elementi.

Il-proprjetajiet ta 'natura fiżika

Tungstenu huwa metall tleqq dawl griż. temperatura tungstenu matul tidwib u togħlija jilħaq l-ogħla żidiet Celsius meta mqabbla ma 'metalli oħra. Hemm spekulazzjoni li seaborgium għandu punti saħansitra akbar tidwib prestazzjoni u togħlija, iżda minħabba l-fatt li hu "ħajja" huwa żgħir ħafna, huwa impossibbli li wieħed jgħid b'ċertezza, peress li mhijiex ppruvat minn esperiment. Tungstenu jibda biex jiddewweb fil 3695 K, filwaqt jagħli, u laħaq 5828 densità K. W nett huwa qrib deheb - 19.25 gramma għal kull ċentimetru kubiku. Huwa kkaratterizzat minn kwalitajiet paramanjetiċi. Skond il-parametri tal-kejl ebusija Brinell huwa 488 kg / ^mm2. Fil għoxrin gradi Celsius għandha reżistività ta '55 × 10 ^-9 Ohm * m, iżda fil-kondizzjonijiet ta' temperatura ta 'indiċi C reżistività 2700 ° jiżdied għal sa 904 x 10 ^-9 Ohm * m. Il-ħoss rifless mill jiċċaqlaq tungstenu b'veloċità ta '4290 m / c.

Wieħed mill-metalli tqal mal ebusija għolja u l-punt tat-tidwib ta 'tungstenu bla qies enormi. Il-proprjetajiet li huma inerenti fiha, tiddetermina valur tagħha fis-suq dinji u li tippermetti użu wiesa '. Il-ħila li jifilħu temperaturi ogħla tippermetti tungstenu kbira użu fuq skala. Wajer, folji u ħafna aktar toħolqu mekkaniżmi li jservu ħafna, ħafna snin. Esternament simili għal platinu. Fl-istat pur meta msaħħna sa 1600 ° C jista 'jkun falsifikati.

L-użu ta 'metall pur

Il-metodu bażiku ta 'użu tungstenu - il-pedament bħala materjal refrattarju fl-industrija metallurġika.

proprjetajiet plastik u refrattorji - dan huwa dak li hu magħruf għall tungstenu. Wajer ta 'din il-metall huwa indispensabbli mezzi maħsuba għat-tidwil. tubi stampa u tubi oħra bil-vakum hija wkoll użata ħafna W.

wweldjar bl-ark argon ma jistax jgħaddi mingħajr l-elettrodi magħmula ma tungstenu. Vakwu forn reżistenza jużaw ukoll bħala element ta 'tisħin, u dan liga tal-metall huwa użat bħala l-thermocouple rhenium.

Id-densità għolja tippermetti l-użu bħala bażi għall-liga tip tqil użat bħala kontrapiż għall-Sabot qalba titqib Armor u projettili qxur artillerija saġittali, qalba għal munizzjon titqib Armor u anke ġiroskopji istabbilizzar jtajru missili ballistiċi.

Tungstenu jista 'jservi bħala mezz eċċellenti ta' tip jonizzanti ta 'radjazzjoni. Għalkemm għandu densità ogħla u, speċjalment meta mqabbla mal-ċomb konvenzjonali, bil-piż ta 'livell ugwali li tipprovdi ilbies protezzjoni jew it-tagħmir li jinsab mal-użu tiegħu aktar faċli. proprjetajiet Infusibility u ebusija tikkomplika l-ipproċessar, u għalhekk f'każijiet bħal dawn spiss huma ligi tat-tungstenu u nikil, kif ukoll ħadid, ramm u metalli oħra.

Fl-industrija li joħloq varjetà ta 'prodotti solidi li jużaw tungstenu. Folja, trab tat-tungstenu, u ftit virga-elettrodi - waħda mill-aktar forom komuni ta 'produzzjoni tal W.

Użu tal-komposti

Ħdim ta 'metalli varji, kif ukoll materjali li jiffurmaw in-natura mhux metalliċi ta' kostruzzjonijiet ta 'inġinerija, tħaffir u l-proċess tal-minjieri bl-użu ligi qawwija u materjali tat-tip komposti bbażati fuq karbur tat-tungstenu, taħlita ta' karbur tat-titanju, karbid tat-tantalu u karbur tat-tungstenu. Timbri tungstenu magħmula minn dawn il-materjali huma maqsuma T30K4, T5K10, VK25, VK8, VC 15 T15K4, BK2, u VK6 VK4. Timbri grupp TT użat biss għall-kondizzjonijiet magni diffiċli ħafna fil-kumplessità akbar. Eżempju primarju jista 'jservi bħala xokk proċess b'perforatur tħaffir li jdur jew materjal b'saħħtu manifattura forġa azzar ma' reżistenza tas-sħana għolja. W jintuża bħala element ta 'liga għall-azzar u liegi bbażati fuq ħadid. "Veloċità għolja" azzar ittri tikketta u jibdew bl P, aktar minn 90% tas-sehem jinkludi tungstenu.

Kultant komposti tungstenu differenti huma użati bħala katalisti jew pigmenti, lubrikant 'temperatura għolja għat-tranżizzjoni tal-enerġija tas-sħana fil-forma elettrika.

Tungstenu u l-bijoloġija

metall tungstenu mhuwiex meqjus sinifikanti fil-bijoloġija, imma xi batterji u archaea bħala parti mill-enzimi tagħhom għandhom dan il-komponent, li huwa fis-sit attiv. Sorsi Madwar fond tip idrotermali archaebacteria live-hyperthermophiles, huma kkunsidrati dipendenti fuq tungstenu obligately. Il-preżenza ta 'din il-metall fil-kompożizzjoni enzima hija meqjusa bħala relikwa tal-perjodu Archean kmieni, fi kliem ieħor, jista' taffordja li wieħed jassumi li d-dehra bikrija ta 'ħajja fid-dinja seħħet bil-parteċipazzjoni ta' W.

Bħala parti predominanti metalli oħra, trab tat-tungstenu tikkawża irritazzjoni tal-organi respiratorji.

forom isotopi

¹⁸² W (26,41 %), ¹⁸³ W (14,4 %), ¹⁸⁴ W (30,64 %) и ¹⁸⁶ W (28,41 %) . Tungstenu oriġini naturali jinkludi taħlita ta 'ħames forom differenti ta' isotopi, jiġifieri: ¹⁸⁰ W (0135 wt%.), ¹⁸² W (26,41%), ¹⁸³ W (14,4%), ¹⁸⁴ W (30,64%) u ¹⁸⁶ W (28,41%). Valenza varjabbli tungstenu, u dejjem jikkorrispondi għan-numru ta '2 sa 6, fi kwalunkwe forma ta' l-iżotopu.

Sa l-2016 kien diġà magħruf sitta u tletin forom artifiċjali magħmula mill-bniedem radjunuklidi tungstenu identifikati bin-numri tal-massa 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. Iftaħ tungstenu li jseħħu b'mod naturali radjuattività kienet fl-2003, iżda r-rata tagħha hija estremament baxxa, li jikkorrispondi għal madwar żewġ disintegrations kull gramma kull sena, u l-kondizzjoni ta 'din tħassir huwa metall α-attività.

Bħala konklużjoni

Ħafna mill-metall refrattorji eżistenti tungsten. Karatteristiċi inerenti, inessu biex isibu post fil-firxa wiesgħa ta 'attivitajiet tal-bniedem industrijali, mill-inġinerija u jispiċċa bil-protezzjoni mir-radjazzjoni. Metall nfetħet madwar darbtejn, sentejn apparti, imma la Scheele u lanqas aħwa Eluard ma verament jippretendu li mertu fl-unur ta 'skoperta tiegħu. Il-valenza tal tungstenu huwa varjabbli u jieħu valur ta 'tnejn u sitt iżda, kif diskuss qabel, l-aktar forma stabbli għandha sitt valenza. Huwa reżistenti ħafna għall-korrużjoni, jistgħu jirreaġixxu bl-alkali u maħlul f'taħlita ta 'aċidi idrofluworiku u nitriku.

Timbri Tungsten maqsuma f'numru kbir ta 'speċi skond il-metodu ta' eżekuzzjoni, il-forma li fiha l-metall, u l-qasam ta 'applikazzjoni. Hemm ħafna forom ta 'isotopi tagħha, u l-element fin-natura ma tantx mmarkat proprjetajiet radjuattivi u bil-mod ħafna disintegrates. Il-bażi għal pluralità ta 'partijiet u spare parts, firxa wiesgħa ta' mezzi u tagħmir użat mill-bniedem, huwa tungstenu. Anki prezz għal kull metall kilogramma huwa pjuttost għoli, iżda madankollu dan ma titnaqqas id-domanda għal dan, minħabba l-kwalità tagħha jikkorrispondi għall-valur li hu mitlub.