Giá trị của vonfram. Tính chất và ứng dụng của vonfram

Làm quen với bài viết sẽ cho phép bạn làm quen với các tính chất vật lý và hóa học của vonfram, để biết các đặc điểm của vị trí của nó trong tự nhiên, nơi khai thác, lịch sử khám phá và nhiều hơn nữa.

Tungsten (W)

Tungsten là một phần của bảng tuần hoàn của DI Mendeleev, nó có số nguyên tử bảy mươi bốn, tương ứng với ký hiệu Latin. Trong các điều kiện bình thường nó có màu xám bạc, tỏa sáng, rắn. Trong tất cả các kim loại đã biết, vonfram được xem là vật liệu chịu lửa nhiều nhất. Cao hơn trong W, điểm nóng chảy chỉ đối với carbon phi kim loại. Có tính kháng hóa chất cao. Giá trị của vonfram rất khác nhau.

Lịch sử khám phá

Một nhà hóa học từ Thụy Điển Karl Wilhelm Scheele năm 1781, nghiên cứu về điều trị bằng axit nitric, đã lấy được vonfram trioxit - một loại đá nặng có màu vàng. Hai năm sau, ngay từ năm 1783, hai anh em Eluard, các nhà hóa học từ Tây Ban Nha, đã thông báo với công chúng rằng họ có thể có được một kim loại mới và tungsten oxit từ Wolframite.

Hiện đại Mỹ, Pháp và Anh sử dụng tên vonfram cho vonfram, được dịch từ tiếng Thụy Điển là "đá nặng". Nguyên văn từ wolframium có nghĩa là một khoáng vật Wolframit. Sau đó nó chuyển sang bản thân kim loại.

Tungsten trong tự nhiên

Theo tính toán của Vinogradov, số vonfram trong cluste vỏ trái đất là khoảng 1,3 g / t. Chỉ tiêu trung bình trên đá núi massifs, g / t: đá acid - 1,9, trung bình 1,2, chính - 0,7, cực tiểu - 0,1.

Trữ lượng lớn nhất của kim loại này tập trung ở Trung Quốc, Mỹ, Canada và Kazakhstan, và các quốc gia như Bolivia, Bồ Đào Nha, Uzbekistan, Nga và Hàn Quốc có trữ lượng nhỏ hơn so với các quốc gia nói trên. Khoảng 49-50 nghìn tấn được sản xuất mỗi năm, 41 trong số đó được Trung Quốc chiết xuất, thị phần của Nga tương ứng là 3,5 tấn, Kazakhstan - 0,7 và Úc - 0,5 tấn.

Trong ngành công nghiệp, vai trò chính là cho wolframite và scheelite. Khoáng chất của wolframit thường tập trung ở đá granit, và nồng độ trung bình của chúng tương ứng với một đến hai phần trăm. Hầu hết các nước sản xuất xuất khẩu vonfram. . Giá của kim loại này là khá cao và có thể thay đổi tùy thuộc vào thương hiệu của mình và loại mà nó được bán ra (từ 2,172 đến 6,250,560 rúp) . Các nhà xuất khẩu chính của vonfram là Anh, Trung Quốc và Úc. Nó được nhập khẩu với số lượng lớn bởi Hoa Kỳ, Đức, Anh và Nhật Bản.

Các phương pháp thu thập

Lấy vonfram là một quá trình gồm nhiều giai đoạn. Thứ nhất, trioxide WO3 _được thu hồi từ quặng tinh tập trung với quá trình thu hồi tiếp theo cho bột kim loại bằng cách sử dụng hydro ở khoảng 700 ° C. Do điểm nóng chảy rất cao, cách tốt nhất để sản xuất kim loại này là luyện kim bột. Trong giai đoạn đầu tiên, bột vonfram được nén, sau đó đặt trong một không khí hydro và thiêu kết ở khoảng 1200-1300 ° C. Tiếp xúc với một dòng điện và gia tốc nhiệt độ nóng lên đến ba ngàn độ, quá trình này đi kèm với sự thiêu kết, và kim loại biến thành một khối nguyên khối. Sản xuất vonfram sau đó và quá trình tinh chế của nó từ các vật liệu nguyên khối thu được tiến hành trong điều kiện nóng chảy khu vực. Tuy nhiên, vonfram bột không phải là hình thức duy nhất của việc có được kim loại này. Khi thu được W bằng pyrolysis từ clorua, có thể thu được nó đã có ở dạng kim loại, chứ không phải ở dạng bột nhỏ và bột.

Đặc tính chất lượng hoá học

Giá trị của vonfram có nhiều tính chất, từ hai đến sáu. Hình dạng ổn định nhất lấy ở giá trị thứ sáu. Hai và ba hình thức của hợp chất không ổn định và không có ý nghĩa đặc biệt, trong thực tế chúng không được áp dụng. Tungsten rất chống lại sự ăn mòn kim loại. Nhiệt độ trong phòng cho phép nó duy trì một vị trí cố định mà không bị ăn mòn; Sau khi đạt đến nhiệt độ cháy bắt đầu quá trình oxy hóa, tạo thành oxit vonfram (VI). Nó đứng ở vị trí thứ hai trong chuỗi các áp lực và đứng sau hydrogen. Hầu như nerastvorim trong axit sulfuric lưu huỳnh và loãng. Axit nitric và rượu vodka hoàng gia gây ra oxy hóa bề mặt. Sự hòa tan có thể xảy ra trong hydrogen peroxide.

Một hỗn hợp axit flofloric và axit nitric hòa tan vào giếng vonfram:

2W + 4HNO ₃ + 10HF cho WF ₆ + WOF ₄ + 4NO (phát triển khí) + 7H ₂ O.

Trong sự hiện diện của chất oxy hóa có thể phản ứng với kiềm nóng chảy:

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

Các ví dụ về phản ứng ở trên diễn ra rất chậm, nhưng sau khi đạt đến nhiệt độ 400 ° C, vonfram tự sưởi ấm và quá trình phản ứng sẽ nhanh hơn, đồng thời tạo ra một lượng lớn nhiệt. Phản ứng liên quan đến oxy cần phải đạt đến mức 500 o C để kim loại bắt đầu tự nung nóng.

Sự hòa tan trong một hỗn hợp các axít flofluoric và nitric dẫn đến sự hình thành axit hexafluorotungstic - H ₂ [WF ₆ ]. Trong tất cả các hợp chất vonfram đã biết, các hợp chất quan trọng nhất là vonfram anhydrit hoặc wolfit trioxit, tungstat, hợp chất peroxit với Me ₂ WO _X , các chất được tạo thành với S, C và các thành phần của nhóm halogen.

Tính chất của một tính chất vật lý

Tungsten là một kim loại sáng bóng màu xám. Nhiệt độ của vonfram trong suốt quá trình nóng chảy và đun sôi đạt đến mức cao nhất của Celsius so với các kim loại khác. Có một giả thiết rằng nhiệt độ của hệ thống có nhiệt độ nóng chảy và sôi sôi động hơn, nhưng vì "sống" rất ít nên điều này không thể khẳng định một cách chắc chắn vì điều này chưa được chứng minh bằng thực nghiệm. Volfram tan chảy ở 3695 K, nhưng sôi, đạt đến 5828 K. Mật độ W trong mật độ gần với vàng - 19,25 gram / cm khối. Ông được đặc trưng bởi các phẩm chất bất biến. Theo các thông số đo Brinell, độ cứng là 488 kg / mm2. Ở 20 độ Celsius có UES 55 * 10 ^-9 Ohm * m, và ở nhiệt độ 2700 ° C, chỉ thị của nhà máy điện tăng lên 904 * 10 ^-9 Ohm * m. Âm thanh phản xạ từ những bước sóng vonfram với tốc độ 4290 m / s.

Một trong những kim loại nặng nhất có chỉ số độ cứng cao và điểm nóng chảy rất lớn là vonfram ngay. Những đặc tính vốn có trong nó, xác định giá trị của nó trên thị trường thế giới và cho phép sử dụng rộng rãi. Khả năng chịu được nhiệt độ cao cho phép ứng dụng rộng rãi vonfram. Dây, lá và nhiều hơn nữa cho phép tạo ra các cơ chế phục vụ trong nhiều năm. Bên ngoài tương tự như bạch kim. Ở dạng tinh khiết, khi đun nóng đến 1600 ° C, nó có thể được rèn tốt.

Việc sử dụng kim loại tinh khiết

Phương pháp chính của việc sử dụng vonfram là cơ sở như là một vật liệu chịu lửa trong ngành công nghiệp luyện kim.

Nhựa và các tính chất chịu nhiệt - đây là điều nổi tiếng với vonfram. Một dây kim loại này không thể thiếu trong các thiết bị được thiết kế để chiếu sáng. Kinescopes và các ống khác với chân không cũng được sử dụng rộng rãi W.

Argon hàn hồ quang không thể làm mà không có điện cực được thực hiện với sự tham gia của vonfram. Lò phản kháng chân không cũng sử dụng nó như là một bộ phận làm nóng, và một hợp kim của kim loại này với rheni được sử dụng như một cặp nhiệt.

Mật độ cao cho phép nó được sử dụng như là một cơ sở cho các hợp kim trọng lượng nặng được sử dụng như là một trọng lượng nhẹ, lõi xuyên giáp cho một vỏ đạn nhỏ và mũi tên hình mũi tên, một lõi cho các hộp mực xuyên thủng và thậm chí các con quay hồi chuyển ổn định cho một chuyến bay của một tên lửa đạn đạo.

Tungsten có thể phục vụ như là một phương thuốc tuyệt vời cho bức xạ của loại ion hóa. Mặc dù nó có mật độ cao, đặc biệt là so với chì truyền thống, về trọng lượng, với mức độ bảo vệ, quần áo hoặc thiết bị tương đương với việc sử dụng nó dễ dàng hơn. Các tính chất của độ dẻo và độ cứng biến đổi quá trình chế biến, và do đó thường xuyên hơn trong những trường hợp như vậy sử dụng các hợp kim vonfram và niken, cũng như sắt, đồng và các kim loại khác.

Trong ngành công nghiệp, vonfram được sử dụng để tạo ra một loạt các sản phẩm mạnh. Tấm, bột vonfram, điện cực và barbell - một trong những dạng phổ biến nhất của sản phẩm từ W.

Áp dụng các hợp chất

Chế tạo cơ khí của nhiều loại kim loại, cũng như các vật liệu tạo thành một phần của cấu trúc phi kim loại, quá trình khoan giếng và ngành khai thác mỏ sử dụng các hợp kim mạnh và vật liệu composite dựa trên cacbua vonfram, cacbua titan, carbua tantali và cacbua vonfram. Tungsten được làm từ các vật liệu này được chia thành T30K4, T5K10, VK25, VK8, VK15, T15K4, VK2, VK6 và VK4. Các thương hiệu của nhóm TT chỉ được sử dụng cho việc xử lý rất phức tạp trong điều kiện phức tạp tăng lên. Một ví dụ nổi bật là quá trình khoan quay sốc của một vật liệu bền với một lỗ khoan hoặc sản xuất các rèn từ thép có sức chịu nhiệt cao. W được sử dụng làm nguyên tố hợp kim cho thép và trong các hợp kim dựa trên sắt. Thép "tốc độ cao" với dấu chữ bắt đầu bằng chữ P, trong hơn 90% trường hợp, có chứa một phần vonfram.

Đôi khi các hợp chất vonfram khác nhau được sử dụng làm chất xúc tác hoặc chất nhuộm, chất bôi trơn ở nhiệt độ cao, để chuyển đổi dạng nhiệt thành năng lượng điện.

Tungsten và Sinh học

Tungsten không được coi là một kim loại đáng kể trong sinh học, nhưng một số vi khuẩn và arhebacteria trong các enzym của họ có thành phần này nằm ở trung tâm hoạt động. Gần các nguồn nước sâu dưới nước nhiệt đới, có những loài siêu vi khuẩn, những loài này được coi là bắt buộc phụ thuộc vào vonfram. Sự hiện diện của kim loại này trong thành phần enzyme được coi là di tích cổ xưa của thời kỳ đầu, nói cách khác, nó có thể cho phép người ta cho rằng sự xuất hiện sớm của cuộc sống trên trái đất đã diễn ra với sự tham gia của W.

Giống như phần nổi trội của các kim loại khác, bụi vonfram gây kích ứng hệ hô hấp.

Các dạng đồng vị

¹⁸² W (26,41 %), ¹⁸³ W (14,4 %), ¹⁸⁴ W (30,64 %) и ¹⁸⁶ W (28,41 %) . Tungsten có nguồn gốc tự nhiên bao gồm hỗn hợp 5 loại đồng vị khác nhau, ¹⁸⁰ W (0.135% trọng lượng), ¹⁸² W (26.41%), ¹⁸³ W (14.4%), ¹⁸⁴ W (30.64%), Và ¹⁸⁶ W (28,41%) . Giá trị vonfram biến đổi và luôn luôn tương ứng với một số từ 2 đến 6 trong bất kỳ dạng đồng vị nào.

Vào năm 2016, đã có 77 mẫu nhân tạo nhân tạo phóng xạ vonfram đã được xác định với số lượng lớn: 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. Chất phóng xạ vonfram có nguồn gốc tự nhiên đã được phát hiện vào năm 2003, nhưng giá trị của nó cực kỳ nhỏ, tương ứng Hai phân rã trên mỗi gram một năm, và điều kiện của phân rã này là hoạt động α của kim loại.

Kết luận

Vật liệu chịu lửa của kim loại hiện nay là vonfram. Các đặc tính có trong nó, có thể tìm thấy vị trí của chúng trong một loạt các hoạt động công nghiệp của con người, bắt đầu bằng kỹ thuật và kết thúc bằng sự bảo vệ khỏi sự phơi nhiễm. Metal đã được mở ra, khoảng hai lần, với sự khác biệt của hai năm, nhưng cả Scheele lẫn anh em của Eluard đều không xứng đáng được tín nhiệm vì khám phá của mình. Giá trị của vonfram rất khác nhau và có giá trị từ hai đến sáu, nhưng, như đã đề cập ở trên, dạng ổn định nhất có giá trị lần thứ sáu. Rất chống ăn mòn, có thể phản ứng với kiềm và hòa tan trong một hỗn hợp các axit flofluoric và nitric.

Các loại vonfram được chia thành nhiều loài theo phương pháp thi công, dạng kim loại, và diện tích ứng dụng. Có nhiều dạng đồng vị của nó, và phần tử trong tự nhiên có một đặc tính phóng xạ yếu và rất chậm phân rã. Cơ sở cho rất nhiều bộ phận và phụ tùng, thiết bị và thiết bị đa dạng nhất được sử dụng bởi con người, chính là vonfram. Giá cả cho một kilogram kim loại là khá cao, nhưng tuy nhiên nó không làm giảm nhu cầu về nó, vì chất lượng của nó tương ứng với chi phí mà nó được yêu cầu.