Haridus:Teadus

Volframi valentsus. Volframi omadused ja rakendused

Artikliga tutvumine võimaldab teil tutvuda volframi füüsikaliste ja keemiliste omadustega, teada, millised on selle asukoha iseloom looduses, kaevandamise koht, avastuste ajalugu ja palju muud.

Volfram (W)

Tungsten on DI Mendeleyjevi perioodilise tabeli element, millel on seitsmekümne neljas aatomnumber, vastab ladina sümbolile W. Normaaltingimustel on see hallhalli värv, sära, tugev. Kõigist teadaolevatest metallidest peetakse volframat kõige tulekindlamaks. Kõrgem kui W, sulamistemperatuur on ainult mittemetallist süsinikust. On kõrge keemiline vastupidavus. Volframi valents on muutuv.

Avastuse ajalugu

Rootsi keemik Karl Wilhelm Scheele 1781. aastal, kes töötas skeletääniga töötlemisel lämmastikhappega, suutis ekstraheerida volframtrioksiidi - "kivist" kollast värvi. Kaks aastat hiljem, juba 1783. aastal, teatasid kaks Eluardi vennast, Hispaania keemikud, avalikkust, et nad on võimelised omandama uut metalli ja volframoksiidi wolframiidist.

Kaasaegsed USA-s, Prantsusmaal ja Suurbritanniast kasutatakse volframist nimetust "volfram", mis tähendab rootsi keeles "raske kivi". Algselt tähistas sõna wolframium mineraalset wolframite. Hiljem läks see metall ise.

Tungsten looduses

Vinogradovi arvutuste kohaselt on volframi klarki maakoores umbes 1,3 g / t. Keskmine mäekompvekkide indeks, g / t: happekivimid - 1,9, keskmised - 1,2, peamised - 0,7, ultraabikaas - 0,1.

Selle metalli suurimad reservid on koondunud Hiinasse, USAsse, Kanadasse ja Kasahstanisse ning sellistel riikidel nagu Boliivia, Portugal, Usbekistan, Venemaa ja Lõuna-Korea on eelmiste riikidega võrreldes väiksemad reservid. Aastas toodetakse umbes 49-50 tuhat tonni, neist 41 on Hiina väljavõtteline, Venemaa osakaal 3,5 tonni, Kasahstan - 0,7 ja Austraalia - 0,5 tonni.

Tööstuses on peamine roll wolframite ja scheelite jaoks. Volframiidi mineraalid on enamasti kontsentreeritud graniidi kivimitesse ja nende keskmine kontsentratsioon vastab ühele kuni kahele protsendile. Enamik tootjariike ekspordib volframi. . Selle metalli hind on üsna suur ja võib varieeruda sõltuvalt selle brändist ja tüübist, milles seda müüakse ( 2172 kuni 6250560 rubla eest) . Volframi peamised eksportijad on Ühendkuningriik, Hiina ja Austraalia. Suuremas koguses impordib Ameerika Ühendriigid, Saksamaa, Inglismaa ja Jaapan.

Saamise meetodid

Volframi saamine on protsess, mis koosneb mitmest etapiviisist. Esiteks lahustatakse trioksiid WO 3 maagi kontsentraatidest järgneva taastumisprotsessi käigus metallipulbrini, kasutades vesinikku ligikaudu 700 ° C juures. Tänu väga kõrgele sulamistemperatuurile on selle metalli tootmiseks parim pulbermetallurgia. Esimeses etapis volframpulber surutakse kokku, seejärel asetatakse vesiniku atmosfääri ja paagutatakse umbes 1200-1300 ° C juures. Elektrilise vooluga kokkupuutel ja küttetemperatuuri kiirendamisel kuni 3000 kraadi ulatuses kaasneb see protsess paagutamisega ja metall muutub monoliidiks. Volframi edasine tootmine ja selle puhastamine saadaolevatest monoliitsetest materjalidest jätkub vööndite sulamistemperatuuridel. Kuid volframpulber ei ole ainus selle metalli saamise viis. Kloriidide pürolüüsi saamisel W-i abil on võimalik seda saada pigem metallilises kui kompaktses ja pulbrilises vormis.

Keemilised kvaliteediomadused

Volframi valents on muutuva iseloomuga, kaks kuni kuus. Kõige stabiilsem vorm on kuuendal valentsil. Ühendite kahe- ja kolmevalentne vorm on ebastabiilne ja ei oma erilist tähtsust, praktikas neid ei rakendata. Volfram on väga vastupidav metallide korrosioonile. Ruumi temperatuur võimaldab tal püsivat asendit säilitada ilma roosteta; Pärast põlemistemperatuuri jõudmist hakkab oksüdeeruma, moodustades volframoksiidi (VI). See võtab teise koha rõhu all ja vesiniku taha. Peaaegu ei lahustu vesinikfluoriid- ja lahjendatud väävelhappes. Lämmastikhape ja kuninglik viin põhjustavad pinna oksüdeerumist. Vesinikperoksiidil on võimalik lahustada.

Hüdrofluoriid- ja lämmastikhapete segu lahustub volframist:

2W + 4HNO3 + 10HF à WF6 + WOF4 + 4NO (gaasi eraldumine) + 7H20.

Oksüdeerijate juuresolekul saab reageerida sulanud leelisega:

2W + 4NaOH 3 + 3O 2 à 2Na2 WO 4 + 2H 2 O.

Ülalnimetatud reaktsioonide näited toimuvad väga aeglaselt, kuid pärast temperatuurini 400 ° C saavutamist on volfram ise kuumutades ja kiirendab reaktsiooniprotsessi, tekitades samaaegselt suures koguses kuumust. Hapnikuga seotud reaktsioonid peavad saavutama 500 ° C märgi, et metall hakkaks iseenesest soojenema.

Lahustumine vesinikfluoriid- ja lämmastikhapete segus põhjustab heksafluorosulfamiidhappe moodustumist - H 2 [WF 6 ]. Kõigist teadaolevatest volframühenditest on kõige tähtsam volframanhüdriid või volframtrioksiid, volframaat, peroksiidühend Me2 WO X-ga , S, C ja halogeenia rühma elementidega moodustunud ained.

Füüsilise olemuse omadused

Volfram on helehall läikiv metall. Volframi temperatuur sulamistemperatuuril ja keemistemperatuuril on teiste metallidega võrreldes kõrgeim Celsiuse tase. Võib eeldada, et siburgaal on veelgi kõrgem sulatamise ja keetmise temperatuur, kuid kuna see "elab" väga vähe, ei saa seda kindlalt kinnitada, kuna seda pole katseliselt tõestatud. Volfram sulab 3695 K, kuid keeb, ulatudes 5828 K. Puhas W tihedus on kulda lähedane - 19,25 grammi sentimeetri kuupmeetri kohta. Tal on paramagnetilised omadused. Vastavalt Brinelli mõõtmisparameetritele on kõvadus 488 kg / mm 2 . Kahekümnel Celsiuse kraadil on UHT 55 * 10 -9 Ohm * m ja temperatuuril 2700 ° C on elektrijaama indikaator 904 * 10 -9 Ohm * m. Volframist peegelduv heli liigub kiirusel 4290 m / s.

Üks raskemaid metalle, millel on kõrge karedusindeks ja suur sulamispunkt, on õigesti volfram. Omadused, mis on omapärased, määravad selle väärtuse maailmaturul ja võimaldavad laialdast kasutamist. Võime taluda kõrgeid temperatuure võimaldab volframi laialdaselt rakendada. Traat, lehed ja palju muud võimaldavad luua mehhanisme, mis teenindavad juba aastaid. Väliselt sarnane plaatinaga. Puhas vormis, kui kuumutatakse kuni 1600 ° C-ni, võib see olla hästi sepistatud.

Puhta metalli kasutamine

Volframi peamised meetodid on metallurgiatööstus tulekindla materjalina.

Plast- ja tulekindlad omadused - see on tuntud volframist. Selle metalli traat on valgustusseadmete jaoks hädavajalik. Laialdaselt kasutatakse laialdaselt ka kineskopiid ja muid vaakumiga torusid. W.

Argooniga kaarkeevitus ei saa toimuda ilma elektrodidega, mis on valmistatud volframiga. Vaakumkindlad ahjud kasutavad seda ka kütteseadmetena ja selle metalli sulamist reniumi kasutatakse termoporos.

Selle suur tihedus võimaldab seda kasutada alusena raskekaaluliste sulamite puhul, mida kasutatakse vastukaaluna, alamkaleebri ja noolekujulise mürsu kesta südamikuga, mis on tuum raarmi läbilõikamisel kasutatavate kassettide ja isegi güroskoopide jaoks, mis stabiliseerivad ballistiliste rakettide lendu.

Volfram võib olla suurepärane vahend ioniseeriva kiirguse jaoks. Kuigi sellel on suur tihedus, eriti kui võrrelda traditsioonilise plii, kaalu, samaväärse kaitsetasemega, riided või seadmed, mille kasutamine on selle kasutamisel lihtsam. Tulekustutusvõime ja kõvaduse omadused raskendavad töötlemisprotsessi ja seetõttu kasutatakse sagedamini volframi ja nikli sulamit, samuti rauda, vase ja muid metalle.

Tööstuses kasutatakse volframit erinevate tugevate toodete loomisel. Leht, volframpulber, elektroodid ja barbell on üks kõige levinumaid W. toodangu vorme.

Ühendite kasutamine

Mitmesuguste metallide mehaaniline töötlemine, samuti mittemetalsetest ehituskonstruktsioonidest koosnevad materjalid, kaevu puurimine ja kaevandustööstus kasutavad tugevad sulamid ja volframkarbiidi, titaankarbiidide, tantaalkarbiidi ja volframkarbiidi baasil põhinevaid komposiitmaterjale. Nende materjalide volframiklassid jagunevad T30K4, T5K10, VK25, VK8, VK15, T15K4, VK2, VK6 ja VK4. TT grupi kaubamärke kasutatakse suure keerukusega tingimustes väga keeruliseks töötlemiseks. Lööv näide võib olla põrutusprotsess, mille käigus puuritakse vastupidavat materjali perforaatoriga või tehakse kõrge soojustakistusega terasest sepised. W kasutatakse legeeriva elemendina terasest ja raua baasil põhinevatest sulamitest. Kiirkäikude teras, mille tähtnumbriga tähistatakse alates P-st rohkem kui 90% juhtudest, sisaldab osa volframist.

Mõnikord kasutatakse termilise energia kujundamiseks elektrienergiaks mitmesuguseid volframiühendeid katalüsaatorite või pigmentide, kõrge temperatuuriga määrdeainetena.

Volfram ja bioloogia

Volframit ei peeta oluliseks metalliks bioloogias, kuid mõnedes ensüümide bakterites ja arhebakterites on see komponent aktiivses keskuses. Hüdrotermilise tüüpi süvapõhja allikate läheduses on arhebakterid-hüpertermofiilid, mida loetakse volframist sõltuvaks. Selle metalli esinemist ensümaatilises koostises peetakse ennetähtaegse arheaanilise reliikvana, teisisõnu, see võib lubada eeldada, et elu varajane esinemine maa peal toimus W. osalusega.

Nagu teiste metallide ülekaalus, põhjustab volframi tolm hingamisteede ärritust.

Isotoopide vormid

182 W (26,41 %), 183 W (14,4 %), 184 W (30,64 %) и 186 W (28,41 %) . Loodusliku päritoluga volfram sisaldab viit erinevat isotoopi koostist, nimelt 180 W (0,135 massiprotsenti), 182 W (26,41%), 183 W (14,4%), 184 W (30,64%). Ja 186 W (28,41%) . Volframi valents on varieeruv ja vastab alati arvule 2 kuni 6 mis tahes isotoopvormil.

2016. aastaks on teada 36 keemilistest teadaolevatest massiarvuga volframist radionukliididest valmistatud kunstlikke vorme: 157 ... 179, 181, 185, 187 ... 197. Loodusliku päritoluga volframi radioaktiivsus avastati 2003. aastal, kuid selle väärtus on äärmiselt väike, mis vastab ligikaudu Kaks laguneb grammides aastas ja selle lagunemise seisund on metalli a-aktiivsus.

Kokkuvõtteks

Praegu olemasolevate metallide kõige tulekahju on volfram. Sellega seotud omadused võivad leida oma koha paljude inimeste tööstustegevuses, alates tehnoloogiast kuni kokkupuute eest kaitsmiseni. Metall avati ligikaudu kaks korda, kahe aasta vahega, kuid Scheele ega Eluardi vennad ei teeninud seda avastamist eriti. Volframi valents on muutuv ja võtab väärtuseks kaks kuni kuus, kuid nagu eespool mainitud, on kõige stabiilsem vorm kuues valents. Väga vastupidav korrosioonile, võib reageerida leelistega ja lahustada vesinikfluoriid- ja lämmastikhapete segus.

Volframiklassid jagunevad suurel arvul liike vastavalt täitmismeetodile, metalli asetuse vormile ja selle rakenduspiirkonnale. Selle isotoobi on palju vorme ja looduse elemendil on nõrgalt väljendatud radioaktiivne omadus ja väga aeglaselt laguneb. Paljude osade ja varuosade - kõige mitmekülgseima inimese poolt kasutatava seadme ja varustuse - aluseks on just volfram. Hind isegi kilogrammi metalli kohta on üsna kõrge, kuid see ei vähenda seda nõudlust, sest selle omadused vastavad kuludele, mida see on palutud.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 et.delachieve.com. Theme powered by WordPress.