Вход
Регистрация Зарегистрируйтесь, чтобы получить расширенные возможности...

Вольфрам

Вольфра́м (лат. Wolframium), W (читается «вольфрам»), химический элемент с атомным номером 74, атомная масса 183,85. Природный вольфрам состоит из пяти стабильных изотопов 180W (0,135 масс.%), 182W (26,41%), 183W (14,4%), 184W (30,64%) и 186W (28,41%).
Конфигурация двух внешних электронных слоев 5s2p6d46s2. Степени окисления от +2 до +6 (валентности II-VI). Расположен в группе VIВ в шестом периоде периодической системы. Радиус атома 0,1368 нм, радиус ионов W4+ — 0,080 нм, W6+ — 0,065-0,074 нм. Энергии последовательной ионизации 7,98, 17,7 эВ, сродство к электрону 0,5 эВ. Электроотрицательность по Полингу 1,7.
Редактировать

История открытия

В 14-16 веках немецкие металлурги при выплавке олова сталкивались с тем, что в ряде случаев при прокаливании оловянной руды с углем большая часть олова оказывается в составе пенистого шлака. Позднее это было объяснено присутствием в оловянной руде SnO2 (касситерите) примеси вольфрамита OsO4 (Fe,Mn)WO4. Название элемента происходит от немецких слов Wolf — волк, Rahm — пена, поскольку он мешал выплавке олова, переводя его в шлак. Оксид вольфрама WO3 впервые был выделен в 1781 шведским исследователем К. Шееле . Металлический вольфрам был получен через несколько лет испанскими химиками братьями д'Элуяр.
Редактировать

Нахождение в природе

Вольфрам мало распространен в природе, содержание в земной коре 1,3·10-4% по массе. Основные минералы: вольфрамит и шеелит СaWO4, который первоначально называли тунгстен (швед. тяжелый камень). В настоящее время в США, Великобритании и Франции для вольфрама используют название «тангстен» и символ Tu.
Редактировать

Получение

Получая вольфрам, вначале из руд выделяют оксид WO3. Затем WO3 восстанавливают водородом при нагревании до металлического порошка. Из-за высокой температуры плавления металлического вольфрама получить компактный вольфрам плавлением трудно. Поэтому 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 его в монолитный материал.
Редактировать

Физические и химические свойства

Вольфрам — светло-серый металл. Решетка кубическая объемно центрированная, а = 0,31589 нм (a-модификация). Температура плавления 3380 °C (самый тугоплавкий металл), кипения 5900-6000 °C, плотность 19,3 кг/дм3.
В атмосфере сухого воздуха вольфрам устойчив до 400 °C, при дальнейшем нагревании образуется оксид WO3. При комнатной температуре реагирует только со фтором. Взаимодействуя со фтором при 300-400 °C, вольфрам образует WF6. Существует также образующийся при нагревании высшие хлорид (WCl6 ) и бромид (WBr6) вольфрама. Получены устойчивые галогениды WHal5. Устойчивые иодиды в степенях окисления +5 и +6 не получены.
Оксигалогениды WOHal4 (Hal = F, Cl, Br) получают взаимодействием вольфрама с галогеном при нагревании в присутствии паров воды:
W + H2O + 3Cl2 = WOCl4 + 2HCl
При взаимодействии вольфрама с парами серы или с сероводородом H2S при температуре 400 °C образуется дисульфид WS2, так же получают диселенид WSe3. Нагревая вольфрам в присутствии азота при температуре 1400-1500 °C получают нитрид вольфрама WN2. Синтезированы карбид вольфрама WC и существующий только при высоких температурах карбид W2C, дисилицид WSi2 и пентаборид вольфрама W2B5
Вольфрам не реагирует с минеральными кислотами. Для перевода его в раствор используют смесь азотной HNO3 и плавиковой HF кислот.
Оксид вольфрама WO3 обладает кислотными свойствами. Ему отвечает слабая нерастворимая вольфрамовая кислота WO3 H2O (H2WO4). Ее соли — вольфраматы (Na2WO4). Известны высокомолекулярные поливольфраматы (изополивольфраматы, гетерополивольфраматы), анионы которых содержат связанные между собой группировки WO3.
Редактировать

Применение

До 50% W используют в производстве легированных сталей. Твердый сплав победит на 90% состоит из карбида вольфрама WC. Вольфрам — основа нитей ламп накаливания, катодов в электровакуумных приборах, обмоток высокотемпературных печей.
Редактировать

Дополнительная литература

  • Зеликман А. Н., Никитина Л. С., Вольфрам. М., 1978.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика