Волфрамът е най-огнеупорният метал. Само неметалният елемент въглерод има по-висока точка на топене, но той съществува в течна форма само при високо налягане. При стандартни условия волфрамът е химически устойчив.

История и произход на името

Името Wolframium е прехвърлено на елемента от минерала волфрамит, известен още през 16 век. наречена „вълча пяна“ - лат. spuma lupi или немски. Вълк Рам. Името се дължи на факта, че волфрамът, придружаващ калаените руди, пречи на топенето на калай, превръщайки го в шлакова пяна („поглъщаше калай като вълк, който поглъщаше овца“).

Физични свойства

Волфрамът е лъскав светлосив метал, който има най-високите доказани точки на топене и кипене (предполага се, че сеаборгият е още по-огнеупорен, но засега това не може да се твърди категорично - животът на сеаборгиума е много кратък). Точка на топене - 3695 (3422 °C), кипи при 5828 (5555 °C). Плътността на чистия волфрам е 19,25 g/cm³. Има парамагнитни свойства (магнитна чувствителност 0,32⋅10 −9). Твърдост по Бринел 488 kg/mm², електрическо съпротивление при 20 °C - 55⋅10 −9 Ohm m, при 2700 °C - 904⋅10 −9 Ohm m. Скоростта на звука в загрят волфрам е 4290 m/s.

Волфрамът е един от най-тежките, най-твърдите и най-огнеупорните метали. В чистата си форма той е сребристо-бял метал, подобен на платината, при температура от около 1600 ° C лесно се кове и може да бъде изтеглен в тънка нишка. Металът е много стабилен във вакуум.

Химични свойства

Реагира с разтопени алкали в присъствието на окислители:

Първоначално тези реакции протичат бавно, но когато достигнат 400 °C (500 °C за реакция с участието на кислород), волфрамът започва да се самонагрява и реакцията протича доста бурно, като се отделя голямо количество топлина.

Разтваря се в смес от азотна и флуороводородна киселина, образувайки хексафлуорволфрамова киселина Н2. От волфрамовите съединения най-важни са: волфрамов триоксид или волфрамов анхидрид, волфрамати, пероксидни съединения с обща формула Me 2 WO X, както и съединения с халогени, сяра и въглерод. Волфраматите са склонни да образуват полимерни аниони, включително хетерополисъединения с включването на други преходни метали.

Приложение

Основната употреба на волфрам е като основа на огнеупорни материали в металургията.

Волфрамов метал

Волфрамови връзки

• За механична обработка на метали и неметални конструкционни материали в машиностроенето (струговане, фрезоване, рендосване, длето), сондиране на кладенци и в минната промишленост, широко се използват твърди сплави и композитни материали на базата на волфрамов карбид (например, win , състоящ се от WC кристали в кобалтова матрица, широко използвани в Русия - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), както и смеси от волфрамов карбид, титанов карбид, танталов карбид (TT); класове за особено трудни условия на обработка, например къртене и рендосване на изковки от топлоустойчиви стомани и пробиване с въртящ чук на здрави материали). Широко използван като легиращ елемент (често заедно с молибден) в стомани и сплави на основата на желязо. Високолегираната стомана, класифицирана като „високоскоростна“, с маркировка, започваща с буквата P, почти винаги съдържа волфрам.
• Волфрамов сулфид WS 2 се използва като високотемпературна (до 500 °C) смазка.

• Някои волфрамови съединения се използват като катализатори и пигменти.

• Монокристали от волфрамати (волфрамати на олово, кадмий, калций) се използват като сцинтилационни детектори на рентгенови лъчи и други йонизиращи лъчения в ядрената физика и ядрената медицина.

• Волфрамовият дителлурид WTe 2 се използва за преобразуване на топлинна енергия в електрическа (термо-емф около 57 μV/K).

Други приложения

Волфрамов пазар

Цените на металния волфрам (елементно съдържание около 99%) в края на 2010 г. бяха около 40-42 щатски долара за килограм, през май 2011 г. те бяха около 53-55 щатски долара за килограм. Полуфабрикати от 58 USD (пръчки) до 168 (тънка лента). През 2014 г. цените на волфрама варираха в диапазона от 55 до 57 USD.

Биологична роля

Волфрамът не играе съществена биологична роля. Някои архебактерии и бактерии имат ензими, които включват волфрам в техния активен център. Има облигатно зависими от волфрам форми на хипертермофилни архебактерии, които живеят около дълбоководни хидротермални отвори. Наличието на волфрам в ензимите може да се счита за физиологична реликва от ранните Archaea - има предположения, че волфрамът е играл роля в ранните етапи от възникването на живота.

Естественият волфрам се състои от смес от пет изотопа (180 W - 0,12(1)%, 182 W - 26,50(16)%, 183 W - 14,31(4)%, 184 W - 30,64(2) % и 186 W - 28,43 (19) %). Открита е изключително слабата радиоактивност на естествения волфрам (около два разпада на грам елемент на година), поради α-активността от 180 W, която има период на полуразпад от 1,8⋅10 18 години.

Бележки

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Гленда О'Конър, Томас Валчик, Шиге Йонеда, Сянг-Кун Джу.Атомни тегла на елементите 2011 (Технически доклад на IUPAC) // Чиста и приложна химия. - 2013. - кн. 85, бр. 5. - С. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Волфрам: физични свойства(английски) . WebElements. Посетен на 17 август 2013.

Волфрам- най-огнеупорният метал. Само неметалният елемент, въглеродът, има по-висока точка на топене. При стандартни условия е химически устойчив. Името Wolframium е прехвърлено на елемента от минерала волфрамит, известен още през 16 век. наречен лат. Spuma lupi („вълча пяна“) или немски. Wolf Rahm („вълчи крем“, „вълчи крем“). Името се дължи на факта, че волфрамът, придружаващ калаените руди, пречи на топенето на калай, превръщайки го в пяна от шлака („калайът поглъща като вълк, който поглъща овца“).

Вижте също:

СТРУКТУРА

В тялоцентрирана кубична волфрамова клетка атомите са разположени във върховете и в центъра на клетката, т.е. Има два атома на клетка. bcc структурата не е най-близкото опаковане на атоми. Коефициентът на компактност е 0,68. Волфрамова космическа група Im3m.

ИМОТИ

Волфрамът е лъскав светлосив метал, който има най-високите доказани точки на топене и кипене (предполага се, че сеаборгият е още по-огнеупорен, но засега това не може да се твърди категорично - животът на сеаборгиума е много кратък). Точка на топене - 3695 K (3422 °C), кипи при 5828 K (5555 °C). Плътността на чистия волфрам е 19,25 g/cm³. Има парамагнитни свойства (магнитна чувствителност 0,32·10−9). Твърдост по Бринел 488 kg/mm², електрическо съпротивление при 20 °C - 55·10−9 Ohm·m, при 2700 °C - 904·10−9 Ohm·m. Скоростта на звука в загрят волфрам е 4290 m/s. Парамагнитен е.

Волфрамът е един от най-тежките, най-твърдите и най-огнеупорните метали. В чистата си форма той е сребристо-бял метал, подобен на платината, при температура от около 1600 ° C лесно се кове и може да бъде изтеглен в тънка нишка.

ЗАПАСИ И ДОБИВ

Волфрамовият кларк на земната кора е (по Виноградов) 1,3 g/t (0,00013% от съдържанието в земната кора). Средното му съдържание в скалите, g/t: ултраосновно - 0,1, основно - 0,7, междинно - 1,2, киселинно - 1,9.

Процесът на получаване на волфрам преминава през подетапа на отделяне на триоксид WO 3 от рудни концентрати и последващо редуциране до метален прах с водород при температура около 700 °C. Поради високата точка на топене на волфрама се използват методи на праховата металургия за получаване на компактна форма: полученият прах се пресова, синтерува във водородна атмосфера при температура 1200-1300 °C, след което през него се пропуска електрически ток. Металът се нагрява до 3000 °C и се получава синтероване в монолитен материал. За последващо пречистване и получаване на монокристална форма се използва зоново топене.

ПРОИЗХОД

Волфрамът се среща в природата главно под формата на окислени комплексни съединения, образувани от волфрамов триоксид WO 3 с оксиди на желязо и манган или калций, а понякога и олово, мед, торий и редкоземни елементи. Волфрамитът (железен и манганов волфрамат nFeWO 4 * mMnWO 4 - съответно ферберит и хюбнерит) и шеелит (калциев волфрамат CaWO 4) са от индустриално значение. Волфрамовите минерали обикновено са вградени в гранитни скали, така че средната концентрация на волфрам е 1-2%.

Казахстан, Китай, Канада и САЩ имат най-големи резерви; находища са известни и в Боливия, Португалия, Русия, Узбекистан и Южна Корея. Световното производство на волфрам е 49-50 хиляди тона годишно, включително 41 в Китай, 3,5 в Русия; Казахстан 0,7, Австрия 0,5. Основни износители на волфрам: Китай, Южна Корея, Австрия. Основни вносители: САЩ, Япония, Германия, Великобритания.
В Армения и други страни също има находища на волфрам.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Огнеупорността и пластичността на волфрама го правят незаменим за нишки с нажежаема жичка в осветителни тела, както и в кинескопи и други вакуумни тръби.
Поради високата си плътност волфрамът е в основата на тежки сплави, които се използват за противотежести, бронебойни сърцевини на подкалибрени и стреловидни артилерийски снаряди, бронебойни сърцевини на куршуми и високоскоростни ротори на жироскопи за стабилизиране на полета на балистични ракети (до 180 хиляди оборота в минута).

Волфрамът се използва като електроди за заваряване с аргонова дъга. Сплавите, съдържащи волфрам, се характеризират с топлоустойчивост, киселинна устойчивост, твърдост и устойчивост на абразия. От тях се правят хирургически инструменти (амалоева сплав), броня на танкове, корпуси на торпеда и снаряди, най-важните части на самолети и двигатели, контейнери за съхранение на радиоактивни вещества. Волфрамът е важен компонент на най-добрите видове инструментални стомани. Волфрамът се използва във високотемпературни вакуумни съпротивителни пещи като нагревателни елементи. В такива пещи като термодвойка се използва сплав от волфрам и рений.

За механична обработка на метали и неметални конструкционни материали в машиностроенето (струговане, фрезоване, рендосване, длето), сондиране на кладенци и в минната промишленост широко се използват твърди сплави и композитни материали на базата на волфрамов карбид (например победит , състоящ се от WC кристали в кобалтова матрица, широко използвани в Русия - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), както и смеси от волфрамов карбид, титанов карбид, танталов карбид (TT); класове за особено трудни условия на обработка, например къртене и рендосване на изковки от топлоустойчиви стомани и пробиване с въртящ чук на здрави материали). Широко използван като легиращ елемент (често заедно с молибден) в стомани и сплави на основата на желязо. Високолегираната стомана, класифицирана като "високоскоростна", обозначена с буквата P, почти винаги съдържа волфрам. (P18, P6M5. от rapid - бърз, скорост).

Волфрамов сулфид WS 2 се използва като високотемпературна (до 500 °C) смазка. Някои волфрамови съединения се използват като катализатори и пигменти. Волфраматните монокристали (оловни, кадмиеви, калциеви волфрамати) се използват като сцинтилационни детектори на рентгенови лъчи и други йонизиращи лъчения в ядрената физика и ядрената медицина.

Волфрамовият дителлурид WTe 2 се използва за преобразуване на топлинна енергия в електрическа (термо-емф около 57 μV/K). Изкуственият радионуклид 185 W се използва като радиоактивен индикатор при изследване на вещества. Стабилните 184 W се използват като компонент на сплави с уран-235, използвани в твърдофазни ядрени ракетни двигатели, тъй като това е единственият често срещан изотоп на волфрам, който има ниско напречно сечение на улавяне на топлинни неутрони (около 2 барна).

Волфрам - W

КЛАСИФИКАЦИЯ

Въведение

Значението на редките елементи в науката и технологиите нараства всяка година, а границата между редките и нередките елементи е все по-размита. Съвременният химик-аналитик все по-често трябва да се занимава с определянето на волфрам, молибден, ванадий, титан, цирконий и други редки елементи.

Анализът на смес от всички елементи е изключително рядък случай.

Многото комбинации от редки и нередки елементи, открити в минералите, са толкова сложни, че анализът изисква богат опит и познания по химия на редките елементи.

За да се разделят елементите на групи или да се изолира всеки един елемент, се използват не само реакции на утаяване, но и други методи, като: екстракция на съединения с органични разтворители, дестилация на летливи съединения, електролиза и др.

Поради трудността при отделянето и определянето на някои редки елементи чрез химични методи, тези определяния се правят чрез физични методи (спектрален, луминесцентен и др.).

Когато се открият много малки количества микроелементи, се използват химични методи за обогатяване, базирани на коутаяване на елемента, който се определя с друг специално подбран елемент - "носителят". Носещите елементи са избрани така, че да не пречат на по-нататъшния ход на анализа.

Един от най-важните редки елементи е волфрамът. В тази статия искаме да разгледаме някои въпроси, свързани с качественото откриване на волфрам.

История на откриването на волфрам

Думата "волфрам" съществува много преди откриването на този метал. Дори немският лекар и металург Георгиус Агрикола (1494-1555) нарича някои метали волфрам. Думата "волфрам" имаше много нюанси на значение; това, по-специално, означава както „вълча слюнка“, така и „вълча пяна“, т.е. пяна на устата на ядосан вълк. Металурзите от 14-16 век забелязват, че при топенето на калай примесът на някакъв минерал причинява значителни загуби на метал, превръщайки го „в пяна“ - в шлака. Вредният примес беше минералът волфрамит (Mn, Fe)WO4, подобен на външен вид на калаената руда - каситерит (SnO2). Средновековните металурзи наричали волфрамита „волфрам“ и казвали, че „краде и поглъща калай, както вълкът овца“.

Волфрамът е получен за първи път от испанските химици братя де Елухар през 1783 г. Още по-рано - през 1781г. - Шведският химик Шееле изолира волфрамов триоксид WO3 от минерал със състав CaWO4, който по-късно става известен като "шеелит". Поради това волфрамът дълго време се нарича шеелий.

В Англия, Франция и САЩ волфрамът се нарича по различен начин - волфрам, което на шведски означава "тежък камък". В Русия през 19-ти век волфрамът се нарича "бодил".

Позиция в периодичната таблица на химичните елементи

Волфрамът е елемент от VI група на периодичната система от химични елементи, неговият сериен номер е 74, атомната маса е 183,85.

Естественият волфрам се състои от смес от стабилни изотопи с маси:

За волфрама са известни и радиоактивни изотопи с маси от 174 до 188.

Физикохимични свойства на волфрама и неговото приложение

химическо качествено откриване на волфрам

Чистият метален волфрам е сребристо-бял метал, подобен на външен вид на стоманата, с центрирана кубична кристална решетка; на прах - тъмно сив на цвят.

Физични константи на волфрама:

Точка на топене. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3380-3430°С

Точка на кипене. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5900oC

Плътност (при 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19,3 g/cm3

Специфичен топлинен капацитет (при 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,032 кал/g* oC

Топлина на топене. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 кал/гр

Топлина на изпарение. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,83 кал/гр

Налягането на парите на волфрама е посочено в Таблица 1 (вижте Приложението).

Волфрамът има най-високата точка на топене и най-ниското налягане на парите от всички метали. Волфрамовата тел има най-висока якост на опън и граница на провлачване до 420 kg/mm2.

Днес волфрамът се използва широко в науката и технологиите. Използва се за легиране на стомана, като основа за свръхтвърди сплави, като компонент на топлоустойчиви сплави за авиационната и ракетната техника, за производството на катоди на електрически вакуумни устройства и нишки на лампи с нажежаема жичка. Волфрамовите сплави имат висока топлоустойчивост (при 16500C крайната якост е 175-253 MPa), но те са крехки и над 6000C се окисляват интензивно във въздуха (без защитно покритие могат да се използват само във вакуум и редуциращ или неутрален атмосфера). Те абсорбират добре йонизиращото лъчение. Използват се за производство на нагревателни елементи, топлинни щитове, контейнери за съхранение на радиоактивни лекарства, термични излъчватели, термодвойки електроди, използвани за измерване на температури до 25000C (сплави с рений).

Химични свойства

Волфрамът е един от най-устойчивите на корозия метали. При нормални температури е устойчив на вода и въздух, при температури 400-500 oC се окислява забележимо, при по-високи температури се окислява интензивно, образувайки жълт волфрамов триоксид. Той не взаимодейства с водорода дори при много високи температури, той взаимодейства с азота при температури над 2000 oC, образувайки нитрид WN2. Твърдият въглерод при 1100-1200 oC реагира с волфрам, образувайки карбиди WC и W2C. В студа сярната, солната, азотната, флуороводородна киселина и царската вода нямат ефект върху волфрама. При температура 100 oC волфрамът не взаимодейства с флуороводородна киселина, слабо взаимодейства със солна и сярна киселина и по-бързо реагира с азотна киселина и царска вода. Бързо се разтваря в смес от флуороводородна и азотна киселина. Алкалните разтвори на студено нямат ефект върху волфрама; разтопените алкали в присъствието на въздух или в присъствието на окислители (като нитрати, хлорати, оловен диоксид) интензивно разтварят волфрам, образувайки соли.

Разпределението на електроните във волфрамовия атом е: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 5d4 6s2. Волфрамови йонизационни потенциали: I1=7.98eV; I2=17.7eV. Атомен радиус rme=1.40Ao.

Йонни радиуси:

В съединения волфрамът проявява степени на окисление +2, +3, +4, +5, +6. В по-високи степени на окисление волфрамът има киселинни свойства, в по-ниски степени има основни свойства. Съединенията със степен на окисление +2, +3 са нестабилни. Двувалентният волфрам е известен само под формата на халогениди. Стабилни комплексни цианиди са изолирани от волфрамови (IV) съединения в твърда форма. Съединенията на волфрама (V) и (VI) са от най-голямо практическо значение при анализа.

Поведението на волфрама в разтвори е сложно, особено в киселинни, поради липсата на прости съединения. От съществено значение в аналитичната химия на волфрама е неговата голяма склонност към образуване на комплекси. Поради факта, че в сложните съединения индивидуалните свойства на отделните елементи се проявяват по-ясно, отколкото в простите, комплексообразуването на волфрам се използва широко при определяне в присъствието на елементи с подобни свойства.

Волфрамовите (II) и (III) съединения са силни редуциращи агенти; окислителната способност на волфрамовите (V) съединения е слаба.

Термодинамичните данни за волфрам и неговите съединения са дадени в таблица 2 (вижте допълнението)

До 40-те години на 20 век аналитичната химия на волфрама се развива заедно с аналитичната химия на молибдена, като първата се характеризира с гравиметрични методи за определяне. През последните години химията на волфрамовите координационни съединения е успешно проучена, някои от които успешно се използват в аналитичната химия за определяне на волфрам чрез физични и физикохимични методи.

Сходството на свойствата на волфрама и молибдена обяснява трудността на тяхното разделяне и определяне в присъствието един на друг. Въпреки това, разликата в разпределението на валентните електрони и феноменът на свиване на лантаноидите, изпитван от електронната обвивка на волфрама, водят до разлики в някои от химичните свойства на тези елементи. Например склонността на водните разтвори на волфрам (VI) да полимеризират и хидролизират в присъствието на минерални киселини е по-силна от тази на молибден (VI). Волфрамът се възстановява по-трудно до определени по-ниски степени на окисление, чието стабилизиране, за разлика от молибдена, е сложно и не винаги успешно.

Висококачествено откриване на волфрам

Химията на волфрама е изключително сложна. Притежавайки различна степен на окисление, този елемент образува голям брой съединения. Тук ще разгледаме свойствата само на тези волфрамови съединения, които той образува, когато неговите сплави се разтварят в киселини. Тъй като за разтваряне на тези сплави се използва концентрирана азотна киселина, смесена с 2N. сярна киселина или царска вода, волфрамът преминава в най-високата си степен на окисление +6. Затова ще се съсредоточим върху свойствата на съединенията на волфрама (VI).

Частични реакции на йона WO42-:

1. Киселини. Когато разтвори на волфрамати са изложени на концентрирани минерални киселини, като солна киселина, се утаява бяла утайка от волфрамова киселина:

WO42-+2H++H2O = WO3*2 H2O.

При кипене WO3*2 H2O се превръща в жълт WO3* H2O. Волфрамовата киселина е неразтворима в концентрирани киселини (за разлика от MoO3*H2O). Реакцията на неговото образуване се използва за отделяне на WO42- от други йони.

2. Сероводородът H2S в кисел разтвор не утаява WO42-.

3. Амониевият сулфид (NH4)2S образува водоразтворими тиосоли с волфрамати, например:

WO42- + 8NH4+ +4S2-+ 4 H2O = WS42- + 8NH4OH.

При подкисляване тиосалът се разлага, за да образува светлокафява утайка WS3.

4. Възстановяване на WO42-. Разтвор на волфрамат, подкислен със солна или сярна киселина, се обработва с метален цинк. Първоначално образуваната утайка от волфрамова киселина става синя поради образуването на продукти с променлив състав, съдържащи волфрамови (VI) и (V) съединения:

Zn + 2WO42-+6H+ = W2O5+Zn2++3H2O.

Същото съединение се получава чрез заместване на цинка с разтвор на калаен (II) хлорид.

В метода за анализ на сероводорода волфрамът се класифицира като подгрупа на арсена; обаче не образува сулфид под действието на сероводород в кисела среда, а го образува само под действието на амониеви и алкалнометални сулфиди или сероводород в алкална среда; разтваря се в излишък от сулфид, за да образува тиосол:

Na2WO4 + 4 (NH4)2S + 4 H2O = Na2WS4 + 8 NH4OH.

Когато разтворите на тиосолите се подкисляват, се утаява светлокафяв волфрамов сулфид:

Na2WS4 + 2 HCl = 2 NaCl + H2S + WS3,

разтваря се в излишък от солна киселина. Но йонът WO42- се утаява под действието на солна киселина под формата на слабо разтворима волфрамова киселина заедно със сребърната група (Ag+, Hg22+, Tl(I), Pb2+) и по този начин се отделя от повечето катиони.

В схемата за анализ без водороден сулфат волфрамът също се предлага да бъде изолиран под формата на волфрамова киселина чрез действието на солна киселина; заедно с него под формата на хлориди се утаяват следните йони: Ag+, Hg22+, Tl (I), Pb2+. Систематичният напредък на анализа на катиони в присъствието на волфрам е даден в таблица 3 (вижте приложението).

Качественият анализ на волфрама е много слабо развит. Използва се главно утаяването на трудноразтворима волфрамова киселина чрез действието на минерални киселини върху волфраматите; При тези условия силициевата киселина се утаява заедно с волфрамова киселина. Волфрамът се отделя от последния чрез третиране на утайката с амоняк и след това се намира във филтрата. От неорганичните реагенти най-често се използват алкални метали и амониеви тиоцианати в присъствието на титанов (III) и калаен (II) редуциращи агенти, от органичните реагенти се използва толуен-3,4-дитиол. Вероятно реагентите, препоръчани за фотометрично определяне на волфрам, могат да се използват за откриване: те са чувствителни и доста надеждни, особено след отделяне на волфрам, например чрез киселинна хидролиза. Реактивите, препоръчани за гравиметрично определяне на волфрам, са малко полезни за откриването му, тъй като образуват нехарактерни отлагания с волфрам.

Коренман предложи откриването на волфрам с помощта на амониев хлорид: безцветни кристали на амониев волфрамат са оформени като диаманти и пръчки. Чувствителност 0,15 µg волфрам в капка разтвор, максимално разреждане 1:4 * 104. Откриването не се намесва от хлориди, сулфати, стократни количества молибдати и тридесеткратни количества ванадати.

Роданидният метод позволява да се открие чрез капков метод 0,05-1% волфрамов триоксид WO3 в руди и 10-4% волфрам в скали.

Капково откриване на волфрам в руди. Откриването на 0,05-1% волфрамов триоксид не се пречи от 10% молибден и ванадий; 5% хром; по 2% арсен и антимон, но се препоръчва да се отделят ванадий и хром.

Около 5 mg от пробата, смляна на прах, се слива с? 20 mg натриев хидроксид, около 3 mg натриев пероксид се добавят към стопилката и се разтопяват отново. Жълтият цвят на стопилката показва наличието на хром. Към стопилката се добавят няколко капки вода, загрява се, прехвърля се в порцеланов тигел и се подкислява със солна киселина. Разтворът се изпарява на водна баня почти до сухо, остатъкът се навлажнява със солна киселина, разрежда се с вода и се филтрира. Филтърната утайка се обработва с горещ разтвор на амоняк (1:1), промива се с гореща вода, филтратът и промивната вода се комбинират и се добавя една капка от разтвора на реагента (30 g калиев тиоцианат в 100 ml вода), изпарява се до малък обем, добавят се 1-2 капки концентрирана солна киселина, 1 капка 10% разтвор на калаен (II) хлорид и 1 капка 0,5% разтвор на титанов (III) хлорид в солна киселина (1 :1). В присъствието на волфрам се появява жълт цвят.

Откриване на волфрам в руди и скали. Откриване?1 10-4% от волфрама се пречи на молибден, селен, телур, големи количества желязо, ванадий, хром и силициев диоксид. Сулфидните проби се изпичат и след изпичане допълнително се раздробяват.

0,5 g фино смляно вещество се обработва в продължение на 30 минути в епруветка или микростъкло с 2 ml солна киселина при нагряване на водна баня. Ако присъства арсен, той се отстранява чрез действието на хидразин в присъствието на калиев бромид, като течността се изпарява след въвеждане на реагентите до половината от първоначалния обем. Остатъкът се разтваря в два обема вода, разтворът се филтрира през памучен тампон и се промива с 1-2 ml вода. Филтратът и промивната вода се изпаряват до сухо, разтварят се в 1-2 капки вода, на капки се добавя 25% разтвор на калиев хидроксид, докато железният хидроксид се утаи напълно, добавят се 3 капки наситен разтвор на амониев тиоцианат, смесват се се добавя 40% разтвор на калаен (II) хлорид, докато изчезне червеното оцветяване. В присъствието на волфрам се появява жълтеникаво-зелен цвят.

За да се увеличи чувствителността на откриване на волфрам до 0,01 μg, се препоръчва реакцията да се извърши върху зърна от анионна смола. Откриването не се пречи от 100-1000 µg La, Ce(IV), Zr, Th, Mn, Fe, Ni, Zn, Cd, Al, Ga, In, Ge, Sn (IV), Pb, Sb (III) ), Bi, F-, Br-, I-, NO3-, SO32-, SO42-, HPO42-, B4O72-, HCOO-, C2O42-, цитрат и тартарат. Pd, Pt, Ag, Au, Hg, As, Se, Te пречат.

В присъствието на молибден разтворът се подкиселява със сярна киселина до концентрация 1-2М, молибденът се екстрахира два пъти със смес от равни обеми ацетилацетон и хлороформ, водният слой се филтрува, изпарява се до малък обем, азотна киселина се въвежда за унищожаване на органични вещества и се добавя натриев хидроксид до концентрация от 0,01 М. Разтворът се поставя върху бяла плочка, добавят се няколко зърна Dauex-1-x-1 или 1-x-2 анионобменна смола, след няколко минути се добавя 1 капка 10% разтвор на калаен (II) хлорид в Добавят се концентрирана солна киселина и 3% разтвор на амониев тиоцианат. В присъствието на волфрам зърното става зеленикаво. Препоръчва се зърното да се изследва под микроскоп под флуоресцентна лампа.

Откриване на капки от волфрам в стомана. Kullberg предлага реакция, основана на способността на пероксоволфрамова киселина, образувана от действието на водороден прекис върху волфрамова киселина, да оцветява разтвор на оцетна киселина на бензидин в оранжево-червено-кафяв цвят. Полученото съединение е устойчиво на водороден прекис.

Капка киселинна смес (1 част 30% сярна киселина и 1 част концентрирана азотна киселина) се поставя върху почистената стоманена повърхност. След 2-3 минути добавете голям излишък от натриев прекис, разбъркайте и капка по капка добавете 10% разтвор на амоняк, докато кипенето спре. Част от утайката се улавя с филтърна хартия и върху нея се накапват 2-3 капки прясно приготвен 1% разтвор на бензидин в ледена оцетна киселина. В присъствието на волфрам се появява оранжево-червено-кафяв цвят.

В стоманите волфрамът може да бъде открит чрез дитиол; молибден, цирконий, мед и други стоманени компоненти не пречат.

0,5-0,6 g проба от стомана се разтваря в 10 ml 6 М солна киселина. Част от разтвора се нагрява с калаен(II) хлорид, за да се редуцира молибден(VI) до молибден(III) и се добавя метанолов разтвор на дитиол. В присъствието на волфрам се появява синкаво-зелен цвят.

Когато се използва родамин С, чувствителността на откриване на волфрам е 0,001-0,0005 mg в 1 капка разтвор. Препоръчва се да се изолира волфрамова киселина H2WO4, след това да се разтвори в натриев хидроксид и да се открие волфрам в леко кисела среда. Откриването без отделяне на волфрам се намесва от много йони, включително I-, Br-, SCN-, Cr2O72-, S2O82-, MnO4-, ClO4-, S2O32- аниони.

Родамин С се препоръчва за откриване на волфрам върху хартиени хроматограми; за да направите това, те се напръскват с 0,025% разтвор на родамин С в 1М сярна киселина и 20% разтвор на калиев бромид. Наличието на волфрам може да се идентифицира по цвета или луминесценцията на петното.

Когато е изложен на катодни или ултравиолетови лъчи, шеелитът луминесцира интензивно със синя светлина.

Свойства на волфрама

Волфрам- това е метал. Не се среща в морската вода, не и във въздуха, а в земната кора е само 0,0055%. Ето как волфрам, елемент, заемайки 74-та позиция в. Той бе „открит“ за индустрията от Световното изложение във френската столица. Състоя се през 1900 г. В изложбата бяха представени волфрамова стомана.

Композицията беше толкова твърда, че можеше да разреже всякакъв материал. остава „непобедим” дори при температури от хиляди градуси, поради което е наречен червеноустойчив. Производители от различни страни, които посетиха изложението, възприеха разработката. Производството на легирана стомана придоби световен мащаб.

Интересното е, че самият елемент е открит още през 18 век. През 1781 г. шведът Шелер провежда експерименти с минерала волфрам. Химикът решил да го постави в азотна киселина. В продуктите на разлагането ученият открил неизвестен сив метал със сребрист оттенък. Минералът, върху който са проведени експерименти, по-късно е преименуван на шеелит, а новият елемент наречен волфрам.

Изучаването на неговите свойства обаче отне много време, така че достойното използване на метала беше намерено много по-късно. Името беше избрано веднага. Думата волфрамсъществуваше преди. Испанците нарекоха това един от минералите, открити в находищата на страната.

Съставът на камъка всъщност включваше елемент No74. Външно металът е порест, сякаш е разпенен. Следователно друга аналогия беше полезна. На немски волфрам буквално означава „вълча пяна“.

Точката на топене на метала съперничи на водорода, който е най-устойчивият на температура елемент. Затова инсталирайте индекс на омекване на волфрамСто години не можаха. Нямаше пещи, способни да нагряват до няколко хиляди градуса.

Когато „ползите“ от сребристо-сивия елемент бяха „видяни“, те започнаха да го добиват в индустриален мащаб. За изложбата от 1900 г. металът е извлечен по старомодния начин с помощта на азотна киселина. Волфрамът обаче все още се добива по този начин.

Добив на волфрам

Най-често триоксидното вещество се получава първо от рудни отпадъци. Обработва се при 700 градуса, като се получава чист метал под формата на прах. За да се смекчат частиците, трябва да се прибегне до водород. В нея волфрамът се стопявапри три хиляди градуса по Целзий.

Сплавта се използва за фрези, резачки за тръби и фрези. за металообработка с с помощта на волфрамповишаване на точността на производството на части. При излагане на метални повърхности триенето е високо, което означава, че работните равнини стават много горещи. Машините за рязане и полиране без елемент № 74 могат сами да се стопят. Това прави кройката неточна и несъвършена.

Волфрамът е не само труден за топене, но и труден за обработка. По скалата на твърдостта металът заема девета позиция. Корундът има същия брой точки, чиито трохи се използват за направата например на шкурка. Само диамантът е по-твърд. Следователно волфрамът се обработва с негова помощ.

Приложения на волфрам

„Устойчивостта“ на 74-ия елемент привлича. Продуктите, изработени от сплави със сиво-сребрист метал, не могат да бъдат надраскани, огънати или счупени, освен ако, разбира се, не ги надраскате по повърхността или със същите диаманти.

Волфрамовите бижута имат още едно неоспоримо предимство. Те не предизвикват алергични реакции, за разлика от златото, среброто, платината и още повече техните сплави с или. За бижута се използва волфрамов карбид, тоест неговото съединение с въглерод.

Той е признат за най-твърдата сплав в човешката история. Неговата полирана повърхност перфектно отразява светлината. Бижутерите го наричат ​​"сиво огледало".

Между другото, бижута майсторите обърнаха внимание на волфрамаслед като сърцевините на куршумите, черупките и плочите за бронежилетки започнаха да се правят от това вещество в средата на 20 век.

Оплакванията на клиентите относно крехкостта на висококачествените сребърни бижута принудиха бижутерите да запомнят новия елемент и да се опитат да го приложат в своята индустрия. Освен това цените започнаха да се колебаят. Волфрамът се превърна в алтернатива на жълтия метал, който вече не се възприема като инвестиционен обект.

Като благороден метал, разходи за волфраммного пари. За килограм искат поне 50 долара на пазара на едро. Световната индустрия харчи 30 хиляди тона елемент № 74 годишно. Повече от 90% се усвояват от металургичната промишленост.

само направени от волфрамконтейнери за съхранение на ядрени отпадъци. Металът не пропуска разрушителни лъчи. Редкият елемент се добавя към сплавите за направата на хирургически инструменти.

Това, което не се използва за металургични цели, се взема от химическата промишленост. Волфрамовите съединения с фосфора например са в основата на лакове и бои. Те не се срутват и не избледняват от слънчева светлина.

А разтвор на натриев волфраматустойчиви на влага и огън. Става ясно с какво са импрегнирани водоустойчивите и огнеупорни платове за водолазни и пожарникарски костюми.

Волфрамови находища

В Русия има няколко находища на волфрам. Те се намират в Алтай, Далечния изток, Северен Кавказ, Чукотка и Бурятия. Извън страната металът се добива в Австралия, САЩ, Боливия, Португалия, Южна Корея и Китай.

В Поднебесната империя дори има легенда за млад изследовател, дошъл в Китай, за да търси калаен камък. Студентът се настанил в една от къщите в Пекин.

След безплодно търсене, човекът обичаше да слуша историите на дъщерята на собственика. Една вечер тя разказа историята за тъмните камъни, от които е изградена домашната печка. Оказало се, че блоковете падат от скалата в задния двор на сградата. И така, студентът не го намери, но намери волфрам.

С атомен номер 74 в периодичната таблица, обозначен със символа W (на латински: Wolframium), той е твърд сив преходен метал. Основното приложение е като основа за огнеупорни материали в металургията. Изключително огнеупорен, химически устойчив при стандартни условия.

История и произход на името

Името Wolframium е прехвърлено на елемента от минерала волфрамит, известен още през 16 век. наречена "вълча пяна" - "Spuma lupi" на латински, или "Wolf Rahm" на немски. Името се дължи на факта, че волфрамът, придружаващ калаените руди, пречи на топенето на калай, превръщайки го в пяна от шлака („калайът поглъща като вълк, който поглъща овца“).
В момента в САЩ, Великобритания и Франция за волфрама се използва името „волфрам“ (на шведски: tung sten – „тежък камък“).
През 1781 г. известният шведски химик Шееле, обработвайки минерала шеелит с азотна киселина, получава жълт "тежък камък". През 1783 г. испанските химици братя Елюар съобщават за получаване на жълт оксид на нов метал, разтворим в амоняк, от саксонския минерал волфрамит. Нещо повече, един от братята, Фаусто, е бил в Швеция през 1781 г. и е общувал с Шееле. Шееле не претендира за откриването на волфрама, а братята Елюар не настояват за своя приоритет.

разписка

Процесът на получаване на волфрам преминава през подетапа на отделяне на триоксид WO 3 от рудни концентрати и последващо редуциране до метален прах с водород при температура от прибл. 700 °C. Поради високата точка на топене на волфрама се използват методи на праховата металургия за получаване на компактна форма: полученият прах се пресова, синтерува във водородна атмосфера при температура 1200-1300 °C, след което през него се пропуска електрически ток. Металът се нагрява до 3000 °C и се получава синтероване в монолитен материал. За последващо пречистване и получаване на монокристална форма се използва зоново топене.

Свойства

Физически
Волфрамът е светлосив метал, който има най-високите доказани точки на топене и кипене (предполага се, че сеаборгият е още по-огнеупорен, но засега това не може да се твърди твърдо - животът на сеаборгиума е много кратък).
Волфрамът е един от най-тежките, най-твърдите и най-огнеупорните метали. В чистата си форма той е сребристо-бял метал, подобен на платината, при температура от около 1600 ° C лесно се кове и може да бъде изтеглен в тънка нишка.

химически
Валентност от 2 до 6. Най-стабилен е 6-валентният волфрам. 3- и 2-валентните волфрамови съединения са нестабилни и нямат практическо значение.
Волфрамът има висока устойчивост на корозия: при стайна температура не се променя във въздуха; при горещи температури бавно се окислява до волфрамов VI оксид; почти неразтворим в солна, сярна и флуороводородна киселина. В азотна киселина и царска вода се окислява от повърхността. Разтваря се в смес от азотна и флуороводородна киселина, образувайки волфрамова киселина. От волфрамовите съединения най-важни са: волфрамов триоксид или волфрамов анхидрид, волфрамати, пероксидни съединения с обща формула Me 2 WO x, както и съединения с халогени, сяра и въглерод. Волфраматите са склонни към образуване на полимерни аниони, включително хетерополисъединения с включването на други преходни метали.