El tungsteno es el más refractario de los metales. Sólo el elemento no metálico carbono tiene un punto de fusión más alto, pero existe en forma líquida sólo a altas presiones. En condiciones estándar, el tungsteno es químicamente resistente.

Historia y origen del nombre.

El nombre Wolframio fue transferido al elemento procedente del mineral wolframita, conocido ya en el siglo XVI. llamado "espuma de lobo" - lat. spuma lupi o alemán. Lobo Rahm. El nombre se debió al hecho de que el tungsteno, que acompaña a los minerales de estaño, interfería con la fundición del estaño, convirtiéndolo en espuma de escoria (“devoraba el estaño como un lobo devora a una oveja”).

Propiedades físicas

El tungsteno es un metal gris claro brillante que tiene los puntos de fusión y ebullición más altos probados (se supone que el seaborgio es aún más refractario, pero hasta ahora esto no se puede afirmar con seguridad: la vida útil del seaborgio es muy corta). Punto de fusión - 3695 (3422 °C), punto de ebullición a 5828 (5555 °C). La densidad del tungsteno puro es de 19,25 g/cm³. Tiene propiedades paramagnéticas (susceptibilidad magnética 0,32⋅10 −9). Dureza Brinell 488 kg/mm², resistividad eléctrica a 20 °C - 55⋅10 −9 Ohm m, a 2700 °C - 904⋅10 −9 Ohm m. La velocidad del sonido en el tungsteno recocido es de 4290 m/s.

El tungsteno es uno de los metales más pesados, duros y refractarios. En su forma pura, es un metal blanco plateado, similar al platino, a una temperatura de aproximadamente 1600 ° C se forja fácilmente y se puede estirar en un hilo fino. El metal es muy estable en el vacío.

Propiedades químicas

Reacciona con álcalis fundidos en presencia de agentes oxidantes:

Al principio, estas reacciones transcurren lentamente, pero cuando alcanzan los 400 °C (500 °C para una reacción que involucra oxígeno), el tungsteno comienza a autocalentarse y la reacción avanza de manera bastante violenta, produciendo una gran cantidad de calor.

Se disuelve en una mezcla de ácido nítrico y fluorhídrico, formando ácido hexafluorotungstico H2. De los compuestos de tungsteno, los más importantes son: trióxido de tungsteno o anhídrido de tungsteno, tungstatos, compuestos de peróxido de fórmula general Me 2 WO X, así como compuestos con halógenos, azufre y carbono. Los tungstatos son propensos a formar aniones poliméricos, incluidos heteropolicompuestos con la inclusión de otros metales de transición.

Solicitud

El uso principal del tungsteno es como base de materiales refractarios en metalurgia.

metal de tungsteno

Conexiones de tungsteno

• Para el procesamiento mecánico de metales y materiales estructurales no metálicos en la ingeniería mecánica (torneado, fresado, cepillado, cincelado), perforación de pozos y en la industria minera, se utilizan ampliamente aleaciones duras y materiales compuestos a base de carburo de tungsteno (por ejemplo, win , que consta de cristales de WC en una matriz de cobalto, grados ampliamente utilizados en Rusia: VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), así como mezclas de carburo de tungsteno, carburo de titanio y carburo de tantalio (TT); calidades para condiciones de procesamiento particularmente difíciles, por ejemplo, cincelar y cepillar piezas forjadas de aceros resistentes al calor y perforación con martillo perforador de materiales resistentes). Ampliamente utilizado como elemento de aleación (a menudo junto con molibdeno) en aceros y aleaciones a base de hierro. El acero de alta aleación, clasificado como “de alta velocidad”, con una marca que comienza con la letra P, casi siempre contiene tungsteno.
• El sulfuro de tungsteno WS 2 se utiliza como lubricante para altas temperaturas (hasta 500 °C).

• Algunos compuestos de tungsteno se utilizan como catalizadores y pigmentos.

• Los monocristales de tungstato (plomo, cadmio, tungstato de calcio) se utilizan como detectores de centelleo de rayos X y otras radiaciones ionizantes en física nuclear y medicina nuclear.

• El ditellururo de tungsteno WTe 2 se utiliza para convertir la energía térmica en energía eléctrica (termofem de aproximadamente 57 μV/K).

Otras aplicaciones

Mercado de tungsteno

Los precios del tungsteno metálico (con un contenido de elemento de alrededor del 99%) a finales de 2010 eran de 40 a 42 dólares por kilogramo, en mayo de 2011 eran de 53 a 55 dólares por kilogramo. Productos semiacabados desde 58 USD (varillas) hasta 168 (flejes finos). En 2014, los precios del tungsteno oscilaron entre 55 y 57 dólares.

papel biológico

El tungsteno no juega un papel biológico significativo. Algunas arqueobacterias y bacterias tienen enzimas que incluyen tungsteno en su centro activo. Existen formas obligadas de arqueobacterias hipertermófilas dependientes de tungsteno que viven alrededor de respiraderos hidrotermales de aguas profundas. La presencia de tungsteno en las enzimas puede considerarse una reliquia fisiológica de las primeras Archaea; hay sugerencias de que el tungsteno jugó un papel en las primeras etapas del origen de la vida.

El tungsteno natural consta de una mezcla de cinco isótopos (180 W - 0,12(1)%, 182 W - 26,50(16)%, 183 W - 14,31(4)%, 184 W - 30,64(2)% y 186 W - 28,43 (19) %). Se descubrió la radiactividad extremadamente débil del tungsteno natural (alrededor de dos desintegraciones por gramo de elemento por año), debido a la actividad α de 180 W, que tiene una vida media de 1,8⋅10·18 años.

Notas

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, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Pesos atómicos de los elementos 2011 (Informe Técnico IUPAC) // Química Pura y Aplicada. - 2013. - vol. 85, núm. 5. - págs. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Tungsteno: propiedades físicas(Inglés) . Elementos web. Consultado el 17 de agosto de 2013.

Tungsteno- el más refractario de los metales. Sólo el elemento no metálico, el carbono, tiene un punto de fusión más alto. En condiciones estándar es químicamente resistente. El nombre Wolframio fue transferido al elemento procedente del mineral wolframita, conocido ya en el siglo XVI. llamado lat. Spuma lupi (“espuma de lobo”) o alemán. Wolf Rahm (“crema de lobo”, “crema de lobo”). El nombre se debió al hecho de que el tungsteno, que acompaña a los minerales de estaño, interfería con la fundición del estaño, convirtiéndolo en espuma de escoria (“el estaño devora como un lobo devora a una oveja”).

Ver también:

ESTRUCTURA

En una celda cúbica de tungsteno centrada en el cuerpo, los átomos están ubicados en los vértices y en el centro de la celda, es decir Hay dos átomos por celda. La estructura bcc no es el empaquetamiento más cercano de átomos. El coeficiente de compacidad es 0,68. Grupo espacial de tungsteno Im3m.

PROPIEDADES

El tungsteno es un metal gris claro brillante que tiene los puntos de fusión y ebullición más altos probados (se supone que el seaborgio es aún más refractario, pero hasta ahora esto no se puede afirmar con seguridad: la vida útil del seaborgio es muy corta). Punto de fusión: 3695 K (3422 °C), punto de ebullición a 5828 K (5555 °C). La densidad del tungsteno puro es de 19,25 g/cm³. Tiene propiedades paramagnéticas (susceptibilidad magnética 0,32·10−9). Dureza Brinell 488 kg/mm², resistividad eléctrica a 20 °C - 55,10−9 Ohm·m, a 2700 °C - 904,10−9 Ohm·m. La velocidad del sonido en el tungsteno recocido es de 4290 m/s. Es paramagnético.

El tungsteno es uno de los metales más pesados, duros y refractarios. En su forma pura, es un metal de color blanco plateado, similar al platino, a una temperatura de aproximadamente 1600 ° C se forja fácilmente y se puede estirar en un hilo fino.

RESERVAS Y PRODUCCIÓN

El tungsteno Clarke de la corteza terrestre es (según Vinogradov) 1,3 g/t (0,00013% del contenido en la corteza terrestre). Su contenido medio en rocas, g/t: ultrabásico - 0,1, básico - 0,7, intermedio - 1,2, ácido - 1,9.

El proceso de obtención de tungsteno pasa por la subetapa de separación del trióxido WO 3 de los concentrados de mineral y su posterior reducción a polvo metálico con hidrógeno a una temperatura de aproximadamente 700 °C. Debido al alto punto de fusión del tungsteno, se utilizan métodos de pulvimetalurgia para obtener una forma compacta: el polvo resultante se prensa, se sinteriza en una atmósfera de hidrógeno a una temperatura de 1200-1300 °C y luego se pasa una corriente eléctrica a través de él. El metal se calienta a 3000 °C y se sinteriza hasta formar un material monolítico. Para la posterior purificación y obtención de una forma monocristalina se utiliza la fusión por zonas.

ORIGEN

El tungsteno se encuentra en la naturaleza principalmente en forma de compuestos complejos oxidados formados por trióxido de tungsteno WO 3 con óxidos de hierro y manganeso o calcio y, a veces, plomo, cobre, torio y elementos de tierras raras. La volframita (tungstato de hierro y manganeso nFeWO 4 * mMnWO 4 - ferberita y hübnerita, respectivamente) y la scheelita (tungstato de calcio CaWO 4) son de importancia industrial. Los minerales de tungsteno suelen estar incrustados en rocas de granito, por lo que la concentración promedio de tungsteno es del 1 al 2%.

Kazajstán, China, Canadá y Estados Unidos tienen las mayores reservas; También se conocen depósitos en Bolivia, Portugal, Rusia, Uzbekistán y Corea del Sur. La producción mundial de tungsteno es de 49.000 a 50.000 toneladas al año, de las cuales 41 en China y 3,5 en Rusia; Kazajstán 0,7, Austria 0,5. Principales exportadores de tungsteno: China, Corea del Sur, Austria. Principales importadores: Estados Unidos, Japón, Alemania, Reino Unido.
También existen depósitos de tungsteno en Armenia y otros países.

SOLICITUD

La refractariedad y ductilidad del tungsteno lo hacen indispensable para los filamentos incandescentes en artefactos de iluminación, así como en tubos para cuadros y otros tubos de vacío.
Debido a su alta densidad, el tungsteno es la base de aleaciones pesadas que se utilizan para contrapesos, núcleos perforantes de subcalibre y proyectiles de aletas en flecha de armas de artillería, núcleos de balas perforantes y rotores de giroscopio de alta velocidad para estabilizar el vuelo de misiles balísticos (hasta 180 mil rpm).

El tungsteno se utiliza como electrodos para la soldadura por arco de argón. Las aleaciones que contienen tungsteno se caracterizan por su resistencia al calor, resistencia a los ácidos, dureza y resistencia a la abrasión. Se utilizan para fabricar instrumentos quirúrgicos (aleación amaloy), blindajes de tanques, proyectiles de torpedos y proyectiles, las partes más importantes de aviones y motores, así como contenedores para almacenar sustancias radiactivas. El tungsteno es un componente importante de los mejores grados de aceros para herramientas. El tungsteno se utiliza en hornos de resistencia al vacío de alta temperatura como elemento calefactor. En estos hornos se utiliza una aleación de tungsteno y renio como termopar.

Para el procesamiento mecánico de metales y materiales estructurales no metálicos en la ingeniería mecánica (torneado, fresado, cepillado, cincelado), perforación de pozos y en la industria minera, se utilizan ampliamente aleaciones duras y materiales compuestos a base de carburo de tungsteno (por ejemplo, pobedit , que consta de cristales de WC en una matriz de cobalto, grados ampliamente utilizados en Rusia: VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), así como mezclas de carburo de tungsteno, carburo de titanio y carburo de tantalio (TT); calidades para condiciones de procesamiento particularmente difíciles, por ejemplo, cincelar y cepillar piezas forjadas de aceros resistentes al calor y perforación con martillo perforador de materiales resistentes). Ampliamente utilizado como elemento de aleación (a menudo junto con molibdeno) en aceros y aleaciones a base de hierro. El acero de alta aleación, clasificado como “de alta velocidad”, con una marca que comienza con la letra P, casi siempre contiene tungsteno. (P18, P6M5. de rápido - rápido, velocidad).

El sulfuro de tungsteno WS 2 se utiliza como lubricante para altas temperaturas (hasta 500 °C). Algunos compuestos de tungsteno se utilizan como catalizadores y pigmentos. Los monocristales de tungstato (tungstatos de plomo, cadmio y calcio) se utilizan como detectores de centelleo de rayos X y otras radiaciones ionizantes en física nuclear y medicina nuclear.

El ditellururo de tungsteno WTe 2 se utiliza para convertir la energía térmica en energía eléctrica (termofem de aproximadamente 57 μV/K). El radionucleido artificial de 185 W se utiliza como marcador radiactivo en la investigación de sustancias. El estable 184 W se utiliza como componente de las aleaciones de uranio-235 utilizadas en motores de cohetes nucleares de fase sólida porque es el único isótopo de tungsteno común que tiene una sección transversal de captura de neutrones térmicos baja (aproximadamente 2 graneros).

Tungsteno - W

CLASIFICACIÓN

Introducción

La importancia de los elementos raros en la ciencia y la tecnología aumenta cada año, y la frontera entre elementos raros y no raros es cada vez más borrosa. Un químico analítico moderno tiene que ocuparse cada vez más de la determinación de tungsteno, molibdeno, vanadio, titanio, circonio y otros elementos raros.

El análisis de una mezcla de todos los elementos es un caso extremadamente raro.

Las numerosas combinaciones de elementos raros y no raros que se encuentran en los minerales son tan complejas que el análisis requiere una amplia experiencia y conocimiento de la química de elementos raros.

Para separar elementos en grupos o aislar cualquier elemento, no solo se utilizan reacciones de precipitación, sino también otros métodos, como: extracción de compuestos con disolventes orgánicos, destilación de compuestos volátiles, electrólisis, etc.

Debido a la dificultad de separar y determinar algunos elementos raros por métodos químicos, estas determinaciones se realizan por métodos físicos (espectrales, luminiscentes, etc.).

Cuando se detectan cantidades muy pequeñas de oligoelementos, se utilizan métodos de enriquecimiento químico, basados ​​​​en la coprecipitación del elemento determinado con otro elemento especialmente seleccionado: el "portador". Los elementos portadores se seleccionan de tal manera que no interfieran con el desarrollo posterior del análisis.

Uno de los elementos raros más importantes es el tungsteno. En este artículo queremos considerar algunas cuestiones relacionadas con la detección cualitativa de tungsteno.

Historia del descubrimiento del tungsteno.

La palabra "tungsteno" existía mucho antes del descubrimiento de este metal. Incluso el médico y metalúrgico alemán Georgius Agricola (1494-1555) llamó tungsteno a algunos metales. La palabra "tungsteno" tenía muchos matices de significado; en particular, significaba tanto “saliva de lobo” como “espuma de lobo”, es decir espuma en la boca de un lobo enojado. Los metalúrgicos de los siglos XIV-XVI notaron que al fundir estaño, una mezcla de algún mineral causa pérdidas significativas de metal, convirtiéndolo "en espuma", en escoria. La impureza dañina era el mineral wolframita (Mn, Fe)WO4, similar en apariencia al mineral de estaño: la casiterita (SnO2). Los metalúrgicos medievales llamaban a la wolframita "tungsteno" y decían que "roba y devora estaño, como un lobo a una oveja".

El tungsteno fue obtenido por primera vez por los químicos españoles los hermanos de Elujar en 1783. Incluso antes, en 1781. - El químico sueco Scheele aisló el trióxido de tungsteno WO3 de un mineral de composición CaWO4, que más tarde se conoció como “scheelita”. Por lo tanto, el tungsteno durante mucho tiempo se llamó sheelium.

En Inglaterra, Francia y Estados Unidos, el tungsteno se llama de otra manera: tungsteno, que en sueco significa "piedra pesada". En Rusia, en el siglo XIX, el tungsteno se llamaba "cardo".

Posición en la tabla periódica de elementos químicos.

El tungsteno es un elemento del grupo VI del sistema periódico de elementos químicos, su número de serie es 74 y su masa atómica es 183,85.

El tungsteno natural consiste en una mezcla de isótopos estables con masas:

Del tungsteno también se conocen isótopos radiactivos con masas de 174 a 188.

Propiedades fisicoquímicas del tungsteno y su aplicación.

detección cualitativa química de tungsteno

El tungsteno metálico puro es un metal de color blanco plateado, similar en apariencia al acero, con una red cristalina cúbica centrada en el cuerpo; en forma de polvo, de color gris oscuro.

Constantes físicas del tungsteno:

Punto de fusión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3380-3430ºC

Punto de ebullición. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5900oC

Densidad (a 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19,3 g/cm3

Capacidad calorífica específica (a 20 oC). . . . . . . . . . . . . . . . . 0,032 cal/g* oC

Calor de fusión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,44 calorías/g

Calor de vaporización. . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,83 calorías/g

La presión de vapor del tungsteno se enumera en la Tabla 1 (ver Apéndice).

El tungsteno tiene el punto de fusión más alto y la presión de vapor más baja de cualquier metal. El alambre de tungsteno tiene la mayor resistencia a la tracción y un límite elástico de hasta 420 kg/mm2.

Hoy en día, el tungsteno se utiliza ampliamente en ciencia y tecnología. Se utiliza para alear acero, como base para aleaciones superduras, como componente de aleaciones resistentes al calor para la tecnología de aviación y cohetes, para la fabricación de cátodos de dispositivos eléctricos de vacío y filamentos de lámparas incandescentes. Las aleaciones de tungsteno tienen una alta resistencia al calor (a 16500C la resistencia máxima es de 175-253 MPa), sin embargo, son frágiles y por encima de 6000C se oxidan intensamente en el aire (sin una capa protectora solo se pueden usar en vacío y en una atmósfera reductora o neutra). atmósfera). Absorben bien la radiación ionizante. Se utilizan para la fabricación de elementos calefactores, escudos térmicos, contenedores para almacenar medicamentos radiactivos, emisores térmicos, electrodos de termopar utilizados para medir temperaturas de hasta 25000C (aleaciones con renio).

Propiedades químicas

El tungsteno es uno de los metales más resistentes a la corrosión. A temperaturas normales es resistente al agua y al aire, a temperaturas de 400-500 oC se oxida notablemente, a temperaturas más altas se oxida intensamente, formando trióxido de tungsteno amarillo. No interactúa con el hidrógeno ni siquiera a temperaturas muy altas; interactúa con el nitrógeno a temperaturas superiores a 2000 oC, formando nitruro WN2. El carbono sólido a 1100-1200 oC reacciona con el tungsteno, formando carburos WC y W2C. En climas fríos, los ácidos sulfúrico, clorhídrico, nítrico, fluorhídrico y el agua regia no tienen ningún efecto sobre el tungsteno. A una temperatura de 100 oC, el tungsteno no interactúa con el ácido fluorhídrico, interactúa débilmente con los ácidos clorhídrico y sulfúrico y reacciona más rápidamente con el ácido nítrico y el agua regia. Se disuelve rápidamente en una mezcla de ácidos fluorhídrico y nítrico. Las soluciones alcalinas en frío no tienen ningún efecto sobre el tungsteno; Los álcalis fundidos en presencia de aire o en presencia de agentes oxidantes (como nitratos, cloratos, dióxido de plomo) disuelven intensamente el tungsteno y forman sales.

La distribución de electrones en un átomo de tungsteno es: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 5d4 6s2. Potenciales de ionización de tungsteno: I1=7,98eV; I2=17,7eV. Radio atómico rme=1,40Ao.

Radios iónicos:

En los compuestos, el tungsteno presenta estados de oxidación +2, +3, +4, +5, +6. En estados de oxidación superiores, el tungsteno tiene propiedades ácidas, en estados inferiores tiene propiedades básicas. Los compuestos con estado de oxidación +2, +3 son inestables. El tungsteno divalente sólo se conoce en forma de haluros. Se han aislado cianuros complejos estables a partir de compuestos de tungsteno (IV) en forma sólida. Los compuestos de tungsteno (V) y (VI) son de gran importancia práctica en el análisis.

El comportamiento del tungsteno en soluciones es complejo, especialmente en las ácidas, debido a la ausencia de compuestos simples. De gran importancia en la química analítica del tungsteno es su gran tendencia a formar complejos. Debido al hecho de que en los compuestos complejos las propiedades individuales de los elementos individuales aparecen más claramente que en los simples, la complejación con tungsteno se usa ampliamente para determinar en presencia de elementos con propiedades similares.

Los compuestos de tungsteno (II) y (III) son agentes reductores fuertes; la capacidad oxidante de los compuestos de tungsteno (V) es débil.

Los datos termodinámicos para el tungsteno y sus compuestos se dan en la Tabla 2 (ver Apéndice).

Hasta los años 40 del siglo XX, la química analítica del tungsteno se desarrolló junto con la química analítica del molibdeno, y la primera se caracterizó por los métodos de determinación gravimétricos. En los últimos años se ha estudiado con éxito la química de los compuestos de coordinación de tungsteno, algunos de los cuales se utilizan con éxito en química analítica para la determinación de tungsteno mediante métodos físicos y fisicoquímicos.

La similitud de las propiedades del tungsteno y el molibdeno explica la dificultad de separarlos y determinarlos uno en presencia del otro. Sin embargo, la diferencia en la distribución de los electrones de valencia y el fenómeno de contracción de los lantánidos que experimenta la capa electrónica del tungsteno conducen a diferencias en algunas de las propiedades químicas de estos elementos. Por ejemplo, la tendencia de las soluciones acuosas de tungsteno (VI) a polimerizarse e hidrolizarse en presencia de ácidos minerales es más fuerte que la del molibdeno (VI). El tungsteno es más difícil de restaurar a ciertos estados de oxidación inferiores, cuya estabilización, a diferencia del molibdeno, es compleja y no siempre exitosa.

Detección de tungsteno de alta calidad

La química del tungsteno es extremadamente compleja. Al poseer un estado de oxidación variable, este elemento forma una gran cantidad de compuestos. Aquí consideraremos las propiedades de solo aquellos compuestos de tungsteno que se forman cuando sus aleaciones se disuelven en ácidos. Ya que para disolver estas aleaciones se utiliza ácido nítrico concentrado mezclado con 2N. Ácido sulfúrico o agua regia, el tungsteno entra en su estado de oxidación más alto +6. Por tanto, nos centraremos en las propiedades de los compuestos de tungsteno (VI).

Reacciones parciales del ion WO42-:

1. Ácidos. Cuando las soluciones de tungstatos se exponen a ácidos minerales concentrados, como el ácido clorhídrico, precipita un precipitado blanco de ácido tungstico:

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

Al hervir, el WO3*2 H2O se vuelve amarillo WO3* H2O. El ácido tungstico es insoluble en ácidos concentrados (a diferencia del MoO3*H2O). La reacción de su formación se utiliza para separar el WO42- de otros iones.

2. El sulfuro de hidrógeno H2S en una solución ácida no precipita WO42-.

3. El sulfuro de amonio (NH4)2S forma tiosales solubles en agua con tungstatos, por ejemplo:

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

Tras la acidificación, el tiosal se descompone para formar un precipitado de color marrón claro WS3.

4. Recuperación de WO42-. Una solución de tungstato acidificada con ácido clorhídrico o sulfúrico se trata con zinc metálico. El precipitado de ácido tungstico inicialmente formado se vuelve azul debido a la formación de productos de composición variable que contienen compuestos de tungsteno (VI) y (V):

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

El mismo compuesto se obtiene reemplazando el zinc con una solución de cloruro de estaño (II).

En el método de análisis del sulfuro de hidrógeno, el tungsteno se clasifica como un subgrupo del arsénico; sin embargo, no forma sulfuro bajo la acción del sulfuro de hidrógeno en un ambiente ácido, sino que lo forma solo bajo la acción de sulfuros de amonio y metales alcalinos o sulfuro de hidrógeno en un ambiente alcalino; se disuelve en exceso de sulfuro para formar una tiosal:

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

Cuando se acidifican soluciones de tiosales, precipita sulfuro de tungsteno de color marrón claro:

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

Se disuelve en exceso de ácido clorhídrico. Pero el ion WO42- precipita bajo la acción del ácido clorhídrico en forma de ácido wolfrámico poco soluble junto con el grupo plata (Ag+, Hg22+, Tl(I), Pb2+) y, por tanto, se separa de la mayoría de los cationes.

En el esquema de análisis sin sulfato de hidrógeno, también se propone aislar el tungsteno en forma de ácido tungstico mediante la acción del ácido clorhídrico; junto con él precipitan en forma de cloruros los siguientes iones: Ag+, Hg22+, Tl (I), Pb2+. El progreso sistemático del análisis de cationes en presencia de tungsteno se muestra en la Tabla 3 (ver Apéndice).

El análisis cualitativo del tungsteno está muy poco desarrollado. Se utiliza principalmente la precipitación de ácido wolfrámico poco soluble mediante la acción de ácidos minerales sobre wolframatos; En estas condiciones, el ácido silícico precipita junto con el ácido de tungsteno. El tungsteno se separa de este último tratando el precipitado con amoníaco y luego se encuentra en el filtrado. De los reactivos inorgánicos, los tiocianatos de metales alcalinos y de amonio se utilizan con mayor frecuencia en presencia de agentes reductores de titanio (III) y estaño (II); de los reactivos orgánicos se utiliza tolueno-3,4-ditiol; Es probable que para la detección se puedan utilizar los reactivos recomendados para la determinación fotométrica de tungsteno: son sensibles y bastante fiables, especialmente después de la separación del tungsteno, por ejemplo, mediante hidrólisis ácida. Los reactivos recomendados para la determinación gravimétrica de tungsteno son de poca utilidad para su detección, ya que forman depósitos inusuales con el tungsteno.

Korenman propuso detectar tungsteno utilizando cloruro de amonio: los cristales incoloros de tungstato de amonio tienen forma de diamantes y varillas. Sensibilidad 0,15 µg de tungsteno en una gota de solución, dilución máxima 1:4 * 104. La detección no se ve obstaculizada por cloruros, sulfatos, cantidades cien veces mayores de molibdatos y cantidades treinta veces mayores de vanadatos.

El método de la rodanuro permite detectar mediante el método de gota un 0,05-1% de trióxido de tungsteno WO3 en minerales y un 10-4% de tungsteno en rocas.

Detección de goteo de tungsteno en minerales. La detección de 0,05-1% de trióxido de tungsteno no se ve interferida por 10% de molibdeno y vanadio; 5% cromo; 2% cada uno de arsénico y antimonio, pero se recomienda separar vanadio y cromo.

¿Se fusionan aproximadamente 5 mg de la muestra, molida hasta convertirla en polvo? A la masa fundida se le añaden 20 mg de hidróxido de sodio, aproximadamente 3 mg de peróxido de sodio y se vuelve a fundir. El color amarillo de la masa fundida indica la presencia de cromo. Se añaden unas gotas de agua a la masa fundida, se calienta, se transfiere a un crisol de porcelana y se acidifica con ácido clorhídrico. La solución se evapora en un baño de agua casi hasta sequedad, el residuo se humedece con ácido clorhídrico, se diluye con agua y se filtra. La torta de filtración se trata con una solución de amoníaco caliente (1:1), se lava con agua caliente, se combinan el filtrado y el agua de lavado y se añade una gota de la solución reactiva (30 g de tiocianato de potasio en 100 ml de agua). Se evapora a un pequeño volumen, se añaden 1-2 gotas de ácido clorhídrico concentrado, 1 gota de una solución al 10% de cloruro de estaño (II) y 1 gota de una solución al 0,5% de cloruro de titanio (III) en ácido clorhídrico (1 :1). En presencia de tungsteno aparece un color amarillo.

Detección de tungsteno en minerales y rocas. Detección: 1 10-4% del tungsteno se ve interferido por molibdeno, selenio, teluro, grandes cantidades de hierro, vanadio, cromo y dióxido de silicio. Las muestras de sulfuro se cuecen y se trituran aún más después de la cocción.

Se tratan 0,5 g de sustancia finamente molida durante 30 minutos en un tubo de ensayo o microvidrio con 2 ml de ácido clorhídrico mientras se calienta al baño María. Si hay arsénico presente, se elimina por acción de la hidrazina en presencia de bromuro de potasio, evaporando el líquido tras introducir los reactivos hasta la mitad del volumen original. El residuo se disuelve en dos volúmenes de agua, la solución se filtra a través de un hisopo de algodón y se lava con 1-2 ml de agua. El filtrado y el agua de lavado se evaporan hasta sequedad, se disuelven en 1-2 gotas de agua, se agrega gota a gota una solución de hidróxido de potasio al 25% hasta que el hidróxido de hierro precipita por completo, se agregan 3 gotas de una solución saturada de tiocianato de amonio, se mezclan , se añade una solución al 40% de cloruro de estaño (II) hasta que desaparece el color rojo. En presencia de tungsteno aparece un color verde amarillento.

Para aumentar la sensibilidad de la detección de tungsteno a 0,01 μg, se recomienda realizar la reacción en granos de resina aniónica. La detección no se ve interferida por 100-1000 μg de 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-, citrato y tartrato. Pd, Pt, Ag, Au, Hg, As, Se, Te interfieren.

En presencia de molibdeno, la solución se acidifica con ácido sulfúrico hasta una concentración de 1-2 M, el molibdeno se extrae dos veces con una mezcla de volúmenes iguales de acetilacetona y cloroformo, la capa acuosa se filtra, se evapora hasta un pequeño volumen, se aplica ácido nítrico. Se introduce para destruir sustancias orgánicas y se añade hidróxido de sodio a una concentración de 0,01 M. La solución se coloca sobre una placa de azulejos blancos, se agregan varios granos de resina de intercambio aniónico Dauex-1-x-1 o 1-x-2, después de unos minutos se agrega 1 gota de una solución al 10% de cloruro de estaño (II) en Se añaden ácido clorhídrico concentrado y una solución al 3% de tiocianato de amonio. En presencia de tungsteno, el grano se vuelve verdoso. Se recomienda examinar el grano al microscopio bajo una lámpara fluorescente.

Detección de goteo de tungsteno en acero. Kullberg propone una reacción basada en la capacidad del ácido peroxotúngstico, formado por la acción del peróxido de hidrógeno sobre el ácido tungstico, para colorear una solución de bencidina en ácido acético de un color naranja-rojo-marrón. El compuesto resultante es resistente al peróxido de hidrógeno.

Se coloca una gota de una mezcla ácida (1 parte de ácido sulfúrico al 30% y 1 parte de ácido nítrico concentrado) sobre la superficie de acero limpia. Después de 2-3 minutos, agregue un gran exceso de peróxido de sodio, mezcle y agregue gota a gota una solución de amoníaco al 10% hasta que deje de hervir. Parte del sedimento se captura con un trozo de papel de filtro y se colocan sobre él 2-3 gotas de una solución recién preparada al 1% de bencidina en ácido acético glacial. En presencia de tungsteno aparece un color marrón rojizo anaranjado.

En los aceros, el tungsteno puede detectarse mediante ditiol; el molibdeno, el circonio, el cobre y otros componentes de acero no interfieren.

Se disuelve una muestra de acero de 0,5 a 0,6 g en 10 ml de ácido clorhídrico 6 M. Parte de la solución se calienta con cloruro de estaño (II) para reducir el molibdeno (VI) a molibdeno (III) y se añade una solución metanólica de ditiol. En presencia de tungsteno aparece un color verde azulado.

Cuando se utiliza rodamina C, la sensibilidad de detección del tungsteno es de 0,001 a 0,0005 mg en 1 gota de solución. Se recomienda aislar el ácido tungstico H2WO4, luego disolverlo en hidróxido de sodio y detectar el tungsteno en un ambiente ligeramente ácido. La detección sin separación de tungsteno se ve interferida por muchos iones, incluidos los aniones I-, Br-, SCN-, Cr2O72-, S2O82-, MnO4-, ClO4-, S2O32-.

La rodamina C se recomienda para la detección de tungsteno en cromatogramas de papel; para ello, se pulverizan con una solución de rodamina C al 0,025% en ácido sulfúrico 1 M y una solución de bromuro de potasio al 20%. La presencia de tungsteno se puede identificar por el color o la luminiscencia de la mancha.

Cuando se expone a rayos catódicos o ultravioleta, la scheelita brilla intensamente con luz azul.

Propiedades del tungsteno

Tungsteno- es metálico. No se encuentra en el agua de mar ni en el aire, y en la corteza terrestre es solo del 0,0055%. Así es como tungsteno, elemento, ubicándose en la posición 74. Fue “abierto” a la industria con la Exposición Universal de la capital francesa. Tuvo lugar en 1900. La exposición presentó acero de tungsteno.

La composición era tan dura que podía cortar cualquier material. Permaneció "invencible" incluso a temperaturas de miles de grados, por lo que se le llamó resistente al rojo. Los fabricantes de diferentes países que visitaron la exposición adoptaron el desarrollo. La producción de acero aleado ha adquirido una escala global.

Curiosamente, el elemento en sí fue descubierto en el siglo XVIII. En 1781, el sueco Scheeler realizó experimentos con el mineral tungsteno. El químico decidió colocarlo en ácido nítrico. En los productos de descomposición, el científico descubrió un metal gris desconocido con un tinte plateado. El mineral con el que se llevaron a cabo los experimentos pasó a llamarse posteriormente scheelita y el nuevo elemento llamado tungsteno.

Sin embargo, tomó mucho tiempo estudiar sus propiedades, por lo que mucho más tarde se encontró un uso digno del metal. El nombre fue elegido de inmediato. La palabra tungsteno existía antes. Los españoles llamaron a este uno de los minerales que se encuentran en los yacimientos del país.

La composición de la piedra en realidad incluía el elemento No. 74. Externamente el metal es poroso, como espumado. Por tanto, otra analogía resultó útil. En alemán, tungsteno significa literalmente "espuma de lobo".

El punto de fusión del metal rivaliza con el del hidrógeno, que es el elemento más resistente a la temperatura. Por lo tanto, instale índice de ablandamiento de tungsteno No pudieron hacerlo durante cien años. No había hornos capaces de calentar hasta varios miles de grados.

Cuando se "vistieron" los "beneficios" del elemento gris plateado, comenzaron a extraerlo a escala industrial. Para la exposición de 1900, el metal se extrajo a la antigua usanza con ácido nítrico. Sin embargo, el tungsteno todavía se extrae de esta forma.

Minería de tungsteno

Muy a menudo, la sustancia trióxido se obtiene primero a partir de desechos minerales. Se procesa a 700 grados, obteniendo metal puro en forma de polvo. Para ablandar las partículas hay que recurrir al hidrógeno. en eso el tungsteno se funde a tres mil grados centígrados.

La aleación se utiliza para cortadores, cortatubos y fresas. para el procesamiento de metales con usando tungsteno aumentar la precisión de la fabricación de piezas. Cuando se expone a superficies metálicas, la fricción es alta, lo que significa que los planos de trabajo se calientan mucho. Las máquinas cortadoras y pulidoras sin el elemento nº 74 pueden fundirse. Esto hace que el corte sea inexacto e imperfecto.

El tungsteno no sólo es difícil de fundir, sino también de procesar. En la escala de dureza, el metal ocupa la novena posición. El corindón tiene el mismo número de puntas, cuyas migajas se utilizan para fabricar, por ejemplo, papel de lija. Sólo el diamante es más duro. Por lo tanto, con su ayuda se procesa el tungsteno.

Aplicaciones del tungsteno

La "firmeza" del elemento 74 atrae. Los productos fabricados a partir de aleaciones con metal gris plateado no se pueden rayar, doblar ni romper, a menos, por supuesto, que se rayen en la superficie o con los mismos diamantes.

Las joyas de tungsteno tienen otra ventaja innegable. No provocan reacciones alérgicas, a diferencia del oro, la plata, el platino y, más aún, sus aleaciones con o. Para joyería se utiliza carburo de tungsteno, es decir, su compuesto con carbono.

Es reconocida como la aleación más dura de la historia de la humanidad. Su superficie pulida refleja perfectamente la luz. Los joyeros lo llaman "espejo gris".

Por cierto, joyas Los maestros prestaron atención al tungsteno. después de que a mediados del siglo XX se empezaran a fabricar núcleos de balas, proyectiles y placas para chalecos antibalas con esta sustancia.

Las quejas de los clientes sobre la fragilidad de las joyas de plata de alta calidad obligaron a los joyeros a recordar el nuevo elemento e intentar aplicarlo en su industria. Además, los precios empezaron a fluctuar. El tungsteno se ha convertido en una alternativa al metal amarillo, que ya no se percibe como un objeto de inversión.

Al ser un metal precioso, costos de tungsteno dineral. Por kilogramo piden al menos 50 dólares en el mercado mayorista. La industria mundial gasta 30 mil toneladas del elemento nº 74 al año. Más del 90% es absorbido por la industria metalúrgica.

Solo hecho de tungsteno Contenedores para almacenar residuos nucleares. El metal no transmite rayos destructivos. Este elemento raro se añade a las aleaciones para fabricar instrumentos quirúrgicos.

Lo que no se utiliza con fines metalúrgicos lo toma la industria química. Los compuestos de tungsteno con fósforo, por ejemplo, son la base de barnices y pinturas. No colapsan ni se desvanecen con la luz del sol.

A solución de tungstato de sodio resistente a la humedad y al fuego. Queda claro con qué están impregnados los tejidos impermeables e ignífugos para los trajes de buceadores y bomberos.

Depósitos de tungsteno

En Rusia existen varios depósitos de tungsteno. Están ubicados en Altai, el Lejano Oriente, el norte del Cáucaso, Chukotka y Buriatia. Fuera del país, el metal se extrae en Australia, Estados Unidos, Bolivia, Portugal, Corea del Sur y China.

En el Imperio Celeste existe incluso una leyenda sobre un joven explorador que llegó a China en busca de una piedra de hojalata. El estudiante se instaló en una de las casas de Beijing.

Después de una búsqueda infructuosa, al chico le encantaba escuchar las historias de la hija del dueño. Una noche me contó la historia de las piedras oscuras con las que se construyó la estufa de la casa. Resultó que los bloques caían desde el acantilado hacia el patio trasero del edificio. Entonces el estudiante no lo encontró, pero sí tungsteno.

Con el número atómico 74 en la tabla periódica, designado con el símbolo W (en latín: Wolframio), es un metal de transición gris sólido. La principal aplicación es como base para materiales refractarios en metalurgia. Extremadamente refractario, químicamente resistente en condiciones estándar.

Historia y origen del nombre.

El nombre Wolframio fue transferido al elemento procedente del mineral wolframita, conocido ya en el siglo XVI. llamada "espuma de lobo" - "Spuma lupi" en latín o "Wolf Rahm" en alemán. El nombre se debió al hecho de que el tungsteno, que acompaña a los minerales de estaño, interfería con la fundición del estaño, convirtiéndolo en espuma de escoria (“el estaño devora como un lobo devora a una oveja”).
Actualmente, en EE.UU., Gran Bretaña y Francia, el nombre "tungsteno" (sueco: tung sten - "piedra pesada") se utiliza para referirse al tungsteno.
En 1781, el famoso químico sueco Scheele, tratando el mineral scheelita con ácido nítrico, obtuvo una "piedra pesada" amarilla. En 1783, los químicos españoles, los hermanos Eluard, informaron haber obtenido óxido amarillo de un nuevo metal, soluble en amoníaco, a partir del mineral sajón wolframita. Además, uno de los hermanos, Fausto, estuvo en Suecia en 1781 y se comunicó con Scheele. Scheele no reivindicó el descubrimiento del tungsteno y los hermanos Eluard no insistieron en su prioridad.

Recibo

El proceso de obtención de tungsteno pasa por la subetapa de separación del trióxido WO 3 de los concentrados de mineral y posterior reducción a polvo metálico con hidrógeno a una temperatura de aprox. 700°C. Debido al alto punto de fusión del tungsteno, se utilizan métodos de pulvimetalurgia para obtener una forma compacta: el polvo resultante se prensa, se sinteriza en una atmósfera de hidrógeno a una temperatura de 1200-1300 °C y luego se pasa una corriente eléctrica a través de él. El metal se calienta a 3000 °C y se sinteriza hasta formar un material monolítico. Para la posterior purificación y obtención de una forma monocristalina se utiliza la fusión por zonas.

Propiedades

Físico
El tungsteno es un metal de color gris claro que tiene los puntos de fusión y ebullición más altos demostrados (se supone que el seaborgio es aún más refractario, pero hasta ahora esto no se puede afirmar con seguridad: la vida útil del seaborgio es muy corta).
El tungsteno es uno de los metales más pesados, duros y refractarios. En su forma pura, es un metal de color blanco plateado, similar al platino, a una temperatura de aproximadamente 1600 ° C se forja fácilmente y se puede estirar en un hilo fino.

Químico
Valencia de 2 a 6. El más estable es el tungsteno de 6 valencias. Los compuestos de tungsteno de 3 y 2 valencias son inestables y no tienen importancia práctica.
El tungsteno tiene una alta resistencia a la corrosión: a temperatura ambiente no cambia con el aire; a temperaturas al rojo vivo se oxida lentamente formando óxido de tungsteno VI; casi insoluble en ácidos clorhídrico, sulfúrico y fluorhídrico. En ácido nítrico y agua regia se oxida desde la superficie. Se disuelve en una mezcla de ácido nítrico y fluorhídrico, formando ácido tungstico. De los compuestos de tungsteno, los más importantes son: trióxido de tungsteno o anhídrido de tungsteno, tungstatos, compuestos de peróxido de fórmula general Me 2 WO x, así como compuestos con halógenos, azufre y carbono. Los tungstatos son propensos a la formación de aniones poliméricos, incluidos heteropolicompuestos con la inclusión de otros metales de transición.