Le tungstène est le métal le plus réfractaire. Seul le carbone, élément non métallique, a un point de fusion plus élevé, mais il n'existe sous forme liquide qu'à des pressions élevées. Dans des conditions standard, le tungstène est chimiquement résistant.

Histoire et origine du nom

Le nom Wolframium a été transféré à l'élément du minéral wolframite, connu au 16ème siècle. appelé « mousse de loup » - lat. spuma lupi ou allemand. Loup Rahm. Le nom était dû au fait que le tungstène, accompagnant les minerais d'étain, interférait avec la fusion de l'étain, le transformant en mousse de laitier (« il dévorait l'étain comme un loup dévore un mouton »).

Propriétés physiques

Le tungstène est un métal gris clair brillant qui possède les points de fusion et d'ébullition prouvés les plus élevés (on suppose que le seaborgium est encore plus réfractaire, mais jusqu'à présent, cela ne peut pas être affirmé avec certitude - la durée de vie du seaborgium est très courte). Point de fusion - 3695 (3422 °C), ébullition à 5828 (5555 °C). La densité du tungstène pur est de 19,25 g/cm³. Il possède des propriétés paramagnétiques (susceptibilité magnétique 0,32⋅10 −9). Dureté Brinell 488 kg/mm², résistivité électrique à 20 °C - 55⋅10 −9 Ohm m, à 2700 °C - 904⋅10 −9 Ohm m. La vitesse du son dans le tungstène recuit est de 4 290 m/s.

Le tungstène est l'un des métaux les plus lourds, les plus durs et les plus réfractaires. Dans sa forme pure, c'est un métal blanc argenté, semblable au platine, à une température d'environ 1600°C il se forge facilement et peut être étiré en un fil fin. Le métal est très stable sous vide.

Propriétés chimiques

Réagit avec les alcalis fondus en présence d'agents oxydants :

Au début, ces réactions se déroulent lentement, mais lorsqu'elles atteignent 400 °C (500 °C pour une réaction impliquant de l'oxygène), le tungstène commence à s'auto-échauffer et la réaction se déroule assez violemment, produisant une grande quantité de chaleur.

Il se dissout dans un mélange d'acide nitrique et fluorhydrique, formant de l'acide hexafluorotungstique H2. Parmi les composés de tungstène, les plus importants sont : le trioxyde de tungstène ou l'anhydride de tungstène, les tungstates, les composés peroxydes de formule générale Me 2 WO X, ainsi que les composés avec des halogènes, du soufre et du carbone. Les tungstates ont tendance à former des anions polymères, y compris des hétéropolycomposés avec inclusion d'autres métaux de transition.

Application

Le tungstène est principalement utilisé comme base de matériaux réfractaires en métallurgie.

Métal tungstène

Connexions en tungstène

• Pour le traitement mécanique des métaux et des matériaux de structure non métalliques dans la construction mécanique (tournage, fraisage, rabotage, burinage), le forage de puits et dans l'industrie minière, les alliages durs et les matériaux composites à base de carbure de tungstène sont largement utilisés (par exemple, gagner , constitué de cristaux WC dans une matrice de cobalt ; des qualités largement utilisées en Russie - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), ainsi que des mélanges de carbure de tungstène, de carbure de titane, de carbure de tantale (TT nuances pour des conditions de traitement particulièrement difficiles, par exemple le burinage et le rabotage de pièces forgées en aciers résistants à la chaleur et le perçage au marteau perforateur de matériaux résistants). Largement utilisé comme élément d'alliage (souvent avec le molybdène) dans les aciers et les alliages à base de fer. L'acier fortement allié, classé « rapide », avec un marquage commençant par la lettre P, contient presque toujours du tungstène.
• Le sulfure de tungstène WS 2 est utilisé comme lubrifiant haute température (jusqu'à 500 °C).

• Certains composés de tungstène sont utilisés comme catalyseurs et pigments.

• Les monocristaux de tungstates (tungstates de plomb, de cadmium et de calcium) sont utilisés comme détecteurs à scintillation des rayons X et autres rayonnements ionisants en physique nucléaire et en médecine nucléaire.

• Le ditellurure de tungstène WTe 2 est utilisé pour convertir l'énergie thermique en énergie électrique (thermo-emf environ 57 μV/K).

Autres applications

Marché du tungstène

Les prix du tungstène métallique (teneur en éléments d'environ 99 %) à la fin de 2010 étaient d'environ 40 à 42 dollars américains par kilogramme, en mai 2011, ils étaient d'environ 53 à 55 dollars américains par kilogramme. Produits semi-finis de 58 USD (tiges) à 168 USD (bande fine). En 2014, les prix du tungstène ont fluctué entre 55 et 57 USD.

Rôle biologique

Le tungstène ne joue pas de rôle biologique significatif. Certaines archéobactéries et bactéries possèdent des enzymes qui incluent du tungstène dans leur centre actif. Il existe des formes obligatoires d'archéobactéries hyperthermophiles dépendantes du tungstène qui vivent autour des sources hydrothermales des grands fonds. La présence de tungstène dans les enzymes peut être considérée comme une relique physiologique des premières Archées - certains suggèrent que le tungstène a joué un rôle dans les premiers stades de l'origine de la vie.

Le tungstène naturel est constitué d'un mélange de cinq isotopes (180 W - 0,12(1)%, 182 W - 26,50(16)%, 183 W - 14,31(4)%, 184 W - 30,64(2) % et 186 W - 28,43 (19) %). La radioactivité extrêmement faible du tungstène naturel a été découverte (environ deux désintégrations par gramme d'élément par an), en raison de l'activité α de 180 W, qui a une demi-vie de 1,8⋅10 18 ans.

Remarques

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. Poids atomiques des éléments 2011 (Rapport technique IUPAC) // Chimie pure et appliquée. - 2013. - Vol. 85, non. 5. - P. 1047-1078. -DOI :10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Tungstène : propriétés physiques(Anglais) . WebElements. Récupéré le 17 août 2013.

Tungstène- le plus réfractaire des métaux. Seul l’élément non métallique, le carbone, a un point de fusion plus élevé. Dans des conditions standards, il est chimiquement résistant. Le nom Wolframium a été transféré à l'élément du minéral wolframite, connu au 16ème siècle. appelé lat. Spuma lupi (« mousse de loup ») ou allemand. Wolf Rahm (« crème de loup », « crème de loup »). Le nom était dû au fait que le tungstène, accompagnant les minerais d'étain, interférait avec la fusion de l'étain, le transformant en mousse de laitier (« dévore l'étain comme un loup dévore un mouton »).

Voir aussi :

STRUCTURE

Dans une cellule de tungstène cubique centrée sur le corps, les atomes sont situés aux sommets et au centre de la cellule, c'est-à-dire Il y a deux atomes par cellule. La structure bcc n’est pas l’assemblage d’atomes le plus proche. Le coefficient de compacité est de 0,68. Groupe spatial en tungstène Im3m.

PROPRIÉTÉS

Le tungstène est un métal gris clair brillant qui possède les points de fusion et d'ébullition prouvés les plus élevés (on suppose que le seaborgium est encore plus réfractaire, mais jusqu'à présent, cela ne peut pas être affirmé avec certitude - la durée de vie du seaborgium est très courte). Point de fusion - 3695 K (3422 °C), ébullition à 5828 K (5555 °C). La densité du tungstène pur est de 19,25 g/cm³. Il possède des propriétés paramagnétiques (susceptibilité magnétique 0,32·10−9). Dureté Brinell 488 kg/mm², résistivité électrique à 20 °C - 55·10−9 Ohm·m, à 2700 °C - 904·10−9 Ohm·m. La vitesse du son dans le tungstène recuit est de 4 290 m/s. Est paramagnétique.

Le tungstène est l'un des métaux les plus lourds, les plus durs et les plus réfractaires. Dans sa forme pure, c'est un métal blanc argenté, semblable au platine, à une température d'environ 1600°C il se forge facilement et peut être étiré en un fil fin.

RÉSERVES ET PRODUCTION

Le tungstène Clarke de la croûte terrestre est (selon Vinogradov) 1,3 g/t (0,00013 % du contenu de la croûte terrestre). Sa teneur moyenne en roches, g/t : ultrabasique - 0,1, basique - 0,7, intermédiaire - 1,2, acide - 1,9.

Le processus d'obtention du tungstène passe par la sous-étape de séparation du trioxyde WO 3 des concentrés de minerai et sa réduction ultérieure en poudre métallique avec de l'hydrogène à une température d'environ 700 °C. En raison du point de fusion élevé du tungstène, des méthodes de métallurgie des poudres sont utilisées pour obtenir une forme compacte : la poudre obtenue est pressée, frittée dans une atmosphère d'hydrogène à une température de 1 200 à 1 300 °C, puis un courant électrique la traverse. Le métal est chauffé à 3 000 °C et le frittage se produit pour obtenir un matériau monolithique. Pour une purification ultérieure et l'obtention d'une forme monocristalline, la fusion zonale est utilisée.

ORIGINE

Le tungstène se présente dans la nature principalement sous la forme de composés complexes oxydés formés de trioxyde de tungstène WO 3 avec des oxydes de fer et de manganèse ou de calcium, et parfois du plomb, du cuivre, du thorium et des terres rares. La wolframite (tungstate de fer et de manganèse nFeWO 4 * mMnWO 4 - ferbérite et hübnérite, respectivement) et la scheelite (tungstate de calcium CaWO 4) ont une importance industrielle. Les minéraux de tungstène sont généralement incrustés dans des roches granitiques, la concentration moyenne de tungstène est donc de 1 à 2 %.

Le Kazakhstan, la Chine, le Canada et les États-Unis possèdent les plus grandes réserves ; des gisements sont également connus en Bolivie, au Portugal, en Russie, en Ouzbékistan et en Corée du Sud. La production mondiale de tungstène est de 49 à 50 000 tonnes par an, dont 41 en Chine, 3,5 en Russie ; Kazakhstan 0,7, Autriche 0,5. Principaux exportateurs de tungstène : Chine, Corée du Sud, Autriche. Principaux importateurs : États-Unis, Japon, Allemagne, Royaume-Uni.
Il existe également des gisements de tungstène en Arménie et dans d'autres pays.

APPLICATION

Le caractère réfractaire et ductilité du tungstène le rend indispensable pour les filaments incandescents dans les luminaires, ainsi que dans les tubes cathodiques et autres tubes à vide.
En raison de sa haute densité, le tungstène est à la base d'alliages lourds utilisés pour les contrepoids, les noyaux perforants d'obus d'artillerie sous-calibrés et à ailettes balayées, les noyaux de balles perforants et les rotors de gyroscope à grande vitesse pour stabiliser le vol des missiles balistiques (jusqu'à 180 000 tr/min).

Le tungstène est utilisé comme électrodes pour le soudage à l'arc sous argon. Les alliages contenant du tungstène se caractérisent par leur résistance à la chaleur, leur résistance aux acides, leur dureté et leur résistance à l'abrasion. Ils sont utilisés pour fabriquer des instruments chirurgicaux (alliage amaloy), des blindages de chars, des obus de torpilles et des obus, les pièces les plus importantes des avions et des moteurs, ainsi que des conteneurs pour le stockage de substances radioactives. Le tungstène est un composant important des meilleures qualités d'aciers à outils. Le tungstène est utilisé dans les fours à résistance sous vide à haute température comme éléments chauffants. Un alliage de tungstène et de rhénium est utilisé dans des fours tels que thermocouple.

Pour le traitement mécanique des métaux et des matériaux de structure non métalliques dans la construction mécanique (tournage, fraisage, rabotage, burinage), le forage de puits et dans l'industrie minière, les alliages durs et les matériaux composites à base de carbure de tungstène sont largement utilisés (par exemple, pobedit , constitué de cristaux WC dans une matrice de cobalt ; des qualités largement utilisées en Russie - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), ainsi que des mélanges de carbure de tungstène, de carbure de titane, de carbure de tantale (TT nuances pour des conditions de traitement particulièrement difficiles, par exemple le burinage et le rabotage de pièces forgées en aciers résistants à la chaleur et le perçage au marteau perforateur de matériaux résistants). Largement utilisé comme élément d'alliage (souvent avec le molybdène) dans les aciers et les alliages à base de fer. L'acier fortement allié, classé « rapide », avec un marquage commençant par la lettre P, contient presque toujours du tungstène. (P18, P6M5. de rapide - rapide, vitesse).

Le sulfure de tungstène WS 2 est utilisé comme lubrifiant haute température (jusqu'à 500 °C). Certains composés de tungstène sont utilisés comme catalyseurs et pigments. Les monocristaux de tungstate (tungstates de plomb, de cadmium et de calcium) sont utilisés comme détecteurs à scintillation des rayons X et autres rayonnements ionisants en physique nucléaire et en médecine nucléaire.

Le ditellurure de tungstène WTe 2 est utilisé pour convertir l'énergie thermique en énergie électrique (thermo-emf environ 57 μV/K). Le radionucléide artificiel 185 W est utilisé comme traceur radioactif dans la recherche sur les substances. Le 184 W stable est utilisé comme composant des alliages avec l'uranium 235 utilisés dans les moteurs de fusée nucléaires en phase solide, car c'est le seul isotope de tungstène courant qui a une faible section efficace de capture des neutrons thermiques (environ 2 granges).

Tungstène - W

CLASSIFICATION

Introduction

L’importance des éléments rares dans la science et la technologie augmente chaque année, et la frontière entre éléments rares et non rares est de plus en plus floue. Un chimiste analytique moderne doit de plus en plus souvent s'occuper de la détermination du tungstène, du molybdène, du vanadium, du titane, du zirconium et d'autres éléments rares.

L'analyse d'un mélange de tous les éléments est un cas extrêmement rare.

Les nombreuses combinaisons d’éléments rares et non rares trouvées dans les minéraux sont si complexes que l’analyse nécessite une expérience et une connaissance approfondies de la chimie des éléments rares.

Pour séparer les éléments en groupes ou pour isoler un élément, non seulement des réactions de précipitation sont utilisées, mais également d'autres méthodes, telles que : l'extraction de composés avec des solvants organiques, la distillation de composés volatils, l'électrolyse, etc.

En raison de la difficulté de séparer et de déterminer certains éléments rares par des méthodes chimiques, ces déterminations sont effectuées par des méthodes physiques (spectrales, luminescentes, etc.).

Lorsque de très petites quantités d'oligo-éléments sont détectées, des méthodes d'enrichissement chimique sont utilisées, basées sur la coprécipitation de l'élément déterminé avec un autre élément spécialement sélectionné - le « support ». Les éléments porteurs sont choisis de manière à ne pas gêner le déroulement ultérieur de l'analyse.

L’un des éléments rares les plus importants est le tungstène. Dans cet article, nous souhaitons examiner certaines questions liées à la détection qualitative du tungstène.

Histoire de la découverte du tungstène

Le mot « tungstène » existait bien avant la découverte de ce métal. Même le médecin et métallurgiste allemand Georgius Agricola (1494-1555) appelait certains métaux du tungstène. Le mot « tungstène » avait de nombreuses nuances de sens ; cela signifiait en particulier à la fois « salive de loup » et « mousse de loup », c'est-à-dire écume à la gueule d'un loup en colère. Les métallurgistes des XIVe-XVIe siècles ont remarqué que lors de la fusion de l'étain, le mélange de certains minéraux provoque des pertes importantes de métal, le transformant « en mousse » - en scories. L'impureté nocive était le minéral wolframite (Mn, Fe)WO4, d'apparence similaire au minerai d'étain - la cassitérite (SnO2). Les métallurgistes médiévaux appelaient la wolframite « tungstène » et disaient qu'« elle vole et dévore l'étain, comme un loup un mouton ».

Le tungstène a été obtenu pour la première fois par les chimistes espagnols des frères de Elujar en 1783. Encore plus tôt - en 1781. - Le chimiste suédois Scheele a isolé le trioxyde de tungstène WO3 à partir d'un minéral de composition CaWO4, qui deviendra plus tard connu sous le nom de « scheelite ». C’est pourquoi le tungstène a longtemps été appelé sheelium.

En Angleterre, en France et aux États-Unis, le tungstène est appelé différemment : tungstène, qui signifie « pierre lourde » en suédois. En Russie, au XIXe siècle, le tungstène était appelé « chardon ».

Position dans le tableau périodique des éléments chimiques

Le tungstène est un élément du groupe VI du système périodique des éléments chimiques, son numéro de série est 74, sa masse atomique est de 183,85.

Le tungstène naturel est constitué d'un mélange d'isotopes stables de masses :

Des isotopes radioactifs de masses comprises entre 174 et 188 sont également connus pour le tungstène.

Propriétés physicochimiques du tungstène et son application

détection qualitative chimique du tungstène

Le tungstène métallique pur est un métal blanc argenté, d'apparence similaire à l'acier, avec un réseau cristallin cubique centré sur le corps ; sous forme de poudre - de couleur gris foncé.

Constantes physiques du tungstène :

Point de fusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3380-3430°C

Point d'ébullition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5900oC

Densité (à 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,19,3 g/cm3

Capacité thermique spécifique (à 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,032 cal/g* oC

Chaleur de fusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,44 calories/g

Chaleur de vaporisation. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,1,83 cal/g

La pression de vapeur du tungstène est répertoriée dans le tableau 1 (voir annexe).

Le tungstène a le point de fusion le plus élevé et la pression de vapeur la plus basse de tous les métaux. Le fil de tungstène a la plus haute résistance à la traction et une limite d'élasticité jusqu'à 420 kg/mm2.

Aujourd’hui, le tungstène est largement utilisé en science et en technologie. Il est utilisé pour l'alliage de l'acier, comme base pour les alliages superdurs, comme composant d'alliages résistants à la chaleur pour la technologie de l'aviation et des fusées, pour la fabrication de cathodes d'appareils électriques à vide et de filaments de lampes à incandescence. Les alliages de tungstène ont une résistance élevée à la chaleur (à 16 500 °C, la résistance ultime est de 175 à 253 MPa), mais ils sont fragiles et au-dessus de 6 000 °C, ils s'oxydent intensément à l'air (sans revêtement protecteur, ils ne peuvent être utilisés que sous vide et sous atmosphère réductrice ou neutre). atmosphère). Ils absorbent bien les rayonnements ionisants. Ils sont utilisés pour la fabrication d'éléments chauffants, de boucliers thermiques, de conteneurs pour stocker des médicaments radioactifs, d'émetteurs thermiques, d'électrodes thermocouples utilisées pour mesurer des températures jusqu'à 25 000 C (alliages avec du rhénium).

Propriétés chimiques

Le tungstène est l'un des métaux les plus résistants à la corrosion. À des températures normales, il résiste à l'eau et à l'air, à des températures de 400 à 500 °C, il s'oxyde sensiblement, à des températures plus élevées, il s'oxyde intensément, formant du trioxyde de tungstène jaune. Il n'interagit pas avec l'hydrogène même à des températures très élevées ; il interagit avec l'azote à des températures supérieures à 2 000 °C, formant du nitrure WN2. Le carbone solide à 1 100-1 200 °C réagit avec le tungstène, formant des carbures WC et W2C. Par temps froid, les acides sulfurique, chlorhydrique, nitrique, fluorhydrique et l'eau régale n'ont aucun effet sur le tungstène. À une température de 100 °C, le tungstène n'interagit pas avec l'acide fluorhydrique, interagit faiblement avec les acides chlorhydrique et sulfurique et réagit plus rapidement avec l'acide nitrique et l'eau régale. Se dissout rapidement dans un mélange d'acides fluorhydrique et nitrique. Les solutions alcalines à froid n'ont aucun effet sur le tungstène ; les alcalis fondus en présence d'air ou en présence d'agents oxydants (tels que nitrates, chlorates, dioxyde de plomb) dissolvent intensément le tungstène, formant des sels.

La répartition des électrons dans un atome de tungstène est la suivante : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 5d4 6s2. Potentiels d'ionisation du tungstène : I1=7,98eV ; I2 = 17,7 eV. Rayon atomique rme=1,40Ao.

Rayons ioniques :

Dans les composés, le tungstène présente les états d'oxydation +2, +3, +4, +5, +6. Dans les états d'oxydation supérieurs, le tungstène a des propriétés acides, dans les états inférieurs, il a des propriétés basiques. Les composés avec un degré d'oxydation +2, +3 sont instables. Le tungstène divalent n'est connu que sous forme d'halogénures. Des cyanures complexes stables ont été isolés de composés de tungstène (IV) sous forme solide. Les composés de tungstène (V) et (VI) sont de la plus grande importance pratique dans l'analyse.

Le comportement du tungstène dans les solutions est complexe, notamment dans les solutions acides, en raison de l'absence de composés simples. Dans la chimie analytique du tungstène, sa grande tendance à former des complexes revêt une importance significative. Étant donné que dans les composés complexes, les propriétés individuelles des éléments individuels apparaissent plus clairement que dans les composés simples, la complexation du tungstène est largement utilisée pour la détermination en présence d'éléments ayant des propriétés similaires.

Les composés de tungstène (II) et (III) sont de puissants agents réducteurs ; la capacité oxydante des composés de tungstène (V) est faible.

Les données thermodynamiques pour le tungstène et ses composés sont données dans le tableau 2 (voir annexe)

Jusque dans les années 40 du 20e siècle, la chimie analytique du tungstène s'est développée parallèlement à la chimie analytique du molybdène, la première étant caractérisée par des méthodes de détermination gravimétriques. Ces dernières années, la chimie des composés de coordination du tungstène a été étudiée avec succès, dont certains sont utilisés avec succès en chimie analytique pour la détermination du tungstène par des méthodes physiques et physico-chimiques.

La similitude des propriétés du tungstène et du molybdène explique la difficulté de leur séparation et de leur détermination en présence l'un de l'autre. Cependant, la différence dans la distribution des électrons de valence et le phénomène de contraction des lanthanides ressenti par la couche électronique du tungstène entraînent des différences dans certaines propriétés chimiques de ces éléments. Par exemple, la tendance des solutions aqueuses de tungstène (VI) à polymériser et à s'hydrolyser en présence d'acides minéraux est plus forte que celle du molybdène (VI). Le tungstène est plus difficile à restaurer jusqu'à certains états d'oxydation inférieurs, dont la stabilisation, contrairement au molybdène, est complexe et pas toujours réussie.

Détection de tungstène de haute qualité

La chimie du tungstène est extrêmement complexe. Possédant un degré d'oxydation variable, cet élément forme un grand nombre de composés. Ici, nous considérerons uniquement les propriétés des composés de tungstène qu'il forme lorsque ses alliages sont dissous dans des acides. Puisque l’acide nitrique concentré mélangé à 2N est utilisé pour dissoudre ces alliages. acide sulfurique ou eau régale, le tungstène entre dans son état d'oxydation le plus élevé +6. Par conséquent, nous nous concentrerons sur les propriétés des composés de tungstène (VI).

Réactions partielles de l'ion WO42- :

1. Acides. Lorsque des solutions de tungstates sont exposées à des acides minéraux concentrés, tels que l'acide chlorhydrique, un précipité blanc d'acide tungstique précipite :

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

Lors de l'ébullition, WO3*2 H2O se transforme en WO3* H2O jaune. L'acide tungstique est insoluble dans les acides concentrés (contrairement au MoO3*H2O). La réaction de sa formation est utilisée pour séparer le WO42- des autres ions.

2. Le sulfure d'hydrogène H2S dans une solution acide ne précipite pas le WO42-.

3. Le sulfure d'ammonium (NH4)2S forme des thiosels hydrosolubles avec des tungstates, par exemple :

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

Lors de l'acidification, le thiosal se décompose pour former un précipité brun clair WS3.

4. Récupération de WO42-. Une solution de tungstate acidifiée avec de l'acide chlorhydrique ou sulfurique est traitée avec du zinc métallique. Le précipité d'acide tungstique initialement formé devient bleu en raison de la formation de produits de composition variable contenant des composés de tungstène (VI) et (V) :

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

Le même composé est obtenu en remplaçant le zinc par une solution de chlorure d'étain (II).

Dans la méthode d'analyse du sulfure d'hydrogène, le tungstène est classé comme un sous-groupe de l'arsenic ; cependant, il ne forme pas de sulfure sous l'action du sulfure d'hydrogène en milieu acide, mais le forme uniquement sous l'action de sulfures d'ammonium et de métaux alcalins ou de sulfure d'hydrogène en milieu alcalin ; se dissout dans l'excès de sulfure pour former un thiosel :

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

Lorsque les solutions de thiosels sont acidifiées, du sulfure de tungstène brun clair précipite :

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

se dissout dans l'excès d'acide chlorhydrique. Mais l'ion WO42- précipite sous l'action de l'acide chlorhydrique sous forme d'acide tungstique peu soluble avec le groupe argent (Ag+, Hg22+, Tl(I), Pb2+) et est ainsi séparé de la plupart des cations.

Dans le schéma d'analyse sans hydrogénosulfate, il est également proposé d'isoler le tungstène sous forme d'acide tungstique par l'action de l'acide chlorhydrique ; avec lui, les ions suivants sont précipités sous forme de chlorures : Ag+, Hg22+, Tl (I), Pb2+. L'évolution systématique de l'analyse des cations en présence de tungstène est donnée dans le tableau 3 (voir annexe).

L'analyse qualitative du tungstène est très peu développée. La précipitation de l'acide tungstique peu soluble par action d'acides minéraux sur les tungstates est principalement utilisée ; Dans ces conditions, l'acide silicique précipite avec l'acide tungstène. Le tungstène est séparé de ce dernier par traitement du précipité avec de l'ammoniaque, puis retrouvé dans le filtrat. Parmi les réactifs inorganiques, les thiocyanates de métaux alcalins et d'ammonium sont le plus souvent utilisés en présence d'agents réducteurs de titane (III) et d'étain (II) de réactifs organiques, le toluène-3,4-dithiol est utilisé. Il est probable que les réactifs recommandés pour le dosage photométrique du tungstène puissent être utilisés pour la détection : ils sont sensibles et assez fiables, notamment après séparation du tungstène, par exemple par hydrolyse acide. Les réactifs recommandés pour le dosage gravimétrique du tungstène sont de peu d'utilité pour sa détection, car ils forment des dépôts inhabituels avec le tungstène.

Korenman a proposé de détecter le tungstène à l'aide de chlorure d'ammonium : les cristaux incolores de tungstate d'ammonium ont la forme de diamants et de bâtonnets. Sensibilité 0,15 µg de tungstène dans une goutte de solution, dilution maximale 1:4 * 104. La détection n'est pas perturbée par les chlorures, les sulfates, les quantités cent fois supérieures de molybdates et les quantités trente fois supérieures de vanadates.

La méthode au rhodanure permet de détecter par méthode goutte à goutte 0,05 à 1 % de trioxyde de tungstène WO3 dans les minerais et 10 à 4 % de tungstène dans les roches.

Détection goutte à goutte du tungstène dans les minerais. La détection de 0,05 à 1 % de trioxyde de tungstène n'est pas perturbée par 10 % de molybdène et de vanadium ; 5 % de chrome ; 2% chacun d'arsenic et d'antimoine, mais il est recommandé de séparer le vanadium et le chrome.

Environ 5 mg de l'échantillon, réduit en poudre, sont fusionnés avec ? 20 mg d'hydroxyde de sodium, environ 3 mg de peroxyde de sodium sont ajoutés à la masse fondue et fondus à nouveau. La couleur jaune de la masse fondue indique la présence de chrome. Quelques gouttes d'eau sont ajoutées à la masse fondue, chauffées, transférées dans un creuset en porcelaine et acidifiées avec de l'acide chlorhydrique. La solution est évaporée au bain-marie presque à sec, le résidu est humidifié avec de l'acide chlorhydrique, dilué avec de l'eau et filtré. Le gâteau de filtration est traité avec une solution chaude d'ammoniaque (1:1), lavé à l'eau chaude, le filtrat et l'eau de lavage sont combinés et une goutte de la solution réactive est ajoutée (30 g de thiocyanate de potassium dans 100 ml d'eau), évaporé jusqu'à un petit volume, on ajoute 1 à 2 gouttes d'acide chlorhydrique concentré, 1 goutte d'une solution à 10 % de chlorure d'étain (II) et 1 goutte d'une solution à 0,5 % de chlorure de titane (III) dans de l'acide chlorhydrique (1 :1). En présence de tungstène, une couleur jaune apparaît.

Détection du tungstène dans les minerais et les roches. Détection ?1 10 à 4 % du tungstène est perturbé par le molybdène, le sélénium, le tellure, de grandes quantités de fer, le vanadium, le chrome et le dioxyde de silicium. Les échantillons de sulfure sont cuits puis broyés après la cuisson.

0,5 g de substance finement broyée est traité pendant 30 minutes dans un tube à essai ou un microverre avec 2 ml d'acide chlorhydrique tout en chauffant au bain-marie. Si l'arsenic est présent, il est éliminé par l'action de l'hydrazine en présence de bromure de potassium, en évaporant le liquide après introduction des réactifs à la moitié du volume initial. Le résidu est dissous dans deux volumes d'eau, la solution est filtrée sur un coton-tige et lavée avec 1 à 2 ml d'eau. Le filtrat et l'eau de lavage sont évaporés à sec, dissous dans 1 à 2 gouttes d'eau, une solution d'hydroxyde de potassium à 25% est ajoutée goutte à goutte jusqu'à précipitation complète de l'hydroxyde de fer, 3 gouttes d'une solution saturée de thiocyanate d'ammonium sont ajoutées, mélangées , une solution à 40 % de chlorure d'étain(II) est ajoutée jusqu'à disparition de la coloration rouge. En présence de tungstène, une couleur vert jaunâtre apparaît.

Pour augmenter la sensibilité de détection du tungstène à 0,01 µg, il est recommandé d'effectuer la réaction sur des grains de résine anionique. La détection n'est pas perturbée par 100-1 000 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-, citrate et tartrate. Pd, Pt, Ag, Au, Hg, As, Se, Te interfèrent.

En présence de molybdène, la solution est acidifiée avec de l'acide sulfurique jusqu'à une concentration de 1-2M, le molybdène est extrait deux fois avec un mélange de volumes égaux d'acétylacétone et de chloroforme, la couche aqueuse est filtrée, évaporée jusqu'à un petit volume, acide nitrique est introduit pour détruire les substances organiques, et de l'hydroxyde de sodium est ajouté à une concentration de 0,01 M. La solution est déposée sur une plaque de carrelage blanc, plusieurs grains de résine échangeuse d'anions Dauex-1-x-1 ou 1-x-2 sont ajoutés, après quelques minutes 1 goutte d'une solution à 10% de chlorure d'étain(II) dans De l'acide chlorhydrique concentré et une solution à 3 % de thiocyanate d'ammonium sont ajoutés. En présence de tungstène, le grain devient verdâtre. Il est recommandé d'examiner le grain au microscope sous une lampe fluorescente.

Détection goutte à goutte de tungstène dans l'acier. Kullberg propose une réaction basée sur la capacité de l'acide peroxotungstique, formé par l'action du peroxyde d'hydrogène sur l'acide tungstique, à colorer une solution d'acide acétique de benzidine d'une couleur orange-rouge-brun. Le composé résultant est résistant au peroxyde d’hydrogène.

Une goutte d'un mélange d'acides (1 partie d'acide sulfurique à 30 % et 1 partie d'acide nitrique concentré) est déposée sur la surface en acier nettoyée. Au bout de 2-3 minutes, ajoutez un large excès de peroxyde de sodium, mélangez et ajoutez goutte à goutte une solution d'ammoniaque à 10% jusqu'à l'arrêt de l'ébullition. Une partie du sédiment est capturée avec un morceau de papier filtre et 2 à 3 gouttes d'une solution à 1% de benzidine fraîchement préparée dans l'acide acétique glacial y sont déposées. En présence de tungstène, une couleur orange-rouge-brun apparaît.

Dans les aciers, le tungstène peut être détecté par le dithiol ; le molybdène, le zirconium, le cuivre et les autres composants en acier n'interfèrent pas.

Un échantillon de 0,5 à 0,6 g d'acier est dissous dans 10 ml d'acide chlorhydrique 6 M. Une partie de la solution est chauffée avec du chlorure d'étain (II) pour réduire le molybdène (VI) en molybdène (III) et une solution méthanolique de dithiol est ajoutée. En présence de tungstène, une couleur vert bleuâtre apparaît.

Lors de l'utilisation de la rhodamine C, la sensibilité de détection du tungstène est de 0,001 à 0,0005 mg dans 1 goutte de solution. Il est recommandé d'isoler l'acide tungstique H2WO4, puis de le dissoudre dans l'hydroxyde de sodium et de détecter le tungstène dans un environnement légèrement acide. La détection sans séparation du tungstène est perturbée par de nombreux ions, notamment les anions I-, Br-, SCN-, Cr2O72-, S2O82-, MnO4-, ClO4-, S2O32-.

La rhodamine C est recommandée pour la détection du tungstène sur les chromatogrammes papier ; pour ce faire, on les asperge d'une solution à 0,025 % de rhodamine C dans de l'acide sulfurique 1M et d'une solution à 20 % de bromure de potassium. La présence de tungstène peut être identifiée par la couleur ou la luminescence de la tache.

Lorsqu’elle est exposée aux rayons cathodiques ou ultraviolets, la scheelite luminescence intensément avec la lumière bleue.

Propriétés du tungstène

Tungstène- c'est du métal. On ne le trouve ni dans l’eau de mer, ni dans l’air, et dans la croûte terrestre, il n’en représente que 0,0055 %. C'est comme ça tungstène, élément, en 74ème position. Il a été « ouvert » à l'industrie par l'Exposition universelle de la capitale française. Cela a eu lieu en 1900. L'exposition présentait acier au tungstène.

La composition était si dure qu'elle pouvait couper n'importe quel matériau. est resté « invincible » même à des températures de plusieurs milliers de degrés, c'est pourquoi on l'a appelé résistant au rouge. Les fabricants de différents pays qui ont visité l'exposition ont adopté ce développement. La production d'acier allié a acquis une ampleur mondiale.

Fait intéressant, l’élément lui-même a été découvert au XVIIIe siècle. En 1781, le Suédois Scheeler a mené des expériences avec le tungstène. Le chimiste a décidé de le placer dans de l'acide nitrique. Dans les produits de décomposition, le scientifique a découvert un métal gris inconnu avec une teinte argentée. Le minéral sur lequel des expériences ont été menées a ensuite été rebaptisé scheelite, et le nouvel élément appelé tungstène.

Cependant, il a fallu beaucoup de temps pour étudier ses propriétés, de sorte que l'utilisation digne du métal a été trouvée beaucoup plus tard. Le nom a été choisi tout de suite. Le mot tungstène existait auparavant. Les Espagnols appelaient cela l'un des minéraux trouvés dans les gisements du pays.

La composition de la pierre comprenait en réalité l’élément n°74. Extérieurement, le métal est poreux, comme s'il était moussé. Par conséquent, une autre analogie s’est avérée utile. En allemand, tungstène signifie littéralement « mousse de loup ».

Le point de fusion du métal rivalise avec celui de l’hydrogène, qui est l’élément le plus résistant à la température. Par conséquent, installez indice de ramollissement du tungstène Ils ne le pourraient pas pendant cent ans. Il n’existait pas de fours capables de chauffer jusqu’à plusieurs milliers de degrés.

Lorsque les « avantages » de l’élément gris argenté ont été « percés », ils ont commencé à l’exploiter à l’échelle industrielle. Pour l’exposition de 1900, le métal était extrait à l’ancienne à l’acide nitrique. Cependant, le tungstène est toujours extrait de cette façon.

Extraction de tungstène

Le plus souvent, la substance trioxyde est d'abord obtenue à partir de déchets de minerai. Il est traité à 700 degrés, obtenant du métal pur sous forme de poussière. Pour ramollir les particules, il faut recourir à l'hydrogène. Dedans le tungstène est fonduà trois mille degrés Celsius.

L'alliage est utilisé pour les coupe-tubes, les coupe-tubes et les fraises. pour le traitement des métaux avec utiliser du tungstène augmenter la précision de la fabrication des pièces. Lorsqu'ils sont exposés à des surfaces métalliques, le frottement est élevé, ce qui signifie que les plans de travail deviennent très chauds. Les machines à couper et à polir sans élément n° 74 peuvent elles-mêmes fondre. Cela rend la coupe imprécise et imparfaite.

Le tungstène est non seulement difficile à fondre, mais également à traiter. Sur l'échelle de dureté, le métal occupe la neuvième position. Le corindon possède le même nombre de pointes dont les miettes servent par exemple à fabriquer du papier de verre. Seul le diamant est plus dur. Par conséquent, le tungstène est traité avec son aide.

Applications du tungstène

La « fermeté » du 74e élément attire. Les produits fabriqués à partir d'alliages avec du métal gris-argent ne peuvent pas être rayés, pliés ou cassés, à moins bien sûr de les gratter en surface ou avec les mêmes diamants.

Les bijoux en tungstène présentent un autre avantage indéniable. Ils ne provoquent pas de réactions allergiques, contrairement à l'or, à l'argent, au platine et, plus encore, à leurs alliages avec le ou. Pour les bijoux, on utilise du carbure de tungstène, c'est-à-dire son composé de carbone.

Il est reconnu comme l’alliage le plus dur de l’histoire de l’humanité. Sa surface polie reflète parfaitement la lumière. Les bijoutiers l'appellent « miroir gris ».

Au fait, les bijoux les maîtres ont prêté attention au tungstène après que les noyaux des balles, des obus et des plaques pour gilets pare-balles ont commencé à être fabriqués à partir de cette substance au milieu du 20e siècle.

Les plaintes des clients concernant la fragilité des bijoux en argent de haute qualité ont obligé les bijoutiers à se souvenir du nouvel élément et à essayer de l'appliquer dans leur industrie. De plus, les prix ont commencé à fluctuer. Le tungstène est devenu une alternative au métal jaune, qui n’est plus perçu comme un élément d’investissement.

Étant un métal précieux, coûts de tungstène beaucoup d'argent. Le kilo, ils demandent au moins 50 dollars sur le marché de gros. L'industrie mondiale dépense 30 000 tonnes d'élément n° 74 par an. Plus de 90 % sont absorbés par l’industrie métallurgique.

Seulement fabriqué à partir de tungstène conteneurs pour stocker les déchets nucléaires. Le métal ne transmet pas de rayons destructeurs. L'élément rare est ajouté aux alliages destinés à la fabrication d'instruments chirurgicaux.

Ce qui n’est pas utilisé à des fins métallurgiques est récupéré par l’industrie chimique. Les composés de tungstène et de phosphore, par exemple, constituent la base des vernis et des peintures. Ils ne s'effondrent pas et ne se décolorent pas à cause du soleil.

UN solution de tungstate de sodium résistant à l'humidité et au feu. Il devient clair de quels tissus imperméables et ignifuges sont imprégnés les combinaisons de plongée et de pompier.

Gisements de tungstène

Il existe plusieurs gisements de tungstène en Russie. Ils sont situés dans l'Altaï, l'Extrême-Orient, le Caucase du Nord, la Tchoukotka et la Bouriatie. En dehors du pays, le métal est extrait en Australie, aux États-Unis, en Bolivie, au Portugal, en Corée du Sud et en Chine.

Dans l'Empire du Milieu, il existe même une légende sur un jeune explorateur venu en Chine pour chercher une pierre d'étain. L'étudiant s'est installé dans l'une des maisons de Pékin.

Après des recherches infructueuses, le gars adorait écouter les histoires de la fille du propriétaire. Un soir, elle raconta l'histoire des pierres sombres avec lesquelles le poêle de la maison était construit. Il s’est avéré que les blocs tombaient de la falaise dans la cour du bâtiment. Donc, l’étudiant ne l’a pas trouvé, mais il a trouvé du tungstène.

Avec le numéro atomique 74 dans le tableau périodique, désigné par le symbole W (latin : Wolframium), c'est un métal de transition gris solide. La principale application est la base des matériaux réfractaires en métallurgie. Extrêmement réfractaire, résistant chimiquement dans des conditions standards.

Histoire et origine du nom

Le nom Wolframium a été transféré à l'élément du minéral wolframite, connu au 16ème siècle. appelée « mousse de loup » – « Spuma lupi » en latin, ou « Wolf Rahm » en allemand. Le nom était dû au fait que le tungstène, accompagnant les minerais d'étain, interférait avec la fusion de l'étain, le transformant en mousse de laitier (« l'étain dévore comme un loup dévore un mouton »).
Actuellement, aux États-Unis, en Grande-Bretagne et en France, le nom « tungstène » (en suédois : tung sten - « pierre lourde ») est utilisé pour le tungstène.
En 1781, le célèbre chimiste suédois Scheele, traitant le minéral scheelite avec de l'acide nitrique, obtint une « pierre lourde » jaune. En 1783, les chimistes espagnols des frères Eluard rapportèrent avoir obtenu de l'oxyde jaune d'un nouveau métal, soluble dans l'ammoniac, à partir du minéral saxon wolframite. De plus, l'un des frères, Fausto, était en Suède en 1781 et communiquait avec Scheele. Scheele ne revendique pas la découverte du tungstène et les frères Eluard n'insistent pas sur leur priorité.

Reçu

Le processus d'obtention du tungstène passe par la sous-étape de séparation du trioxyde WO 3 des concentrés de minerai et sa réduction ultérieure en poudre métallique avec de l'hydrogène à une température d'env. 700 °C. En raison du point de fusion élevé du tungstène, des méthodes de métallurgie des poudres sont utilisées pour obtenir une forme compacte : la poudre obtenue est pressée, frittée dans une atmosphère d'hydrogène à une température de 1 200 à 1 300 °C, puis un courant électrique la traverse. Le métal est chauffé à 3 000 °C et le frittage se produit pour obtenir un matériau monolithique. Pour une purification ultérieure et l'obtention d'une forme monocristalline, la fusion zonale est utilisée.

Propriétés

Physique
Le tungstène est un métal gris clair qui a les points de fusion et d'ébullition prouvés les plus élevés (on suppose que le seaborgium est encore plus réfractaire, mais jusqu'à présent, cela ne peut pas être affirmé avec certitude - la durée de vie du seaborgium est très courte).
Le tungstène est l'un des métaux les plus lourds, les plus durs et les plus réfractaires. Dans sa forme pure, c'est un métal blanc argenté, semblable au platine, à une température d'environ 1600°C il se forge facilement et peut être étiré en un fil fin.

Chimique
Valence de 2 à 6. Le plus stable est le tungstène 6-valent. Les composés de tungstène 3 et 2-valents sont instables et n'ont aucune signification pratique.
Le tungstène a une résistance élevée à la corrosion : à température ambiante, il ne change pas dans l'air ; à des températures très élevées, il s'oxyde lentement en oxyde de tungstène VI ; presque insoluble dans les acides chlorhydrique, sulfurique et fluorhydrique. Dans l'acide nitrique et l'eau régale, il s'oxyde à partir de la surface. Il se dissout dans un mélange d'acide nitrique et fluorhydrique, formant de l'acide tungstique. Parmi les composés de tungstène, les plus importants sont : le trioxyde de tungstène ou l'anhydride de tungstène, les tungstates, les composés peroxydes de formule générale Me 2 WO x, ainsi que les composés avec des halogènes, du soufre et du carbone. Les tungstates sont sujets à la formation d'anions polymères, y compris d'hétéropolycomposés avec inclusion d'autres métaux de transition.