A volfrám a legtűzállóbb fém. Csak a nem fémes szénelemnek van magasabb olvadáspontja, de folyékony formában csak nagy nyomáson létezik. Normál körülmények között a wolfram vegyileg ellenálló.

A név története és eredete

A Wolframium elnevezés a 16. században ismert wolframit ásványból került át az elemre. „farkashab” - lat. spuma lupi vagy német. Wolf Rahm. Az elnevezést az okozta, hogy az ónérceket kísérő wolfram megzavarta az ón olvasztását, salakhabbá változtatva azt („az ónt zabálta, mint a bárányt faló farkas”).

Fizikai tulajdonságok

A wolfram egy fényes, világosszürke fém, amely a legmagasabb bizonyított olvadás- és forrásponttal rendelkezik (feltételezzük, hogy a seaborgium még tűzállóbb, de ez egyelőre nem állítható határozottan - a seaborgium élettartama nagyon rövid). Olvadáspont - 3695 (3422 °C), forráspontja 5828 (5555 °C). A tiszta volfrám sűrűsége 19,25 g/cm³. Paramágneses tulajdonságokkal rendelkezik (mágneses szuszceptibilitása 0,32⋅10 −9). Brinell keménység 488 kg/mm², elektromos ellenállás 20 °C-on - 55⋅10 -9 Ohm m, 2700 °C - 904⋅10 -9 Ohm m. A hang sebessége lágyított volfrámban 4290 m/s.

A volfrám az egyik legnehezebb, legkeményebb és leginkább tűzálló fém. Tiszta formájában ezüst-fehér fém, hasonló a platinához, körülbelül 1600 ° C-on könnyen kovácsolható és vékony cérnává húzható. A fém vákuumban rendkívül stabil.

Kémiai tulajdonságok

Reagál olvadt lúgokkal oxidálószerek jelenlétében:

Eleinte ezek a reakciók lassan mennek végbe, de amikor elérik a 400 °C-ot (500 °C az oxigénes reakcióknál), a wolfram önmelegedni kezd, és a reakció meglehetősen hevesen megy végbe, nagy mennyiségű hőt termelve.

Salétromsav és hidrogén-fluorid elegyében oldódik, H2 hexafluor-volfrámsavat képezve. A volfrámvegyületek közül a legfontosabbak: volfrám-trioxid vagy volfrám-anhidrid, volfrámok, Me 2 WO X általános képletű peroxidvegyületek, valamint halogéneket, ként és szenet tartalmazó vegyületek. A volfrámok hajlamosak polimer anionok képzésére, beleértve a heteropolivegyületeket is, amelyekben más átmeneti fémek is vannak.

Alkalmazás

A volfrám fő felhasználása a kohászatban a tűzálló anyagok alapja.

Volfrám fém

Volfrám csatlakozások

• Fémek és nemfémes szerkezeti anyagok mechanikai feldolgozására a gépészetben (esztergálás, marás, gyalulás, vésés), kútfúrásban, valamint a bányászatban széles körben alkalmazzák a keményfém- és keményfém-alapú kompozit anyagokat (pl. , amely Oroszországban széles körben használt kobaltmátrixban lévő WC-kristályokból áll - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), valamint volfrám-karbid, titán-karbid (TT, tantál-karbid) keverékeiből; osztályok különösen nehéz megmunkálási körülményekhez, például hőálló acélból készült véső- és gyalukovácsolásokhoz, valamint erős anyagok ütőkalapácsos fúrásához). Széles körben használják ötvözőelemként (gyakran molibdénnel együtt) acélokban és vasalapú ötvözetekben. A P betűvel kezdődő jelölésű, „nagy sebességű” kategóriába sorolt ​​erősen ötvözött acél szinte mindig tartalmaz volfrámot.
• A WS 2 volfrám-szulfidot magas hőmérsékletű (500 °C-ig) kenőanyagként használják.

• Néhány volfrámvegyületet katalizátorként és pigmentként használnak.

• A volfrámok (ólom, kadmium, kalcium-volframát) egykristályait röntgen- és egyéb ionizáló sugárzások szcintillációs detektoraiként használják a magfizikában és a nukleáris medicinában.

• A WTe 2 wolfram-ditelluridot a hőenergia elektromos energiává alakítására használják (termo-emf körülbelül 57 μV/K).

Egyéb alkalmazások

Volfrám piac

A fémvolfrám (körülbelül 99%-os elemtartalom) ára 2010 végén körülbelül 40-42 dollár kilogrammonként, 2011 májusában körülbelül 53-55 dollár kilogrammonként. Félkész termékek 58 USD-tól (rudak) 168-ig (vékony szalag). 2014-ben a volfrám ára 55 és 57 USD között ingadozott.

Biológiai szerep

A volfrám nem játszik jelentős biológiai szerepet. Egyes archaebaktériumok és baktériumok olyan enzimeket tartalmaznak, amelyek aktív központjában volfrám található. A hipertermofil archebaktériumok obligát volfrámfüggő formái élnek a mélytengeri hidrotermális nyílások körül. A volfrám jelenléte az enzimekben a korai Archaea fiziológiai maradványának tekinthető – vannak olyan felvetések, amelyek szerint a volfrám szerepet játszott az élet keletkezésének korai szakaszában.

A természetes wolfram öt izotóp keverékéből áll (180 W - 0,12 (1), 182 W - 26,50 (16), 183 W - 14,31 (4), 184 W - 30,64 (2) % és 186 W - 28,43 (19) %). Felfedezték a természetes wolfram rendkívül gyenge radioaktivitását (körülbelül két bomlás/év elem grammonként), a 180 W-os α-aktivitás miatt, melynek felezési ideje 1,8⋅10 18 év.

Megjegyzések

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. Az elemek atomi tömegei 2011 (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - Kt. 85, sz. 5. - P. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Volfrám: fizikai tulajdonságok(angol) . WebElements. Letöltve: 2013. augusztus 17.

Volfrám- a legtűzállóbb fémek. Csak a nem fémes elemnek, a szénnek van magasabb olvadáspontja. Normál körülmények között kémiailag ellenálló. A Wolframium név a 16. században ismert wolframit ásványból került át az elemre. latnak hívják. Spuma lupi („farkashab”) vagy németül. Wolf Rahm („farkaskrém”, „farkaskrém”). Az elnevezést az okozta, hogy az ónérceket kísérő wolfram megzavarta az ón olvasztását, salakhabbá változtatva ("emészti az ónt, mint a farkas a juhot").

Lásd még:

SZERKEZET

A testközpontú köbös volfrámcellában az atomok a cella csúcsaiban és középpontjában helyezkednek el, i.e. Sejtenként két atom van. A bcc szerkezet nem a legközelebbi atomcsomag. A tömörségi együttható 0,68. Volfrám tércsoport Im3m.

TULAJDONSÁGOK

A wolfram egy fényes, világosszürke fém, amely a legmagasabb bizonyított olvadás- és forrásponttal rendelkezik (feltételezzük, hogy a seaborgium még tűzállóbb, de ez egyelőre nem állítható határozottan - a seaborgium élettartama nagyon rövid). Olvadáspont - 3695 K (3422 °C), forráspontja 5828 K (5555 °C). A tiszta volfrám sűrűsége 19,25 g/cm³. Paramágneses tulajdonságokkal rendelkezik (mágneses szuszceptibilitása 0,32·10−9). Brinell keménység 488 kg/mm², elektromos ellenállás 20 °C-on - 55·10-9 Ohm·m, 2700 °C-on - 904·10-9 Ohm·m. A hang sebessége lágyított volfrámban 4290 m/s. Paramágneses.

A volfrám az egyik legnehezebb, legkeményebb és leginkább tűzálló fém. Tiszta formájában ezüstös-fehér fém, hasonló a platinához, körülbelül 1600 ° C-on könnyen kovácsolható és vékony cérnává húzható.

TARTALÉKOK ÉS TERMELÉS

A földkéreg Clarke volfrámja (Vinogradov szerint) 1,3 g/t (a földkéreg tartalom 0,00013%-a). Átlagos tartalma kőzetekben, g/t: ultrabázikus - 0,1, bázikus - 0,7, intermedier - 1,2, savas - 1,9.

A wolfram előállítási folyamata a WO 3 trioxidnak az érckoncentrátumokból történő elválasztásán, majd hidrogénnel fémporrá történő redukcióján megy keresztül, körülbelül 700 °C hőmérsékleten. A volfrám magas olvadáspontja miatt porkohászati ​​eljárásokat alkalmaznak a tömör forma eléréséhez: a keletkező port préselik, hidrogénatmoszférában 1200-1300 °C hőmérsékleten szinterelik, majd elektromos áramot vezetnek át rajta. A fémet 3000 °C-ra hevítik, és a szinterezés monolitikus anyaggá történik. A későbbi tisztításhoz és az egykristályos forma előállításához zónaolvasztást alkalmaznak.

SZÁRMAZÁS

A wolfram a természetben főleg oxidált komplex vegyületek formájában fordul elő, amelyeket a WO 3 volfrám-trioxid vas- és mangán- vagy kalcium-oxidokkal, valamint néha ólom-, réz-, tórium- és ritkaföldfém-elemekkel alkot. Ipari jelentőségű a wolframit (vas- és mangán-volframát nFeWO 4 * mMnWO 4 - ferberit és hübnerit) és a scheelit (kalcium-volframát CaWO 4). A wolfram ásványok általában gránit kőzetekbe ágyazódnak, így az átlagos volfrámkoncentráció 1-2%.

A legnagyobb tartalékokkal Kazahsztán, Kína, Kanada és az USA rendelkezik; lelőhelyek Bolíviában, Portugáliában, Oroszországban, Üzbegisztánban és Dél-Koreában is ismertek. A világ volfrámtermelése évi 49-50 ezer tonna, ebből Kínában 41, Oroszországban 3,5; Kazahsztán 0,7, Ausztria 0,5. A volfrám fő exportőrei: Kína, Dél-Korea, Ausztria. Fő importőrök: USA, Japán, Németország, Egyesült Királyság.
Örményországban és más országokban is vannak volfrámlelőhelyek.

ALKALMAZÁS

A wolfram tűzállósága és hajlékonysága nélkülözhetetlenné teszi a világítótestek izzószálaihoz, valamint a képcsövekhez és más vákuumcsövekhez.
Nagy sűrűsége miatt a wolfram a nehéz ötvözetek alapja, amelyeket ellensúlyokhoz, szubkaliberű páncéltörő magokhoz és úszószárnyú tüzérségi lövedékekhez, páncéltörő golyómagokhoz és nagy sebességű giroszkóp rotorokhoz használnak a repülés stabilizálására. ballisztikus rakéták (180 ezer ford./percig).

A volfrámot elektródaként használják az argoníves hegesztéshez. A volfrámot tartalmazó ötvözeteket hőállóság, savállóság, keménység és kopásállóság jellemzi. Sebészeti műszerek (amaloy ötvözet), harckocsipáncélok, torpedók és lövedékek, repülőgépek és hajtóművek legfontosabb részei, valamint radioaktív anyagok tárolására szolgáló tartályok készítésére szolgálnak. A volfrám a legjobb minőségű szerszámacélok fontos alkotóeleme. A volfrámot magas hőmérsékletű vákuumálló kemencékben használják fűtőelemként. Az ilyen kemencékben hőelemként volfrám és rénium ötvözetet használnak.

Fémek és nemfémes szerkezeti anyagok mechanikai feldolgozására a gépiparban (esztergálás, marás, gyalulás, vésés), kútfúrásban és a bányászatban széles körben használják a keményfém- és keményfém-alapú kompozit anyagokat (például pobedit). , amely Oroszországban széles körben használt kobaltmátrixban lévő WC-kristályokból áll - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), valamint volfrám-karbid, titán-karbid (TT, tantál-karbid) keverékeiből; osztályok különösen nehéz megmunkálási körülményekhez, például hőálló acélból készült véső- és gyalukovácsolásokhoz, valamint erős anyagok ütőkalapácsos fúrásához). Széles körben használják ötvözőelemként (gyakran molibdénnel együtt) acélokban és vasalapú ötvözetekben. A „nagysebességű” besorolású, P betűvel kezdődő jelölésű, erősen ötvözött acél szinte mindig tartalmaz volfrámot. (P18, P6M5. gyorsról - gyors, gyors).

A WS 2 volfrám-szulfidot magas hőmérsékletű (500 °C-ig) kenőanyagként használják. Néhány volfrámvegyületet katalizátorként és pigmentként használnak. A volfrám-egykristályokat (ólom, kadmium, kalcium-volframát) röntgensugárzás és egyéb ionizáló sugárzás szcintillációs detektoraiként használják a magfizikában és a nukleáris gyógyászatban.

A WTe 2 wolfram-ditelluridot a hőenergia elektromos energiává alakítására használják (termo-emf körülbelül 57 μV/K). A 185 W mesterséges radionuklidot radioaktív nyomjelzőként használják az anyagkutatásban. A stabil 184 W-ot szilárdfázisú nukleáris rakétahajtóművekben urán-235-öt tartalmazó ötvözetek alkotóelemeként használják, mivel ez az egyetlen általános volfrámizotóp, amelynek alacsony termikus neutronbefogási keresztmetszete van (kb. 2 barn).

Volfrám - W

OSZTÁLYOZÁS

Bevezetés

A ritka elemek jelentősége a tudományban és a technológiában évről évre növekszik, és a ritka és nem ritka elemek közötti határ egyre inkább elmosódik. Egy modern analitikus vegyésznek egyre gyakrabban kell foglalkoznia volfrám, molibdén, vanádium, titán, cirkónium és más ritka elemek meghatározásával.

Az összes elem keverékének elemzése rendkívül ritka eset.

Az ásványokban található ritka és nem ritka elemek számos kombinációja olyan összetett, hogy az elemzéshez széleskörű tapasztalatra és a ritka elemek kémiájára vonatkozó ismeretekre van szükség.

Az elemek csoportosítására vagy bármely elem izolálására nemcsak kicsapási reakciókat alkalmaznak, hanem más módszereket is, mint például: vegyületek extrakciója szerves oldószerekkel, illékony vegyületek desztillációja, elektrolízis stb.

Egyes ritka elemek kémiai módszerekkel történő elkülönítésének és meghatározásának nehézségei miatt ezek a meghatározások fizikai módszerekkel (spektrális, lumineszcens stb.) történnek.

Ha nagyon kis mennyiségű nyomelemet észlelnek, kémiai dúsítási módszereket alkalmaznak, amelyek a meghatározandó elem egy másik speciálisan kiválasztott elemmel - a „hordozóval” történő együttes kicsapódásán alapulnak. A hordozóelemeket úgy választjuk ki, hogy ne zavarják az elemzés további menetét.

Az egyik legfontosabb ritka elem a wolfram. Ebben a cikkben néhány kérdést szeretnénk megvizsgálni a volfrám minőségi kimutatásával kapcsolatban.

A wolfram felfedezésének története

A "volfrám" szó jóval a fém felfedezése előtt létezett. Még a német orvos és kohász, Georgius Agricola (1494-1555) is volfrámnak nevezett egyes fémeket. A "volfrám" szó jelentésének sokféle árnyalata volt; ez különösen a „farkasnyálat” és a „farkashabot” egyaránt jelentette, azaz. hab a dühös farkas szája. századi kohászok észrevették, hogy az ón olvasztásakor valamilyen ásvány keveréke jelentős fémveszteséget okoz, „habbá” - salakká alakítva. A káros szennyeződés a wolframit (Mn, Fe)WO4 ásvány volt, amely megjelenésében hasonló az ónérc-kaszirithez (SnO2). A középkori kohászok a wolframitot "volfrámnak" nevezték, és azt mondták, hogy "az ónt lopja és felfalja, mint a farkas a bárány".

A volfrámot először a spanyol kémikusok, a de Elujar fivérek szerezték be 1783-ban. Még korábban - 1781-ben. - Scheele svéd vegyész WO3 wolfram-trioxidot izolált egy CaWO4 összetételű ásványból, amely később „scheelit” néven vált ismertté. Ezért a volfrámot sokáig sheeliumnak nevezték.

Angliában, Franciaországban és az Egyesült Államokban a volfrámot másképpen hívják - volfrámnak, ami svédül „nehéz követ”. A 19. században Oroszországban a wolframot „bogáncsnak” nevezték.

Pozíció a kémiai elemek periódusos rendszerében

A volfrám a kémiai elemek periódusos rendszerének VI. csoportjába tartozó elem, sorozatszáma 74, atomtömege 183,85.

A természetes wolfram stabil izotópok keverékéből áll, amelyek tömegei:

A volfrámról is ismertek a 174-188 tömegű radioaktív izotópok.

A wolfram fizikai-kémiai tulajdonságai és alkalmazása

volfrám kémiai kvalitatív kimutatás

A tiszta fém wolfram egy ezüstfehér fém, megjelenésében az acélhoz hasonló, testközpontú köbös kristályrácsával; por formában - sötétszürke színű.

A volfrám fizikai állandói:

Olvadáspont. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3380-3430 oC

Forráspont. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5900oC

Sűrűség (20 oC-on) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19,3 g/cm3

Fajlagos hőkapacitás (20 oC-on) . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,032 cal/g* oC

Az egyesülés hője. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,44 kal/g

Párolgási hő. . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . .1,83 cal/g

A wolfram gőznyomását az 1. táblázat tartalmazza (lásd a függeléket).

A volfrámnak a legmagasabb olvadáspontja és a legalacsonyabb gőznyomása van a fémek közül. A volfrámhuzal a legnagyobb szakítószilárdsággal és folyáshatárral rendelkezik 420 kg/mm2-ig.

Ma a wolframot széles körben használják a tudományban és a technológiában. Acél ötvözésére, szuperkemény ötvözetek alapjaként, légi közlekedésben és rakétatechnológiában hőálló ötvözetek összetevőjeként, elektromos vákuumkészülékek katódjainak és izzólámpák izzószálainak gyártásához használják. A volfrámötvözetek nagy hőállósággal rendelkeznek (16500C-on a végszilárdság 175-253 MPa), ugyanakkor törékenyek és 6000C felett a levegőben intenzíven oxidálódnak (védőbevonat nélkül csak vákuumban és redukáló vagy semleges állapotban használhatók légkör). Jól elnyelik az ionizáló sugárzást. Fűtőelemek, hőpajzsok, radioaktív gyógyszerek tárolására szolgáló tartályok, hősugárzók, hőelemes elektródák gyártására használják 25000C-ig (réniumötvözetek).

Kémiai tulajdonságok

A volfrám az egyik legkorrózióállóbb fém. Normál hőmérsékleten víz- és levegőálló, 400-500 oC-on érezhetően oxidálódik, magasabb hőmérsékleten intenzíven oxidálódik, sárga volfrám-trioxidot képezve. Hidrogénnel még nagyon magas hőmérsékleten sem lép kölcsönhatásba 2000 oC feletti hőmérsékleten, így nitrid WN2 keletkezik. A szilárd szén 1100-1200 oC-on reagál a wolframmal, WC és W2C karbidokat képezve. Hidegben a kénsav, a sósav, a salétromsav, a hidrogén-fluorid és az aqua regia nincs hatással a volfrámra. 100 oC-os hőmérsékleten a wolfram nem lép kölcsönhatásba a hidrogén-fluoriddal, gyengén lép kölcsönhatásba sósavval és kénsavval, gyorsabban reagál salétromsavval és aqua regiával. Hidrofluorsav és salétromsav keverékében gyorsan oldódik. A hidegben lévő lúgos oldatoknak nincs hatása a volfrámra; az olvadt lúgok levegő vagy oxidálószerek (például nitrátok, klorátok, ólom-dioxid) jelenlétében intenzíven oldják a volfrámot, sókat képezve.

Az elektronok eloszlása ​​a volfrámatomban: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 5d4 6s2. Volfrámionizációs potenciálok: I1=7,98eV; I2=17,7 eV. Atomsugár rme=1,40Ao.

Ionos sugarak:

A vegyületekben a wolfram +2, +3, +4, +5, +6 oxidációs állapotot mutat. Magasabb oxidációs állapotban a volfrám savas, alacsonyabb állapotban bázikus tulajdonságokkal rendelkezik. A +2, +3 oxidációs állapotú vegyületek instabilak. A kétértékű volfrám csak halogenidek formájában ismert. Volfrám(IV)-vegyületekből szilárd formában izolálták a stabil komplex cianidokat. A wolfram(V) és (VI) vegyületek a legnagyobb gyakorlati jelentőséggel bírnak az elemzésben.

Az egyszerű vegyületek hiánya miatt a wolfram viselkedése az oldatokban bonyolult, különösen a savas oldatokban. A volfrám analitikai kémiájában jelentős jelentőséggel bír az a hajlam, hogy komplexeket képez. Tekintettel arra, hogy összetett vegyületekben az egyes elemek egyedi tulajdonságai világosabban jelennek meg, mint az egyszerűekben, a volfrám komplexképzését széles körben alkalmazzák hasonló tulajdonságú elemek jelenlétében történő meghatározásban.

A volfrám(II) és (III) vegyületek erős redukálószerek, a volfrám(V) vegyületek oxidáló képessége gyenge.

A volfrám és vegyületei termodinamikai adatait a 2. táblázat tartalmazza (lásd a függeléket)

A 20. század 40-es éveiig a volfrám analitikai kémiája a molibdén analitikai kémiájával együtt fejlődött, az előbbit a gravimetriás meghatározási módszerek jellemezték. Az elmúlt években sikeresen tanulmányozták a volfrám-koordinációs vegyületek kémiáját, amelyek egy részét sikeresen alkalmazzák az analitikai kémiában volfrám fizikai és fizikai-kémiai módszerekkel történő meghatározására.

A wolfram és a molibdén tulajdonságainak hasonlósága magyarázza szétválasztásuk és egymás jelenlétében történő meghatározásának nehézségét. A vegyértékelektronok eloszlásának különbsége és a volfrám elektronhéja által tapasztalt lantanid-összehúzódás jelensége azonban eltéréseket eredményez ezen elemek egyes kémiai tulajdonságaiban. Például a wolfram(VI) vizes oldatainak polimerizációs és hidrolízises hajlama ásványi savak jelenlétében erősebb, mint a molibdén(VI). A volfrám bizonyos alacsonyabb oxidációs állapotokat nehezebb visszaállítani, amelyek stabilizálása a molibdéntől eltérően bonyolult és nem mindig sikeres.

Kiváló minőségű volfrámérzékelés

A volfrámkémia rendkívül összetett. Változó oxidációs fokával ez az elem nagyszámú vegyületet képez. Itt csak azoknak a volfrámvegyületeknek a tulajdonságait vesszük figyelembe, amelyek akkor képződnek, amikor ötvözeteit savakban oldják. Mivel ezeknek az ötvözeteknek a feloldásához tömény salétromsavat használnak 2 N oldattal keverve. kénsav vagy aqua regia, a wolfram a legmagasabb oxidációs állapotába megy +6. Ezért a wolfram(VI)-vegyületek tulajdonságaira fogunk összpontosítani.

A WO42-ion részleges reakciói:

1. Savak. Ha a volfrámoldatokat koncentrált ásványi savaknak, például sósavnak teszik ki, fehér volfrámsav csapadék válik ki:

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

Forrás közben a WO3*2 H2O sárga WO3* H2O-vá változik. A volfrámsav tömény savakban nem oldódik (ellentétben a MoO3*H2O-val). A keletkezésének reakcióját a WO42- más ionoktól való elválasztására használják.

2. A hidrogén-szulfid H2S savas oldatban nem csapja ki a WO42-t.

3. Az ammónium-szulfid (NH4)2S vízben oldódó tiosókat képez volfrámokkal, például:

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

Savanyításkor a tiozál lebomlik, és világosbarna WS3 csapadékot képez.

4. A WO42- helyreállítása. A sósavval vagy kénsavval megsavanyított wolframát oldatot fémcinkkel kezelik. Az eredetileg képződött volfrámsav csapadék kék színűvé válik a volfrám(VI) és (V) vegyületeket tartalmazó változó összetételű termékek képződése miatt:

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

Ugyanezt a vegyületet kapjuk, ha a cinket ón(II)-klorid oldattal helyettesítjük.

A hidrogén-szulfidos elemzési módszerben a wolframot az arzén alcsoportjába sorolják; kénhidrogén hatására azonban savas környezetben nem, hanem csak ammónium- és alkálifém-szulfidok vagy lúgos környezetben hidrogén-szulfid hatására képződik; a szulfid feleslegében feloldódik és tiosót képez:

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

A tiosók oldatának savanyítása során világosbarna volfrám-szulfid válik ki:

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

feleslegben oldódik sósavban. A WO42-ion azonban sósav hatására kicsapódik rosszul oldódó volfrámsav formájában az ezüstcsoporttal együtt (Ag+, Hg22+, Tl(I), Pb2+), és így elválik a legtöbb kationtól.

A hidrogén-szulfát-mentes analízisben a wolfram izolálását is javasolják volfrámsav formájában sósav hatására; vele együtt a következő ionok válnak ki kloridok formájában: Ag+, Hg22+, Tl (I), Pb2+. A kationok wolfram jelenlétében történő elemzésének szisztematikus előrehaladását a 3. táblázat tartalmazza (lásd a függeléket).

A volfrám kvalitatív elemzése nagyon gyengén fejlett. Főleg a nehezen oldódó volfrámsav kicsapását használják ásványi savak hatására volfrámokon; Ilyen körülmények között a kovasav a volfrámsavval együtt kicsapódik. Ez utóbbitól a volfrámot a csapadék ammóniával történő kezelésével választják el, majd a szűrletben találják meg. A szervetlen reagensek közül az alkálifém- és ammónium-tiocianátokat leggyakrabban titán(III) és ón(II) redukálószerek jelenlétében alkalmazzák a szerves reagensek közül, a toluol-3,4-ditiolt. Valószínűleg a volfrám fotometriai meghatározására ajánlott reagensek használhatók kimutatásra: érzékenyek és meglehetősen megbízhatóak, különösen a volfrám, például savas hidrolízissel történő elválasztása után. A wolfram gravimetriás meghatározásához ajánlott reagensek kevéssé használhatók kimutatására, mivel a volfrámmal nem jellemző lerakódásokat képeznek.

Korenman a volfrám kimutatását javasolta ammónium-kloriddal: az ammónium-volframát színtelen kristályai gyémánt- és rudak alakúak. Érzékenység 0,15 µg volfrám egy csepp oldatban, maximális hígítás 1:4 * 104. A detektálást nem zavarják a kloridok, szulfátok, százszoros mennyiségű molibdát és harmincszoros mennyiségű vanadát.

A rodanidos módszer lehetővé teszi az ércekben 0,05-1% WO3 wolfram-trioxid és a kőzetekben 10-4% volfrám kimutatását csepp módszerrel.

Volfrám cseppek kimutatása ércekben. A 0,05-1% volfrám-trioxid kimutatását 10% molibdén és vanádium nem zavarja; 5% króm; 2% arzén és antimon, de javasolt a vanádium és a króm elkülönítése.

Körülbelül 5 mg porrá őrölt mintát olvadnak össze? 20 mg nátrium-hidroxidot és körülbelül 3 mg nátrium-peroxidot adunk az olvadékhoz, és ismét megolvasztjuk. Az olvadék sárga színe króm jelenlétét jelzi. Az olvadékhoz néhány csepp vizet adunk, felmelegítjük, porcelántégelybe tesszük, és sósavval megsavanyítjuk. Az oldatot vízfürdőben csaknem szárazra pároljuk, a maradékot sósavval megnedvesítjük, vízzel hígítjuk és leszűrjük. A szűrőpogácsát forró ammóniaoldattal (1:1) kezeljük, forró vízzel mossuk, a szűrletet és a mosóvizet egyesítjük, majd hozzáadunk egy csepp reagensoldatot (30 g kálium-tiocianát 100 ml vízben). kis térfogatra bepárolva 1-2 csepp tömény sósavat adunk hozzá savat, 1 csepp 10%-os ón(II)-klorid-oldatot és 1 csepp 0,5%-os titán(III)-klorid sósavas oldatát (1 :1). Volfrám jelenlétében sárga szín jelenik meg.

Volfrám kimutatása ércekben és kőzetekben. Kimutatás?1 A volfrám 10-4%-át molibdén, szelén, tellúr, nagy mennyiségű vas, vanádium, króm és szilícium-dioxid zavarja. A szulfidmintákat kiégetik, majd kiégetés után tovább zúzzák.

0,5 g finomra őrölt anyagot kémcsőben vagy mikroüvegben 30 percig 2 ml sósavval kezelünk, miközben vízfürdőben melegítjük. Ha arzén van jelen, azt hidrazin hatására kálium-bromid jelenlétében távolítják el, és a reagensek eredeti térfogatának felére történő beadagolását követően a folyadékot elpárologtatják. A maradékot feloldjuk két térfogat vízben, az oldatot vattapamacson átszűrjük és 1-2 ml vízzel mossuk. A szűrletet és a mosóvizet szárazra pároljuk, 1-2 csepp vízben feloldjuk, 25%-os kálium-hidroxid oldatot csepegtetünk hozzá, amíg a vas-hidroxid teljesen ki nem válik, hozzáadunk 3 csepp telített ammónium-tiocianát oldatot, összekeverjük. 40%-os ón(II)-klorid-oldatot adunk hozzá, amíg el nem tűnik a vörös szín. Volfrám jelenlétében sárgás-zöld szín jelenik meg.

A wolfram detektálási érzékenységének 0,01 μg-ra növelése érdekében javasolt a reakciót anionos gyantaszemcséken végrehajtani. A detektálást nem zavarja 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-, citrát és tartarát. Pd, Pt, Ag, Au, Hg, As, Se, Te interferál.

Molibdén jelenlétében az oldatot kénsavval 1-2 M koncentrációig megsavanyítjuk, a molibdént kétszer extraháljuk egyenlő térfogatú acetil-aceton és kloroform keverékével, a vizes réteget leszűrjük, kis térfogatra bepároljuk, salétromsavval. bevezetjük a szerves anyagok elpusztítására, és nátrium-hidroxidot adunk hozzá 0,01 M koncentrációban. Az oldatot fehér csempelapra helyezzük, több szem Dauex-1-x-1 vagy 1-x-2 anioncserélő gyantát adunk hozzá, néhány perc múlva 1 csepp 10%-os ón(II)-klorid oldatot. tömény sósavat és 3%-os ammónium-tiocianát-oldatot adunk hozzá. Volfrám jelenlétében a szemcse zöldes színűvé válik. Javasoljuk, hogy a szemeket mikroszkóp alatt, fénycső alatt vizsgálják.

Volfrám cseppek érzékelése acélban. Kullberg egy olyan reakciót javasol, amely a perox-volfrámsav azon képességén alapul, hogy a hidrogén-peroxidnak a volfrámsavra gyakorolt ​​hatására benzidin ecetsavas oldatát narancssárga-vörös-barnára színezi. A kapott vegyület ellenáll a hidrogén-peroxidnak.

Egy csepp savkeveréket (1 rész 30%-os kénsav és 1 rész tömény salétromsav) helyezünk a megtisztított acélfelületre. 2-3 perc elteltével adjunk hozzá nagy feleslegben nátrium-peroxidot, keverjük össze és cseppenként adjunk hozzá 10%-os ammóniaoldatot, amíg a forrás meg nem áll. Az üledék egy részét egy darab szűrőpapírral felfogják, és 2-3 csepp frissen készített benzidin jégecetes 1%-os oldatát csepegtetjük rá. Volfrám jelenlétében narancssárga-vörös-barna szín jelenik meg.

Az acélokban a wolfram ditiollal mutatható ki; molibdén, cirkónium, réz és más acél alkatrészek nem zavarják.

0,5-0,6 g acélmintát 10 ml 6 M sósavban oldunk. Az oldat egy részét ón(II)-kloriddal melegítjük, hogy a molibdén(VI)-t molibdén(III)-má redukáljuk, majd hozzáadunk ditiol metanolos oldatát. Volfrám jelenlétében kékes-zöld szín jelenik meg.

Rodamin C használata esetén a wolfram kimutatási érzékenysége 0,001-0,0005 mg 1 csepp oldatban. A volfrámsav H2WO4 izolálása, majd nátrium-hidroxidban való feloldása és a volfrám kimutatása enyhén savas környezetben javasolt. A volfrám elválasztás nélküli detektálást számos ion zavarja, köztük az I-, Br-, SCN-, Cr2O72-, S2O82-, MnO4-, ClO4-, S2O32- anionok.

A rodamin C a volfrám papírkromatogramokon történő kimutatására ajánlott; ehhez 0,025%-os rodamin C 1 M kénsavban és 20%-os kálium-bromid oldattal permetezzük be. A volfrám jelenléte a folt színe vagy lumineszcenciája alapján azonosítható.

Katód vagy ultraibolya sugárzás hatására a scheelit intenzíven lumineszkál kék fénnyel.

A wolfram tulajdonságai

Volfrám- ez fém. Nem található meg a tengervízben, nem a levegőben, és a földkéregben csak 0,0055%. így wolfram, elem, a 74. helyen áll. A francia fővárosban rendezett világkiállítás „nyitotta meg” az ipar számára. 1900-ban történt. A kiállításon szerepelt volfrám acél.

A kompozíció olyan kemény volt, hogy bármilyen anyagot vágni tudott. több ezer fokos hőmérsékleten is „legyőzhetetlen” maradt, ezért nevezték vörösnek ellenállónak. A kiállítást meglátogató különböző országok gyártói átvették a fejlesztést. Az ötvözött acél gyártása globális méreteket öltött.

Érdekes módon magát az elemet még a 18. században fedezték fel. 1781-ben a svéd Scheeler kísérleteket végzett a wolframmal. A vegyész úgy döntött, hogy salétromsavba helyezi. A bomlástermékekben a tudós egy ismeretlen szürke fémet fedezett fel, ezüstös árnyalattal. Az ásványt, amelyen a kísérleteket végezték, később átnevezték scheelitre, és az új elemet volfrámnak hívják.

A tulajdonságainak tanulmányozása azonban sok időt vett igénybe, így a fém méltó felhasználását jóval később találták meg. Azonnal választották a nevet. A wolfram szó korábban létezett. A spanyolok ezt az ország lelőhelyein található ásványok egyikének nevezték.

A kő összetétele valójában a 74. számú elemet tartalmazta. Külsőleg a fém porózus, mintha habosodott volna. Ezért jól jött egy másik hasonlat. Németül a wolfram szó szerint „farkashabot” jelent.

A fém olvadáspontja vetekszik a hidrogénével, amely a leginkább hőálló elem. Ezért telepítse wolfram lágyító index Száz évig nem tudták. Nem voltak több ezer fokos fűtésre alkalmas kemencék.

Amikor „átlátták” az ezüstszürke elem „előnyeit”, elkezdték ipari méretekben bányászni. Az 1900-as kiállításra a fémet a régi módon, salétromsavval vonták ki. A volfrámot azonban továbbra is így bányászják.

Volfrámbányászat

Leggyakrabban a trioxid anyagot először érchulladékból nyerik. 700 fokon dolgozzák fel, így tiszta fémet kapnak por formájában. A részecskék lágyításához hidrogént kell használni. Benne a volfrám leolvad háromezer Celsius-fokon.

Az ötvözetet marókhoz, csővágókhoz és marókhoz használják. fémmegmunkáláshoz wolfram segítségével növeli az alkatrészgyártás pontosságát. Fémfelületekkel érintkezve nagy a súrlódás, ami azt jelenti, hogy a munkasíkok nagyon felforrósodnak. A 74-es számú elem nélküli vágó- és polírozógépek maguk is megolvadhatnak. Ez a vágást pontatlanná és tökéletlenné teszi.

A volfrám nem csak nehezen olvasztható, hanem nehezen feldolgozható is. A keménységi skálán a fém a kilencedik helyet foglalja el. A korundnak ugyanannyi pontja van, melynek morzsáiból például csiszolópapírt készítenek. Csak a gyémánt keményebb. Ezért a wolframot a segítségével dolgozzák fel.

A volfrám alkalmazásai

A 74. elem „állhatatossága” vonz. A szürke-ezüst fémötvözetekből készült termékek nem karcolhatók, hajlíthatók vagy törhetők, kivéve, ha természetesen a felületükön vagy ugyanazokkal a gyémántokkal karcolja meg őket.

A wolfram ékszereknek van egy másik tagadhatatlan előnye is. Nem okoznak allergiás reakciókat, ellentétben az arannyal, ezüsttel, platinával és még inkább az ill. Ékszerekhez volfrámkarbidot használnak, vagyis annak szénnel alkotott vegyületét.

Az emberiség történetének legkeményebb ötvözeteként ismerik el. Polírozott felülete tökéletesen visszaveri a fényt. Az ékszerészek „szürke tükörnek” hívják.

Apropó, ékszer a mesterek figyelmet fordítottak a wolframra miután a 20. század közepén ebből az anyagból elkezdték gyártani a lövedékmagokat, lövedékeket és páncéllemezeket.

A kiváló minőségű ezüst ékszerek törékenységével kapcsolatos vásárlói panaszok arra kényszerítették az ékszerészeket, hogy emlékezzenek az új elemre, és megpróbálják alkalmazni az iparban. Ráadásul az árak is ingadozni kezdtek. A volfrám a sárga fém alternatívája lett, amelyet ma már nem befektetési tételként tekintenek.

Nemesfém lévén, volfrám költségek sok pénzt. Kilogrammonként legalább 50 dollárt kérnek a nagybani piacon. A világ ipara évente 30 ezer tonna 74-es számú elemet költ el. Több mint 90%-át a kohászati ​​ipar veszi fel.

Csak wolframból készült konténerek nukleáris hulladék tárolására. A fém nem továbbítja a pusztító sugarakat. A ritka elemet sebészeti műszerek készítéséhez használt ötvözetekhez adják.

Amit nem használnak kohászati ​​célokra, azt a vegyipar viszi. A foszforos volfrámvegyületek például a lakkok és festékek alapját képezik. Nem esnek össze és nem fakulnak ki a napfénytől.

A nátrium-volframát oldat ellenáll a nedvességnek és a tűznek. Világossá válik, hogy milyen víz- és tűzálló anyagokkal impregnálják a búvár- és tűzoltóruházatot.

Volfrám lerakódások

Oroszországban számos volfrámlelőhely található. Altajban, a Távol-Keleten, az Észak-Kaukázusban, Chukotkában és Burjátföldön találhatók. Az országon kívül Ausztráliában, az USA-ban, Bolíviában, Portugáliában, Dél-Koreában és Kínában bányászják a fémet.

A Középbirodalomban még egy legenda is szól egy fiatal felfedezőről, aki Kínába érkezett, hogy bádogkövet keressen. A diák az egyik pekingi házban telepedett le.

Egy eredménytelen keresés után a srác szerette hallgatni a tulajdonos lányának történeteit. Egy este elmesélte a sötét kövek történetét, amelyekből az otthoni kályha épült. Kiderült, hogy a tömbök a szikláról zuhantak az épület hátsó udvarába. Tehát a diák nem találta meg, de volfrámot igen.

A periódusos rendszerben a 74-es atomszámmal, amelyet a W (latinul: Wolframium) jellel jelöltünk, tömör szürke átmenetifém. A fő alkalmazás tűzálló anyagok alapja a kohászatban. Rendkívül tűzálló, normál körülmények között vegyileg ellenálló.

A név története és eredete

A Wolframium elnevezés a 16. században ismert wolframit ásványból került át az elemre. "farkashab" - latinul "Spuma lupi", vagy németül "Wolf Rahm". Az elnevezés annak köszönhető, hogy az ónérceket kísérő wolfram megzavarta az ón olvasztását, salakhabbá változtatva azt („az ón úgy zabál, mint a farkas a bárányt”).
Jelenleg az Egyesült Államokban, Nagy-Britanniában és Franciaországban a „volfram” (svédül: tung sten - „nehéz kő”) elnevezést használják a volfrámra.
1781-ben a híres svéd vegyész, Scheele az ásványi scheelit salétromsavval kezelve sárga „nehéz követ” kapott. 1783-ban a spanyol kémikusok, az Eluard fivérek arról számoltak be, hogy a szász wolframit ásványból egy új, ammóniában oldódó fém sárga oxidját kapták. Ráadásul az egyik testvér, Fausto 1781-ben Svédországban tartózkodott, és kommunikált Scheele-lel. Scheele nem tartott igényt a wolfram felfedezésére, és az Eluard fivérek sem ragaszkodtak elsőbbségükhöz.

Nyugta

A wolfram előállítási folyamata a WO 3 trioxidnak az érckoncentrátumoktól való elválasztásán, majd hidrogénnel fémporrá történő redukcióján megy keresztül, kb. 700 °C. A volfrám magas olvadáspontja miatt porkohászati ​​eljárásokat alkalmaznak a tömör forma eléréséhez: a keletkező port préselik, hidrogénatmoszférában 1200-1300 °C hőmérsékleten szinterelik, majd elektromos áramot vezetnek át rajta. A fémet 3000 °C-ra hevítik, és a szinterezés monolitikus anyaggá megy végbe. A későbbi tisztításhoz és az egykristályos forma előállításához zónaolvasztást alkalmaznak.

Tulajdonságok

Fizikai
A volfrám egy világosszürke fém, amely a legmagasabb bizonyított olvadás- és forrásponttal rendelkezik (feltételezzük, hogy a seaborgium még tűzállóbb, de ez egyelőre nem állítható határozottan - a seaborgium élettartama nagyon rövid).
A volfrám az egyik legnehezebb, legkeményebb és leginkább tűzálló fém. Tiszta formájában ezüst-fehér fém, hasonló a platinához, körülbelül 1600 ° C-on könnyen kovácsolható és vékony cérnává húzható.

Kémiai
Vegyértéke 2-6. A legstabilabb a 6 vegyértékű volfrám. A 3 és 2 vegyértékű volfrámvegyületek instabilak, és nincs gyakorlati jelentőségük.
A volfrám nagy korrózióállósággal rendelkezik: szobahőmérsékleten nem változik a levegőben; vörösen izzó hőmérsékleten lassan oxidálódik volfrám VI-oxiddá; sósavban, kénsavban és hidrogén-fluoridban szinte oldhatatlan. Salétromsavban és aqua regiában a felszínről oxidálódik. Salétromsav és hidrogén-fluorid keverékében oldódik, és volfrámsavat képez. A volfrámvegyületek közül a legfontosabbak: volfrám-trioxid vagy volfrám-anhidrid, volfrámok, Me 2 WO x általános képletû peroxidvegyületek, valamint halogén-, kén- és szénvegyületek. A volfrámok hajlamosak polimer anionok képződésére, beleértve a heteropolivegyületeket is, amelyekben más átmeneti fémek is vannak.