Volframas yra ugniai atspariausias metalas. Tik nemetalinio elemento anglis turi aukštesnę lydymosi temperatūrą, tačiau skysta ji egzistuoja tik esant aukštam slėgiui. Standartinėmis sąlygomis volframas yra chemiškai atsparus.

Vardo istorija ir kilmė

Volframo pavadinimas buvo perkeltas į elementą iš mineralinio volframito, žinomo dar XVI a. vadinamas „vilko puta“ – lat. spuma lupi arba vokiškai. Vilkas Rahmas. Pavadinimas atsirado dėl to, kad alavo rūdų lydimas volframas trukdė lydytis alavai, paversdamas ją šlako putomis („rijo alavą kaip avį ryja vilkas“).

Fizinės savybės

Volframas yra blizgus šviesiai pilkas metalas, turintis aukščiausią įrodytą lydymosi ir virimo temperatūrą (manoma, kad seborgis yra dar atsparesnis ugniai, tačiau kol kas to tvirtai teigti negalima – seaborgio tarnavimo laikas labai trumpas). Lydymosi temperatūra - 3695 (3422 °C), verda 5828 (5555 °C). Gryno volframo tankis yra 19,25 g/cm³. Pasižymi paramagnetinėmis savybėmis (magnetinis jautrumas 0,32⋅10 −9). Brinelio kietumas 488 kg/mm², elektrinė varža 20 °C temperatūroje - 55⋅10 -9 Ohm m, 2700 °C - 904⋅10 -9 Ohm m. Garso greitis atkaitintame volframe yra 4290 m/s.

Volframas yra vienas sunkiausių, kiečiausių ir ugniai atspariausių metalų. Gryna forma yra sidabriškai baltas metalas, panašus į platiną, esant maždaug 1600 ° C temperatūrai, jis lengvai suklastomas ir gali būti įtraukiamas į ploną siūlą. Metalas yra labai stabilus vakuume.

Cheminės savybės

Reaguoja su išlydytais šarmais, kai yra oksidatorių:

Iš pradžių šios reakcijos vyksta lėtai, bet pasiekus 400 °C (500 °C reakcijai su deguonimi) volframas pradeda savaime kaisti, o reakcija vyksta gana smarkiai, gamindama daug šilumos.

Jis ištirpsta azoto ir fluoro rūgšties mišinyje, sudarydamas heksafluorvolframo rūgštį H2. Iš volframo junginių svarbiausi yra: volframo trioksidas arba volframo anhidridas, volframatai, peroksido junginiai, kurių bendra formulė Me 2 WO X, taip pat junginiai su halogenais, siera ir anglimi. Volframatai yra linkę sudaryti polimerų anijonus, įskaitant heteropolijunginius, kuriuose yra kitų pereinamųjų metalų.

Taikymas

Pagrindinis volframo panaudojimas yra ugniai atsparių medžiagų pagrindas metalurgijoje.

Volframo metalas

Volframo jungtys

• Mechaniniam metalų ir nemetalinių konstrukcinių medžiagų apdirbimui mechanikos inžinerijoje (tekinimas, frezavimas, obliavimas, kalimas), gręžinių gręžime ir kasybos pramonėje plačiai naudojami kietieji lydiniai ir kompozicinės medžiagos volframo karbido pagrindu (pavyzdžiui, vynas). , susidedantis iš WC kristalų kobalto matricoje, plačiai naudojamų Rusijoje - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), taip pat volframo karbido, titano karbido, tantalo karbido mišinių; klasės, skirtos ypač sudėtingoms apdirbimo sąlygoms, pavyzdžiui, kalimui ir obliavimui iš karščiui atsparaus plieno ir stiprių medžiagų gręžimui sukamuoju plaktuku). Plačiai naudojamas kaip legiravimo elementas (dažnai kartu su molibdenu) plienuose ir geležies lydiniuose. Labai legiruotasis plienas, klasifikuojamas kaip „greitasis“ su ženklu, prasidedančiu raide P, beveik visada turi volframo.
• Volframo sulfidas WS 2 naudojamas kaip aukštos temperatūros (iki 500 °C) tepalas.

• Kai kurie volframo junginiai naudojami kaip katalizatoriai ir pigmentai.

• Pavieniai volframito kristalai (švinas, kadmis, kalcio volframatai) naudojami kaip rentgeno ir kitos jonizuojančiosios spinduliuotės scintiliaciniai detektoriai branduolinėje fizikoje ir branduolinėje medicinoje.

• Volframo diteliuridas WTe 2 naudojamas šiluminei energijai paversti elektros energija (termo-emf apie 57 μV/K).

Kitos programos

Volframo turgus

Metalinio volframo (elementų kiekis apie 99 proc.) kainos 2010 metų pabaigoje siekė apie 40-42 JAV dolerius už kilogramą, 2011 metų gegužę – apie 53-55 JAV dolerius už kilogramą. Pusgaminiai nuo 58 USD (stypeliai) iki 168 (plona juostelė). 2014 m. volframo kainos svyravo nuo 55 iki 57 USD.

Biologinis vaidmuo

Volframas nevaidina reikšmingo biologinio vaidmens. Kai kurios archebakterijos ir bakterijos turi fermentų, kurių aktyviame centre yra volframas. Yra privalomų nuo volframo priklausančių hipertermofilinių archebakterijų formų, kurios gyvena aplink giliavandenes hidrotermines angas. Volframo buvimas fermentuose gali būti laikomas fiziologiniu ankstyvosios Archėjos reliktu – yra prielaidų, kad volframas vaidino vaidmenį ankstyvosiose gyvybės atsiradimo stadijose.

Natūralus volframas susideda iš penkių izotopų mišinio (180 W - 0,12 (1), 182 W - 26,50 (16), 183 W - 14,31 (4), 184 W - 30,64 (2) % ir 186 W - 28,43 (19) %). Buvo aptiktas itin silpnas natūralaus volframo radioaktyvumas (apie du skilimus vienam gramui elemento per metus), dėl 180 W α aktyvumo, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 1,8⋅10 18 metų.

Pastabos

1. Michaelas E. Wieseris, Normanas Holdenas, Tyleris B. Coplenas, Johnas K. Böhlke, Michaelas Berglundas, Willi A. Brandas, Paulas De Bièvre'as, Manfredas Gröningas, Robertas D. Lossas, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenbergas, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Elementų atominės masės 2011 m. (IUPAC techninė ataskaita) // Grynoji ir taikomoji chemija. - 2013. - T. 85, Nr. 5. - P. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Volframas: fizinės savybės(anglų kalba) . WebElements. Žiūrėta 2013 m. rugpjūčio 17 d.

Volframas- ugniai atspariausias metalas. Tik nemetalinis elementas, anglis, turi aukštesnę lydymosi temperatūrą. Standartinėmis sąlygomis yra atsparus chemikalams. Volframo pavadinimas buvo perkeltas į elementą iš mineralinio volframito, žinomo dar XVI a. vadinamas lat. Spuma lupi („vilko puta“) arba vokiškai. Wolf Rahm („vilko kremas“, „vilko kremas“). Pavadinimas atsirado dėl to, kad alavo rūdų lydimas volframas trukdė lydytis alavai, paversdamas ją šlako putomis („skarda ryja kaip vilkas avį“).

Taip pat žiūrėkite:

STRUKTŪRA

Kūno centre esančioje kubinėje volframo ląstelėje atomai išsidėstę ląstelės viršūnėse ir centre, t.y. Vienoje ląstelėje yra du atomai. Bcc struktūra nėra artimiausia atomų pakuotė. Kompaktiškumo koeficientas yra 0,68. Volframo erdvės grupė Im3m.

SAVYBĖS

Volframas yra blizgus šviesiai pilkas metalas, turintis aukščiausią įrodytą lydymosi ir virimo temperatūrą (manoma, kad seborgis yra dar atsparesnis ugniai, tačiau kol kas to tvirtai teigti negalima – seaborgio tarnavimo laikas labai trumpas). Lydymosi temperatūra – 3695 K (3422 °C), verda 5828 K (5555 °C). Gryno volframo tankis yra 19,25 g/cm³. Pasižymi paramagnetinėmis savybėmis (magnetinis jautrumas 0,32·10−9). Brinelio kietumas 488 kg/mm², elektrinė varža 20 °C temperatūroje – 55·10–9 Ohm·m, 2700 °C temperatūroje – 904·10–9 Ohm·m. Garso greitis atkaitintame volframe yra 4290 m/s. Yra paramagnetinis.

Volframas yra vienas sunkiausių, kiečiausių ir ugniai atspariausių metalų. Gryna forma yra sidabriškai baltas metalas, panašus į platiną, esant maždaug 1600 ° C temperatūrai, jis lengvai suklastomas ir gali būti įtraukiamas į ploną siūlą.

REZERVAI IR GAMYBA

Žemės plutos volframo Clarke yra (pagal Vinogradovą) 1,3 g/t (0,00013 % kiekio žemės plutoje). Vidutinis jo kiekis uolienose, g/t: ultrabazinis - 0,1, bazinis - 0,7, tarpinis - 1,2, rūgštinis - 1,9.

Volframo gavimo procesas vyksta per trioksido WO 3 atskyrimo nuo rūdos koncentratų etapą ir po to redukciją į metalo miltelius vandeniliu maždaug 700 °C temperatūroje. Dėl aukštos volframo lydymosi temperatūros kompaktinei formai išgauti naudojami miltelinės metalurgijos metodai: gauti milteliai presuojami, sukepinami vandenilio atmosferoje 1200-1300 °C temperatūroje, po to per juos praleidžiama elektros srovė. Metalas kaitinamas iki 3000 °C ir sukepama į monolitinę medžiagą. Vėlesniam gryninimui ir vienkristalinės formos gavimui naudojamas zonos lydymas.

KILMĖ

Volframas gamtoje daugiausia randamas oksiduotų kompleksinių junginių, sudarytų iš volframo trioksido WO 3 su geležies ir mangano arba kalcio oksidais, kartais švino, vario, torio ir retųjų žemių elementais, pavidalu. Volframitas (geležies ir mangano volframas nFeWO 4 * mMnWO 4 – atitinkamai ferberitas ir hübneritas) ir scheelitas (kalcio volframas CaWO 4) turi pramoninę reikšmę. Volframo mineralai dažniausiai yra įterpti į granito uolienas, todėl vidutinė volframo koncentracija yra 1-2%.

Didžiausias atsargas turi Kazachstanas, Kinija, Kanada ir JAV; telkiniai taip pat žinomi Bolivijoje, Portugalijoje, Rusijoje, Uzbekistane ir Pietų Korėjoje. Pasaulyje volframo gamyba yra 49-50 tūkst. tonų per metus, iš jų 41 Kinijoje, 3,5 Rusijoje; Kazachstanas 0,7, Austrija 0,5. Pagrindinės volframo eksportuotojos: Kinija, Pietų Korėja, Austrija. Pagrindiniai importuotojai: JAV, Japonija, Vokietija, JK.
Armėnijoje ir kitose šalyse taip pat yra volframo telkinių.

TAIKYMAS

Dėl volframo atsparumo ugniai ir lankstumo jis yra būtinas kaitrinėms lempoms apšvietimo įtaisuose, taip pat vaizdo kineskopuose ir kituose vakuuminiuose vamzdeliuose.
Dėl didelio tankio volframas yra sunkiųjų lydinių, naudojamų atsvariams, subkalibro šarvus perveriamoms šerdims ir šarvuotiems artilerijos sviediniams, šarvus pradurtų kulkų šerdims ir greitaeigiams giroskopo rotoriams, siekiant stabilizuoti balistinių raketų (iki 180 tūkst. aps./min.).

Volframas naudojamas kaip elektrodai argono lankiniam suvirinimui. Lydiniams, kurių sudėtyje yra volframo, būdingas atsparumas karščiui, atsparumas rūgštims, kietumas ir atsparumas dilimui. Iš jų gaminami chirurginiai instrumentai (amalojinis lydinys), tankų šarvai, torpedų ir sviedinių sviediniai, svarbiausios orlaivių ir variklių dalys, konteineriai radioaktyviosioms medžiagoms laikyti. Volframas yra svarbi geriausių įrankių plieno rūšių sudedamoji dalis. Volframas naudojamas aukštos temperatūros vakuumo atsparumo krosnyse kaip kaitinimo elementai. Tokiose krosnyse kaip termopora naudojamas volframo ir renio lydinys.

Metalų ir nemetalinių konstrukcinių medžiagų mechaniniam apdirbimui mechaninėje inžinerijoje (tekinimas, frezavimas, obliavimas, kalimas), gręžinių gręžime ir kasybos pramonėje plačiai naudojami kietieji lydiniai ir kompozicinės medžiagos volframo karbido pagrindu (pavyzdžiui, pobedit). , susidedantis iš WC kristalų kobalto matricoje, plačiai naudojamų Rusijoje - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), taip pat volframo karbido, titano karbido, tantalo karbido mišinių; klasės, skirtos ypač sudėtingoms apdirbimo sąlygoms, pavyzdžiui, kalimui ir obliavimui iš karščiui atsparaus plieno ir stiprių medžiagų gręžimui sukamuoju plaktuku). Plačiai naudojamas kaip legiravimo elementas (dažnai kartu su molibdenu) plienuose ir geležies lydiniuose. Labai legiruotasis plienas, klasifikuojamas kaip „greitasis“ su ženklu, prasidedančiu raide P, beveik visada turi volframo. (P18, P6M5. iš greito - greitas, greitis).

Volframo sulfidas WS 2 naudojamas kaip aukštos temperatūros (iki 500 °C) tepalas. Kai kurie volframo junginiai naudojami kaip katalizatoriai ir pigmentai. Pavieniai volframo kristalai (švino, kadmio, kalcio volframatai) naudojami kaip rentgeno ir kitos jonizuojančiosios spinduliuotės scintiliaciniai detektoriai branduolinėje fizikoje ir branduolinėje medicinoje.

Volframo diteliuridas WTe 2 naudojamas šiluminei energijai paversti elektros energija (termo-emf apie 57 μV/K). Dirbtinis radionuklidas 185 W naudojamas kaip radioaktyvusis žymeklis medžiagų tyrimuose. Stabilus 184 W naudojamas kaip lydinių su uranu-235, naudojamų kietosios fazės branduoliniuose raketų varikliuose, komponentas, nes tai vienintelis įprastas volframo izotopas, turintis mažą šiluminio neutronų gaudymo skerspjūvį (apie 2 tvartus).

Volframas – W

KLASIFIKACIJA

Įvadas

Retų elementų svarba moksle ir technologijose kasmet didėja, o riba tarp retų ir neretų elementų vis labiau nyksta. Šiuolaikiniam analitiniam chemikui vis dažniau tenka susidurti su volframo, molibdeno, vanadžio, titano, cirkonio ir kitų retų elementų nustatymu.

Visų elementų mišinio analizė yra itin retas atvejis.

Daugybė retų ir neretų elementų derinių, randamų mineraluose, yra tokie sudėtingi, kad analizei reikia didelės patirties ir žinių apie retų elementų chemiją.

Elementams atskirti į grupes ar atskirti bet kurį elementą naudojamos ne tik nusodinimo reakcijos, bet ir kiti metodai, tokie kaip: junginių ekstrahavimas organiniais tirpikliais, lakiųjų junginių distiliavimas, elektrolizė ir kt.

Kadangi kai kuriuos retus elementus sunku atskirti ir nustatyti cheminiais metodais, šie nustatymai atliekami fizikiniais metodais (spektriniais, liuminescenciniais ir kt.).

Kai aptinkami labai maži mikroelementų kiekiai, naudojami cheminio sodrinimo metodai, pagrįsti nustatomo elemento nusodinimu su kitu specialiai parinktu elementu - „nešikliu“. Nešiklio elementai parenkami taip, kad netrukdytų tolesnei analizės eigai.

Vienas iš svarbiausių retų elementų yra volframas. Šiame darbe norime apsvarstyti kai kuriuos klausimus, susijusius su kokybiniu volframo aptikimu.

Volframo atradimo istorija

Žodis „volframas“ egzistavo gerokai prieš šio metalo atradimą. Netgi vokiečių gydytojas metalurgas Georgijus Agricola (1494-1555) kai kuriuos metalus vadino volframu. Žodis „volframas“ turėjo daug reikšmės atspalvių; tai ypač reiškė ir „vilko seiles“, ir „vilko putas“, t.y. putos iš pikto vilko burnos. XIV–XVI amžių metalurgai pastebėjo, kad lydant skardą, dėl kurio nors mineralo priemaišos atsiranda didelių metalo nuostolių, paverčiant jį „putomis“ - šlaku. Kenksminga priemaiša buvo mineralinis volframitas (Mn, Fe)WO4, savo išvaizda panašus į alavo rūdą – kasiteritą (SnO2). Viduramžių metalurgai vilkframitą vadino „volframu“ ir sakė, kad „jis vagia ir ryja alavą, kaip vilkas avis“.

Pirmą kartą volframą gavo ispanų chemikai broliai de Elujarai 1783 m. Dar anksčiau – 1781 m. - Švedų chemikas Scheele išskyrė volframo trioksidą WO3 iš mineralo, kurio sudėtis CaWO4, kuris vėliau tapo žinomas kaip „scheelitas“. Todėl volframas ilgą laiką buvo vadinamas sheeliu.

Anglijoje, Prancūzijoje ir JAV volframas vadinamas skirtingai - volframas, kuris švediškai reiškia „sunkus akmuo“. XIX amžiuje Rusijoje volframas buvo vadinamas „erškėčiu“.

Padėtis periodinėje cheminių elementų lentelėje

Volframas yra periodinės cheminių elementų sistemos VI grupės elementas, jo eilės numeris – 74, atominė masė – 183,85.

Natūralus volframas susideda iš stabilių izotopų mišinio su masėmis:

Radioaktyvieji izotopai, kurių masė yra nuo 174 iki 188, taip pat žinomi dėl volframo.

Volframo fizikinės ir cheminės savybės ir jo pritaikymas

volframo cheminis kokybinis aptikimas

Gryno metalo volframas yra sidabriškai baltas metalas, panašus į plieną, kurio korpuso centre yra kubinė kristalinė gardelė; miltelių pavidalo – tamsiai pilkos spalvos.

Volframo fizinės konstantos:

Lydymosi temperatūra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3380-3430oC

Virimo temperatūra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5900oC

Tankis (esant 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19,3 g/cm3

Savitoji šiluminė talpa (esant 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,032 cal/g* oC

Lydymosi šiluma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 cal/g

Garavimo šiluma. . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . .1,83 cal/g

Volframo garų slėgis nurodytas 1 lentelėje (žr. priedą).

Iš visų metalų volframas turi aukščiausią lydymosi temperatūrą ir žemiausią garų slėgį. Volframo viela turi didžiausią atsparumą tempimui ir takumo ribą iki 420 kg/mm2.

Šiandien volframas plačiai naudojamas moksle ir technikoje. Jis naudojamas plienui legiruoti, ypač kietų lydinių pagrindas, karščiui atsparių lydinių komponentas aviacijos ir raketų technologijoms, elektrinių vakuuminių prietaisų katodams ir kaitinamųjų lempų siūlams gaminti. Volframo lydiniai pasižymi dideliu atsparumu karščiui (esant 16500C ribinis stipris yra 175-253 MPa), tačiau yra trapūs ir aukštesnėje nei 6000C temperatūroje intensyviai oksiduojasi ore (be apsauginės dangos gali būti naudojami tik vakuume ir redukuojančiame arba neutraliame). atmosfera). Jie gerai sugeria jonizuojančiąją spinduliuotę. Iš jų gaminami kaitinimo elementai, šiluminiai skydai, konteineriai radioaktyviems vaistams laikyti, šilumnešiai, termoporiniai elektrodai, naudojami temperatūrai matuoti iki 25000C (lydiniai su reniu).

Cheminės savybės

Volframas yra vienas iš labiausiai korozijai atsparių metalų. Normalioje temperatūroje atsparus vandeniui ir orui, 400-500 oC temperatūroje pastebimai oksiduojasi, aukštesnėje temperatūroje intensyviai oksiduojasi, susidarant geltonajam volframo trioksidui. Jis nesąveikauja su vandeniliu net esant labai aukštai temperatūrai, jis sąveikauja su azotu aukštesnėje nei 2000 oC temperatūroje, sudarydamas nitridą WN2. Kieta anglis 1100-1200 oC temperatūroje reaguoja su volframu, sudarydama karbidus WC ir W2C. Šaltyje sieros, druskos, azoto, vandenilio fluorido rūgštys ir vandenys neturi įtakos volframui. 100 oC temperatūroje volframas nesąveikauja su vandenilio fluorido rūgštimi, silpnai sąveikauja su druskos ir sieros rūgštimis, greičiau reaguoja su azoto rūgštimi ir vandenilio rūgštimi. Greitai tirpsta vandenilio fluorido ir azoto rūgščių mišinyje. Šaltyje esantys šarmų tirpalai volframui įtakos neturi; išsilydę šarmai, esant orui arba esant oksiduojančioms medžiagoms (pvz., nitratams, chloratams, švino dioksidui), intensyviai tirpdo volframą, sudarydami druskas.

Elektronų pasiskirstymas volframo atome yra toks: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 5d4 6s2. Volframo jonizacijos potencialai: I1=7,98eV; I2=17,7 eV. Atominis spindulys rme=1,40Ao.

Jonų spinduliai:

Junginiuose volframas turi oksidacijos būsenas +2, +3, +4, +5, +6. Esant aukštesnei oksidacijos būsenai, volframas pasižymi rūgštinėmis savybėmis, žemesnėse – bazinėmis. Junginiai, kurių oksidacijos būsena +2, +3, yra nestabilūs. Dvivalentinis volframas žinomas tik halogenidų pavidalu. Stabilūs kompleksiniai cianidai buvo išskirti iš kietos formos volframo (IV) junginių. Volframo (V) ir (VI) junginiai turi didžiausią praktinę reikšmę analizei.

Volframo elgesys tirpaluose yra sudėtingas, ypač rūgštiniuose, nes nėra paprastų junginių. Didelę reikšmę volframo analitinėje chemijoje turi didelis jo polinkis formuoti kompleksus. Dėl to, kad sudėtinguose junginiuose atskirų elementų savybės pasireiškia aiškiau nei paprastuose, volframo kompleksavimas plačiai naudojamas nustatant, kai yra panašių savybių elementų.

Volframo (II) ir (III) junginiai yra stiprūs reduktorius, volframo (V) junginių gebėjimas oksiduotis yra silpnas.

Volframo ir jo junginių termodinaminiai duomenys pateikti 2 lentelėje (žr. priedą)

Iki XX amžiaus 40-ųjų analitinė volframo chemija vystėsi kartu su analitine molibdeno chemija, o pirmajai buvo būdingi gravimetriniai nustatymo metodai. Pastaraisiais metais sėkmingai ištirta volframo koordinacinių junginių chemija, kai kurie iš jų sėkmingai naudojami analitinėje chemijoje volframui nustatyti fizikiniais ir fizikiniais bei cheminiais metodais.

Volframo ir molibdeno savybių panašumas paaiškina jų atskyrimo ir nustatymo sunkumus esant vienas kitam. Tačiau valentinių elektronų pasiskirstymo skirtumas ir lantanido susitraukimo reiškinys, kurį patiria volframo elektronų apvalkalas, lemia kai kurių šių elementų cheminių savybių skirtumus. Pavyzdžiui, vandeninių volframo (VI) tirpalų polinkis polimerizuotis ir hidrolizuotis esant mineralinėms rūgštims yra stipresnis nei molibdeno (VI). Volframą sunkiau atkurti iki tam tikrų žemesnių oksidacijos būsenų, kurių stabilizavimas, skirtingai nei molibdenas, yra sudėtingas ir ne visada sėkmingas.

Aukštos kokybės volframo aptikimas

Volframo chemija yra labai sudėtinga. Šis elementas, turintis kintamą oksidacijos laipsnį, sudaro daugybę junginių. Čia apžvelgsime tik tų volframo junginių savybes, kurie susidaro, kai jo lydiniai ištirpsta rūgštyse. Kadangi šiems lydiniams ištirpinti naudojama koncentruota azoto rūgštis, sumaišyta su 2N. Sieros rūgštis arba Aqua Regia, volframas pereina į aukščiausią oksidacijos būseną +6. Todėl daugiausia dėmesio skirsime volframo (VI) junginių savybėms.

Dalinės WO42- jono reakcijos:

1. Rūgštys. Kai volframito tirpalai yra veikiami koncentruotų mineralinių rūgščių, tokių kaip druskos rūgštis, nusėda baltos volframo rūgšties nuosėdos:

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

Verdant WO3*2 H2O virsta geltonu WO3* H2O. Volframo rūgštis netirpi koncentruotose rūgštyse (skirtingai nei MoO3*H2O). Jo susidarymo reakcija naudojama WO42- atskirti nuo kitų jonų.

2. Vandenilio sulfidas H2S rūgštiniame tirpale nenusodina WO42-.

3. Amonio sulfidas (NH4)2S su volframatais sudaro vandenyje tirpius tiosalus, pvz.:

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

Parūgštinus, tiozalis suyra ir susidaro šviesiai rudos nuosėdos WS3.

4. WO42- susigrąžinimas. Volframo tirpalas, parūgštintas druskos arba sieros rūgštimi, apdorojamas metaliniu cinku. Iš pradžių susidariusios volframo rūgšties nuosėdos pasidaro mėlynos, nes susidaro įvairios sudėties produktai, kuriuose yra volframo (VI) ir (V) junginių:

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

Tas pats junginys gaunamas pakeitus cinką alavo(II) chlorido tirpalu.

Taikant vandenilio sulfido analizės metodą, volframas priskiriamas arseno pogrupiui; tačiau jis nesudaro sulfido veikiant vandenilio sulfidui rūgštinėje aplinkoje, o susidaro tik veikiant amonio ir šarminių metalų sulfidams arba vandenilio sulfidui šarminėje aplinkoje; ištirpsta sulfido perteklių, sudarydamas tiosaltą:

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

Rūgstant tiosaltų tirpalus, nusėda šviesiai rudos spalvos volframo sulfidas:

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

ištirpsta druskos rūgšties perteklių. Tačiau WO42- jonas nusodinamas veikiant druskos rūgščiai blogai tirpios volframo rūgšties pavidalu kartu su sidabro grupe (Ag+, Hg22+, Tl(I), Pb2+) ir taip atskiriamas nuo daugumos katijonų.

Analizės be vandenilio sulfato schemoje volframą taip pat siūloma išskirti volframo rūgšties pavidalu, veikiant druskos rūgštimi; kartu su juo chloridų pavidalu nusėda šie jonai: Ag+, Hg22+, Tl (I), Pb2+. Sisteminga katijonų analizės, kai yra volframo, eiga pateikta 3 lentelėje (žr. priedą).

Kokybinė volframo analizė yra labai menkai išvystyta. Dažniausiai naudojamas mažai tirpios volframo rūgšties nusodinimas mineralinėmis rūgštimis veikiant volframitus; Tokiomis sąlygomis silicio rūgštis nusodinama kartu su volframo rūgštimi. Volframas nuo pastarojo atskiriamas apdorojant nuosėdas amoniaku ir randamas filtrate. Iš neorganinių reagentų dažniausiai naudojami šarminių metalų ir amonio tiocianatai, esant titano(III) ir alavo(II) reduktoriams iš organinių reagentų, naudojamas toluenas-3,4-ditiolis. Tikėtina, kad aptikimui gali būti naudojami reagentai, rekomenduojami fotometriniam volframo nustatymui: jie yra jautrūs ir gana patikimi, ypač atskyrus volframą, pavyzdžiui, rūgštinės hidrolizės būdu. Reagentai, rekomenduojami gravimetriniam volframo nustatymui, yra mažai naudingi jo aptikimui, nes jie sudaro nebūdingas volframo nuosėdas.

Korenmanas pasiūlė volframą aptikti naudojant amonio chloridą: bespalviai amonio volframo kristalai yra deimantų ir strypų formos. Jautrumas 0,15 µg volframo tirpalo laše, didžiausias praskiedimas 1:4 * 104. Aptikimui netrukdo chloridai, sulfatai, šimteriopai molibdatų ir trisdešimt kartų didesni vanadatų kiekiai.

Rodanido metodas leidžia aptikti 0,05-1% volframo trioksido WO3 rūdose ir 10-4% volframo uolienose.

Volframo lašų aptikimas rūdose. Aptikti 0,05–1 % volframo trioksido netrukdo 10 % molibdeno ir vanadžio; 5% chromo; Arseno ir stibio po 2%, tačiau rekomenduojama atskirti vanadį ir chromą.

Maždaug 5 mg mėginio, sumalto į miltelius, sulydoma su? Į lydalą įpilama 20 mg natrio hidroksido, apie 3 mg natrio peroksido ir vėl išlydoma. Geltona lydalo spalva rodo, kad yra chromo. Į lydalą įlašinami keli lašai vandens, pakaitinama, perkeliama į porcelianinį tiglį ir parūgštinama druskos rūgštimi. Tirpalas išgarinamas vandens vonioje beveik iki sausumo, likutis suvilgomas druskos rūgštimi, praskiedžiamas vandeniu ir filtruojamas. Filtro pyragas apdorojamas karštu amoniako tirpalu (1:1), nuplaunamas karštu vandeniu, filtratas ir plovimo vanduo sumaišomi ir įlašinamas vienas lašas reagento tirpalo (30 g kalio tiocianato 100 ml vandens). išgarinamas iki nedidelio tūrio, įlašinama 1-2 lašai koncentruotos druskos rūgšties, 1 lašas 10 % alavo(II) chlorido tirpalo ir 1 lašas 0,5 % titano(III) chlorido tirpalo druskos rūgštyje (1 lašas). :1). Esant volframui, atsiranda geltona spalva.

Volframo aptikimas rūdose ir uolienose. Aptikimas?1 10-4% volframo trukdo molibdenas, selenas, telūras, dideli kiekiai geležies, vanadžio, chromo ir silicio dioksido. Sulfido mėginiai deginami ir po deginimo toliau smulkinami.

0,5 g smulkiai sumaltos medžiagos 30 minučių mėgintuvėlyje arba mikrostiklinėje kaitinama vandens vonioje su 2 ml druskos rūgšties. Jei yra arseno, jis pašalinamas veikiant hidrazinui, kai yra kalio bromidas, išgarinant skystį, įdėjus reagentų iki pusės pradinio tūrio. Likutis ištirpinamas dviejuose tūriuose vandens, tirpalas filtruojamas per vatos tamponą ir nuplaunamas 1-2 ml vandens. Filtratas ir plovimo vanduo išgarinami iki sausumo, ištirpinami 1-2 lašuose vandens, lašinamas 25 % kalio hidroksido tirpalas, kol visiškai nusėda geležies hidroksidas, įlašinami 3 lašai sotaus amonio tiocianato tirpalo, išmaišoma. 40 % alavo (II) chlorido tirpalas pilamas tol, kol išnyks raudona spalva. Esant volframui, atsiranda gelsvai žalia spalva.

Norint padidinti volframo aptikimo jautrumą iki 0,01 μg, reakciją rekomenduojama atlikti su anijoninės dervos grūdeliais. Aptikimui netrukdo 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-, citratas ir tartratas. Pd, Pt, Ag, Au, Hg, As, Se, Te trukdo.

Esant molibdenui, tirpalas parūgštinamas sieros rūgštimi iki 1-2M koncentracijos, molibdenas du kartus ekstrahuojamas vienodo tūrio acetilacetono ir chloroformo mišiniu, vandeninis sluoksnis filtruojamas, išgarinamas iki nedidelio tūrio, azoto rūgštis. įvedamas organinėms medžiagoms sunaikinti, įpilama natrio hidroksido iki 0,01M koncentracijos. Tirpalas dedamas ant baltos plytelės plokštės, įpilama keletas Dauex-1-x-1 arba 1-x-2 anijonų mainų dervos grūdelių, po kelių minučių 1 lašas 10% alavo(II) chlorido tirpalo. įpilama koncentruotos druskos rūgšties ir 3 % amonio tiocianato tirpalo. Esant volframui, grūdeliai pasidaro žalsvi. Grūdus rekomenduojama tirti mikroskopu po fluorescencine lempa.

Volframo lašų aptikimas pliene. Kullbergas siūlo reakciją, pagrįstą peroksovolframo rūgšties, susidariusios vandenilio peroksidui veikiant volframo rūgštį, gebėjimu nuspalvinti acto rūgšties benzidino tirpalą oranžinės-raudonai rudos spalvos. Gautas junginys yra atsparus vandenilio peroksidui.

Ant nuvalyto plieno paviršiaus užlašinamas lašelis rūgšties mišinio (1 dalis 30 % sieros rūgšties ir 1 dalis koncentruotos azoto rūgšties). Po 2-3 minučių įpilkite didelį natrio peroksido perteklių, išmaišykite ir lašinkite 10% amoniako tirpalą, kol užvirs. Dalis nuosėdų sulaikoma filtravimo popieriumi, ant jo užlašinami 2-3 lašai šviežiai paruošto 1% benzidino tirpalo ledinėje acto rūgštyje. Esant volframui, atsiranda oranžinė-raudonai ruda spalva.

Plienuose volframą galima aptikti ditioliu; molibdenas, cirkonis, varis ir kiti plieno komponentai netrukdo.

0,5-0,6 g plieno mėginys ištirpinamas 10 ml 6 M druskos rūgšties. Dalis tirpalo kaitinama su alavo (II) chloridu, kad molibdenas (VI) redukuotųsi į molibdeną (III), įpilama ditiolio tirpalo metanolyje. Esant volframui, atsiranda melsvai žalia spalva.

Naudojant rodaminą C, volframo aptikimo jautrumas yra 0,001–0,0005 mg 1 laše tirpalo. Rekomenduojama išskirti volframo rūgštį H2WO4, tada ištirpinti natrio hidrokside ir nustatyti volframą silpnai rūgščioje aplinkoje. Aptikimą neatskiriant volframo trukdo daugelis jonų, įskaitant I-, Br-, SCN-, Cr2O72-, S2O82-, MnO4-, ClO4-, S2O32- anijonus.

Rodaminas C rekomenduojamas volframui aptikti popieriaus chromatogramose; tam jie purškiami 0,025 % rodamino C tirpalu 1M sieros rūgštyje ir 20 % kalio bromido tirpalu. Volframo buvimą galima nustatyti pagal dėmės spalvą arba liuminescenciją.

Veikiamas katodinių arba ultravioletinių spindulių, scheelitas intensyviai šviečia mėlyna šviesa.

Volframo savybės

Volframas- tai metalas. Jūros vandenyje, ore jo nėra, o žemės plutoje – tik 0,0055%. Štai kaip volframas, elementas, užima 74 vietą. Pramonei jį „atvėrė“ Prancūzijos sostinėje vykusi pasaulinė paroda. Tai įvyko 1900 m. Parodoje buvo pristatyta volframo plieno.

Kompozicija buvo tokia kieta, kad galėjo pjaustyti bet kokią medžiagą. išliko „neįveikiamas“ net esant tūkstančiams laipsnių temperatūrai, todėl buvo pavadintas atspariu raudonai. Parodoje apsilankę gamintojai iš įvairių šalių priėmė plėtrą. Legiruotojo plieno gamyba įgavo pasaulinį mastą.

Įdomu tai, kad pats elementas buvo atrastas dar XVIII a. 1781 m. švedas Scheeleris atliko eksperimentus su mineraliniu volframu. Chemikas nusprendė įdėti jį į azoto rūgštį. Skilimo produktuose mokslininkas aptiko nežinomą pilką metalą su sidabriniu atspalviu. Mineralas, su kuriuo buvo atlikti eksperimentai, vėliau buvo pervadintas scheelitu ir nauju elementu vadinamas volframu.

Tačiau jo savybėms ištirti prireikė daug laiko, todėl vertas metalo panaudojimo būdas buvo rastas daug vėliau. Pavadinimas buvo pasirinktas iš karto. Žodis volframas egzistavo anksčiau. Ispanai tai vadino vienu iš naudingųjų iškasenų, randamų šalies telkiniuose.

Akmens kompozicijoje faktiškai buvo elementas Nr.74. Išoriškai metalas akytas, tarsi putotas. Todėl pravertė dar viena analogija. Vokiečių kalboje volframas pažodžiui reiškia „vilko puta“.

Metalo lydymosi temperatūra konkuruoja su vandenilio, kuris yra labiausiai temperatūrai atsparus elementas, lydymosi temperatūra. Todėl įdiekite volframo minkštinimo indeksas Jie negalėjo šimtą metų. Nebuvo krosnių, galinčių įkaisti iki kelių tūkstančių laipsnių.

Kai buvo "pamatyti" sidabro pilkumo elemento "nauda", jie pradėjo jį kasti pramoniniu mastu. 1900 m. parodai metalas buvo išgaunamas senamadišku būdu, naudojant azoto rūgštį. Tačiau volframas vis dar kasamas tokiu būdu.

Volframo kasyba

Dažniausiai trioksido medžiaga pirmiausia gaunama iš rūdos atliekų. Jis apdorojamas 700 laipsnių temperatūroje, išgaunant gryną metalą dulkių pavidalu. Norint suminkštinti daleles, reikia naudoti vandenilį. Jame volframas ištirpsta trijų tūkstančių laipsnių Celsijaus temperatūroje.

Lydinys naudojamas pjaustytuvams, vamzdžių pjaustytuvams ir frezavimo staklėms. metalo apdirbimui su naudojant volframą padidinti detalių gamybos tikslumą. Veikiant metaliniams paviršiams, trintis yra didelė, todėl apdirbimo plokštumos labai įkaista. Pjovimo ir poliravimo mašinos be elemento Nr. 74 gali pačios išsilydyti. Dėl to pjūvis tampa netikslus ir netobulas.

Volframas ne tik sunkiai tirpsta, bet ir sunkiai apdorojamas. Pagal kietumo skalę metalas užima devintą vietą. Korundas turi tiek pat taškų, iš kurių trupinių gaminamas, pavyzdžiui, švitrinis popierius. Tik deimantas yra kietesnis. Todėl jo pagalba apdorojamas volframas.

Volframo taikymas

74-ojo elemento „pastovumas“ traukia. Gaminiai, pagaminti iš lydinių su pilkai sidabriniu metalu, negali būti subraižyti, sulenkti ar lūžti, nebent, žinoma, subraižote jų paviršių arba tais pačiais deimantais.

Volframo papuošalai turi dar vieną neginčijamą pranašumą. Jie nesukelia alerginių reakcijų, skirtingai nei auksas, sidabras, platina ir juo labiau jų lydiniai su arba. Papuošalams naudojamas volframo karbidas, tai yra jo junginys su anglimi.

Jis pripažintas kiečiausiu lydiniu žmonijos istorijoje. Jo poliruotas paviršius puikiai atspindi šviesą. Juvelyrai tai vadina „pilku veidrodžiu“.

Beje, papuošalai meistrai atkreipė dėmesį į volframą viduryje iš šios medžiagos pradėjus gaminti kulkų šerdis, sviedinius ir plokštes kūno šarvams.

Klientų skundai dėl aukštos kokybės sidabro papuošalų trapumo privertė juvelyrus prisiminti naują elementą ir pabandyti jį pritaikyti savo pramonėje. Be to, ėmė svyruoti kainos. Volframas tapo alternatyva geltonajam metalui, kuris nebesuvokiamas kaip investicinis objektas.

Būdamas taurusis metalas, volframo sąnaudos daug pinigų. Už kilogramą didmeninėje rinkoje jie prašo mažiausiai 50 dolerių. Pasaulio pramonė per metus išleidžia 30 tūkst. tonų elemento Nr. 74. Daugiau nei 90 % sugeria metalurgijos pramonė.

Tik pagamintas iš volframo konteineriai branduolinėms atliekoms laikyti. Metalas nepraleidžia destruktyvių spindulių. Retas elementas dedamas į lydinius, gaminant chirurginius instrumentus.

Kas nenaudojama metalurgijos reikmėms, paima chemijos pramonė. Pavyzdžiui, volframo junginiai su fosforu yra lakų ir dažų pagrindas. Jie nesugriūva ir neišblunka nuo saulės spindulių.

A natrio volframo tirpalas atsparus drėgmei ir ugniai. Aiškėja, kokiais vandeniui ir ugniai atspariais audiniais impregnuoti narų ir ugniagesių kostiumai.

Volframo nuosėdos

Rusijoje yra keletas volframo telkinių. Jie yra Altajuje, Tolimuosiuose Rytuose, Šiaurės Kaukaze, Čiukotkoje ir Buriatijoje. Už šalies ribų metalas kasamas Australijoje, JAV, Bolivijoje, Portugalijoje, Pietų Korėjoje ir Kinijoje.

Vidurinėje karalystėje netgi sklando legenda apie jauną tyrinėtoją, atvykusį į Kiniją ieškoti alavo akmens. Studentė apsigyveno viename iš Pekino namų.

Po bevaisių paieškų vaikinas mėgo klausytis savininko dukters pasakojimų. Vieną vakarą ji papasakojo istoriją apie tamsius akmenis, iš kurių buvo pastatyta namų krosnis. Paaiškėjo, kad trinkelės krenta nuo skardžio į pastato kiemą. Taigi, studentas jo nerado, bet rado volframo.

Periodinėje lentelėje atominis skaičius 74, žymimas simboliu W (lot. Wolframium), tai yra vientisas pilkas pereinamasis metalas. Pagrindinis pritaikymas yra ugniai atsparių medžiagų metalurgijoje pagrindas. Itin ugniai atsparus, chemiškai atsparus standartinėmis sąlygomis.

Vardo istorija ir kilmė

Volframo pavadinimas buvo perkeltas į elementą iš mineralinio volframito, žinomo dar XVI a. vadinama „vilko puta“ – lotyniškai „Spuma lupi“, vokiškai „Vilkas Rahm“. Pavadinimas atsirado dėl to, kad alavo rūdų lydimas volframas trukdė lydytis alavai, paversdamas ją šlako putomis („skarda ryja kaip vilkas avį“).
Šiuo metu JAV, Didžiojoje Britanijoje ir Prancūzijoje volframui vadinamas „volframas“ (šved. tung sten – „sunkusis akmuo“).
1781 m. garsus švedų chemikas Scheele, apdorodamas mineralinį scheelitą azoto rūgštimi, gavo geltoną „sunkųjį akmenį“. 1783 m. ispanų chemikai broliai Eluardai pranešė, kad iš Saksonijos mineralinio volframito gavo geltonąjį naujo metalo oksidą, tirpų amoniake. Be to, vienas iš brolių Fausto 1781 metais buvo Švedijoje ir bendravo su Scheele. Scheele nepretendavo į volframo atradimą, o broliai Eluardai nereikalavo savo prioriteto.

Kvitas

Volframo gavimo procesas vyksta per trioksido WO 3 atskyrimo iš rūdos koncentratų etapą ir po to redukciją iki metalo miltelių vandeniliu maždaug temperatūroje. 700 °C. Dėl aukštos volframo lydymosi temperatūros kompaktinei formai išgauti naudojami miltelinės metalurgijos metodai: gauti milteliai presuojami, sukepinami vandenilio atmosferoje 1200-1300 °C temperatūroje, po to per juos praleidžiama elektros srovė. Metalas kaitinamas iki 3000 °C ir sukepama į monolitinę medžiagą. Vėlesniam gryninimui ir vienkristalinės formos gavimui naudojamas zonos lydymas.

Savybės

Fizinis
Volframas yra šviesiai pilkas metalas, turintis aukščiausią įrodytą lydymosi ir virimo temperatūrą (manoma, kad seborgis yra dar atsparesnis ugniai, tačiau kol kas to tvirtai teigti negalima – seaborgio tarnavimo laikas labai trumpas).
Volframas yra vienas sunkiausių, kiečiausių ir ugniai atspariausių metalų. Gryna forma yra sidabriškai baltas metalas, panašus į platiną, esant maždaug 1600 ° C temperatūrai, jis lengvai suklastomas ir gali būti įtraukiamas į ploną siūlą.

Cheminis
Valentas nuo 2 iki 6. Stabiliausias yra 6-valentinis volframas. 3 ir 2 valentiniai volframo junginiai yra nestabilūs ir neturi praktinės reikšmės.
Volframas pasižymi dideliu atsparumu korozijai: kambario temperatūroje jis nesikeičia ore; karštoje temperatūroje lėtai oksiduojasi į volframo VI oksidą; beveik netirpsta druskos, sieros ir vandenilio fluorido rūgštyse. Azoto rūgštyje ir Aqua Regia jis oksiduojasi nuo paviršiaus. Jis ištirpsta azoto ir fluoro rūgšties mišinyje, sudarydamas volframo rūgštį. Iš volframo junginių svarbiausi yra: volframo trioksidas arba volframo anhidridas, volfratai, peroksido junginiai, kurių bendra formulė Me 2 WO x, taip pat junginiai su halogenais, siera ir anglimi. Volframatai yra linkę susidaryti polimerų anijonams, įskaitant heteropolijunginius, kuriuose yra kitų pereinamųjų metalų.