Volfram je najbolj ognjevzdržna kovina. Le nekovinski element ogljik ima višje tališče, vendar obstaja v tekoči obliki le pri visokih tlakih. V standardnih pogojih je volfram kemično odporen.

Zgodovina in izvor imena

Ime Wolframium je prešlo na element iz minerala volframita, znanega že v 16. stoletju. imenovana "volčja pena" - lat. spuma lupi ali nem. Wolf Rahm. Ime je bilo posledica dejstva, da je volfram, ki je spremljal kositrne rude, motil taljenje kositra in ga spremenil v peno žlindre ("požrl je kositer, kot volk požre ovco").

Fizikalne lastnosti

Volfram je svetleča svetlo siva kovina, ki ima najvišja dokazana tališča in vrelišča (domneva se, da je seaborgij še bolj ognjevzdržen, vendar zaenkrat tega ni mogoče trdno trditi - življenjska doba seaborgija je zelo kratka). Tališče - 3695 (3422 ° C), vre pri 5828 (5555 ° C). Gostota čistega volframa je 19,25 g/cm³. Ima paramagnetne lastnosti (magnetna občutljivost 0,32⋅10 −9). Trdota po Brinellu 488 kg/mm², električna upornost pri 20 °C - 55⋅10 −9 Ohm m, pri 2700 °C - 904⋅10 −9 Ohm m. Hitrost zvoka v žarjenem volframu je 4290 m/s.

Volfram je ena najtežjih, najtrših in najbolj ognjevzdržnih kovin. V svoji čisti obliki je srebrno bela kovina, podobna platini, pri temperaturi približno 1600 ° C se zlahka kuje in se lahko vleče v tanko nit. Kovina je zelo stabilna v vakuumu.

Kemijske lastnosti

Reagira s staljenimi alkalijami v prisotnosti oksidantov:

Sprva te reakcije potekajo počasi, ko pa dosežejo 400 °C (500 °C za reakcijo, ki vključuje kisik), se začne volfram samosegrevati, reakcija pa poteka precej burno in proizvaja veliko količino toplote.

Raztopi se v mešanici dušikove in fluorovodikove kisline, pri čemer nastane heksafluorvolframova kislina H2. Od volframovih spojin so najpomembnejši: volframov trioksid ali volframov anhidrid, volframati, peroksidne spojine s splošno formulo Me 2 WO X, pa tudi spojine s halogeni, žveplom in ogljikom. Volframati so nagnjeni k tvorbi polimernih anionov, vključno s heteropolispojinami z vključitvijo drugih prehodnih kovin.

Aplikacija

Glavna uporaba volframa je kot osnova ognjevzdržnih materialov v metalurgiji.

Volframova kovina

Volframove povezave

• Za mehansko obdelavo kovin in nekovinskih konstrukcijskih materialov v strojništvu (struženje, rezkanje, skobljanje, dleto), vrtanje vodnjakov in v rudarski industriji se široko uporabljajo trde zlitine in kompozitni materiali na osnovi volframovega karbida (npr. , sestavljen iz kristalov WC v matrici kobalta, ki se pogosto uporabljajo v Rusiji - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), kot tudi mešanice volframovega karbida, titanovega karbida, tantalovega karbida (TT). stopnje za posebej težke pogoje obdelave, na primer klesanje in skobljanje odkovkov iz toplotno obstojnih jekel ter vrtanje z vrtalnim kladivom v močne materiale). Pogosto se uporablja kot legirni element (pogosto skupaj z molibdenom) v jeklih in zlitinah na osnovi železa. Visoko legirano jeklo, razvrščeno kot "hitrorezno", z oznako, ki se začne s črko P, skoraj vedno vsebuje volfram.
• Volframov sulfid WS 2 se uporablja kot visokotemperaturno (do 500 °C) mazivo.

• Nekatere spojine volframa se uporabljajo kot katalizatorji in pigmenti.

• Monokristali volframatov (svinčevi, kadmijevi, kalcijevi volframati) se uporabljajo kot scintilacijski detektorji rentgenskih žarkov in drugih ionizirajočih sevanj v jedrski fiziki in nuklearni medicini.

• Volframov ditelurid WTe 2 se uporablja za pretvorbo toplotne energije v električno (termo-emf približno 57 μV/K).

Druge aplikacije

Trg volframa

Cene kovinskega volframa (vsebnost elementov približno 99 %) so bile konec leta 2010 okoli 40–42 ameriških dolarjev na kilogram, maja 2011 pa okoli 53–55 ameriških dolarjev na kilogram. Polizdelki od 58 USD (palice) do 168 (tanek trak). V letu 2014 so cene volframa nihale v razponu od 55 do 57 USD.

Biološka vloga

Volfram nima pomembne biološke vloge. Nekatere arhebakterije in bakterije imajo encime, ki vključujejo volfram v svojem aktivnem središču. Obstajajo obvezne, od volframa odvisne oblike hipertermofilnih arhebakterij, ki živijo okoli globokomorskih hidrotermalnih vrelcev. Prisotnost volframa v encimih lahko štejemo za fiziološki ostanek zgodnjih arhej – obstajajo domneve, da je imel volfram vlogo v zgodnjih fazah nastanka življenja.

Naravni volfram je sestavljen iz mešanice petih izotopov (180 W - 0,12(1)%, 182 W - 26,50(16)%, 183 W - 14,31(4)%, 184 W - 30,64(2) % in 186 W - 28,43 (19) %). Odkrili so izjemno šibko radioaktivnost naravnega volframa (približno dva razpada na gram elementa na leto), zaradi α-aktivnosti 180 W, ki ima razpolovno dobo 1,8⋅10 18 let.

Opombe

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. Atomske teže elementov 2011 (tehnično poročilo IUPAC) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - Letn. 85, št. 5. - Str. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Volfram: fizikalne lastnosti(angleščina) . WebElements. Pridobljeno 17. avgusta 2013.

volfram- najbolj ognjevzdržna kovina. Samo nekovinski element, ogljik, ima višje tališče. V standardnih pogojih je kemično odporen. Ime Wolframium je prešlo na element iz minerala volframita, znanega že v 16. stoletju. imenovan lat. Spuma lupi ("volčja pena") ali nem. Wolf Rahm ("volčja smetana", "volčja smetana"). Ime je bilo posledica dejstva, da je volfram, ki je spremljal kositrne rude, motil taljenje kositra in ga spremenil v peno žlindre ("kositer požre, kot volk požre ovco").

Glej tudi:

STRUKTURA

V kubični volframovi celici s telesnim središčem se atomi nahajajo na ogliščih in v središču celice, tj. Na celico sta dva atoma. Bcc struktura ni najbližje pakiranje atomov. Koeficient kompaktnosti je 0,68. Volframova vesoljska skupina Im3m.

LASTNOSTI

Volfram je svetleča svetlo siva kovina, ki ima najvišja dokazana tališča in vrelišča (domneva se, da je seaborgij še bolj ognjevzdržen, vendar zaenkrat tega ni mogoče trdno trditi - življenjska doba seaborgija je zelo kratka). Tališče - 3695 K (3422 °C), vre pri 5828 K (5555 °C). Gostota čistega volframa je 19,25 g/cm³. Ima paramagnetne lastnosti (magnetna občutljivost 0,32·10−9). Trdota po Brinellu 488 kg/mm², električna upornost pri 20 °C - 55·10−9 Ohm·m, pri 2700 °C - 904·10−9 Ohm·m. Hitrost zvoka v žarjenem volframu je 4290 m/s. Je paramagneten.

Volfram je ena najtežjih, najtrših in najbolj ognjevzdržnih kovin. V svoji čisti obliki je srebrno bela kovina, podobna platini, pri temperaturi približno 1600 ° C se zlahka kuje in se lahko vleče v tanko nit.

REZERVE IN PROIZVODNJA

Volframov Clarke zemeljske skorje je (po Vinogradovu) 1,3 g/t (0,00013 % vsebnosti v zemeljski skorji). Njegova povprečna vsebnost v kamninah, g / t: ultrabazična - 0,1, bazična - 0,7, vmesna - 1,2, kisla - 1,9.

Postopek pridobivanja volframa poteka skozi podstopnjo ločevanja trioksida WO 3 iz rudnih koncentratov in kasnejše redukcije v kovinski prah z vodikom pri temperaturi okoli 700 °C. Zaradi visokega tališča volframa se za pridobivanje kompaktne oblike uporabljajo metode prašne metalurgije: nastali prah stisnemo, sintramo v atmosferi vodika pri temperaturi 1200-1300 °C, nato skozenj spustimo električni tok. Kovina se segreje na 3000 °C in pride do sintranja v monoliten material. Za naknadno čiščenje in pridobivanje monokristalne oblike se uporablja consko taljenje.

IZVOR

Volfram se v naravi pojavlja predvsem v obliki oksidiranih kompleksnih spojin, ki jih tvori volframov trioksid WO 3 z oksidi železa in mangana ali kalcija, včasih pa tudi svinca, bakra, torija in elementov redkih zemelj. Volframit (železov in manganov volframat nFeWO 4 * mMnWO 4 - ferberit oziroma hübnerit) in šeelit (kalcijev volframat CaWO 4) sta industrijsko pomembna. Minerali volframa so običajno vdelani v granitne kamnine, zato je povprečna koncentracija volframa 1-2 %.

Največje zaloge imajo Kazahstan, Kitajska, Kanada in ZDA; nahajališča so znana tudi v Boliviji, na Portugalskem, v Rusiji, Uzbekistanu in Južni Koreji. Svetovna proizvodnja volframa je 49-50 tisoč ton na leto, vključno s 41 na Kitajskem, 3,5 v Rusiji; Kazahstan 0,7, Avstrija 0,5. Glavni izvozniki volframa: Kitajska, Južna Koreja, Avstrija. Glavni uvozniki: ZDA, Japonska, Nemčija, Velika Britanija.
V Armeniji in drugih državah so tudi nahajališča volframa.

UPORABA

Zaradi ognjevzdržnosti in duktilnosti je volfram nepogrešljiv za žarilne nitke v svetilkah, pa tudi v slikovnih in drugih vakuumskih ceveh.
Zaradi svoje visoke gostote je volfram osnova težkih zlitin, ki se uporabljajo za protiuteži, oklepna jedra podkalibrskih in topniških granat s pregibnimi krilci, jedra oklepnih nabojev in rotorje hitrih žiroskopov za stabilizacijo leta balistične rakete (do 180 tisoč vrtljajev na minuto).

Volfram se uporablja kot elektroda za varjenje z argonom. Za zlitine, ki vsebujejo volfram, so značilne toplotna odpornost, kislinska odpornost, trdota in odpornost proti obrabi. Uporabljajo se za izdelavo kirurških instrumentov (amalojeva zlitina), tankovskih oklepov, tulcev torpedov in granat, najpomembnejših delov letal in motorjev ter posod za shranjevanje radioaktivnih snovi. Volfram je pomembna sestavina najboljših vrst orodnih jekel. Volfram se uporablja v visokotemperaturnih vakuumskih uporovnih pečeh kot grelni elementi. Zlitina volframa in renija se uporablja v takšnih pečeh kot termočlen.

Trde zlitine in kompozitni materiali na osnovi volframovega karbida se pogosto uporabljajo za mehansko obdelavo kovin in nekovinskih konstrukcijskih materialov v strojništvu (struženje, rezkanje, skobljanje, klesanje), vrtanje vodnjakov in v rudarski industriji (npr. , sestavljen iz kristalov WC v matrici kobalta, ki se pogosto uporabljajo v Rusiji - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), kot tudi mešanice volframovega karbida, titanovega karbida, tantalovega karbida (TT). stopnje za posebej težke pogoje obdelave, na primer klesanje in skobljanje odkovkov iz toplotno obstojnih jekel ter vrtanje z vrtalnim kladivom v močne materiale). Pogosto se uporablja kot legirni element (pogosto skupaj z molibdenom) v jeklih in zlitinah na osnovi železa. Visoko legirano jeklo, razvrščeno kot "hitrorezno", z oznako, ki se začne s črko P, skoraj vedno vsebuje volfram. (P18, P6M5. od rapid - hitro, hitrost).

Volframov sulfid WS 2 se uporablja kot visokotemperaturno (do 500 °C) mazivo. Nekatere spojine volframa se uporabljajo kot katalizatorji in pigmenti. Monokristali volframata (svinčevi, kadmijevi, kalcijevi volframati) se uporabljajo kot scintilacijski detektorji rentgenskih žarkov in drugih ionizirajočih sevanj v jedrski fiziki in nuklearni medicini.

Volframov ditelurid WTe 2 se uporablja za pretvorbo toplotne energije v električno (termo-emf približno 57 μV/K). Umetni radionuklid 185 W se uporablja kot radioaktivni sledilec pri raziskavah snovi. Stabilnih 184 W se uporablja kot komponenta zlitin z uranom-235, ki se uporabljajo v trdnofaznih jedrskih raketnih motorjih, saj je to edini običajni izotop volframa, ki ima nizek presek zajetja toplotnih nevtronov (približno 2 barna).

Volfram - W

KLASIFIKACIJA

Uvod

Pomen redkih elementov v znanosti in tehnologiji je vsako leto večji, meja med redkimi in neredkimi elementi pa je vse bolj zabrisana. Sodobni analitični kemik se mora vse pogosteje ukvarjati z določanjem volframa, molibdena, vanadija, titana, cirkonija in drugih redkih elementov.

Analiza mešanice vseh elementov je izjemno redek primer.

Številne kombinacije redkih in neredkih elementov, ki jih najdemo v mineralih, so tako zapletene, da analiza zahteva bogate izkušnje in znanje o kemiji redkih elementov.

Za ločevanje elementov v skupine ali za izolacijo enega elementa se ne uporabljajo samo reakcije obarjanja, temveč tudi druge metode, kot so: ekstrakcija spojin z organskimi topili, destilacija hlapnih spojin, elektroliza itd.

Zaradi težavnosti ločevanja in določanja nekaterih redkih elementov s kemijskimi metodami se te določatve izvajajo s fizikalnimi metodami (spektralne, luminiscenčne itd.).

Pri zaznavi zelo majhnih količin elementov v sledovih uporabimo metode kemijske obogatitve, ki temeljijo na koprecipitaciji določenega elementa z drugim posebej izbranim elementom - »nosilcem«. Nosilni elementi so izbrani tako, da ne motijo ​​nadaljnjega poteka analize.

Eden najpomembnejših redkih elementov je volfram. V tem članku želimo razmisliti o nekaterih vprašanjih, povezanih s kvalitativno detekcijo volframa.

Zgodovina odkritja volframa

Beseda "volfram" je obstajala že dolgo pred odkritjem te kovine. Tudi nemški zdravnik in metalurg Georgius Agricola (1494-1555) je nekatere kovine imenoval volfram. Beseda "volfram" je imela veliko odtenkov pomena; pomenilo je predvsem tako »volčjo slino« kot »volčjo peno«, tj. pena na gobcu jeznega volka. Metalurgi 14.-16. stoletja so opazili, da pri taljenju kositra primesi nekega minerala povzročijo znatne izgube kovine in jo spremenijo v "peno" - v žlindro. Škodljiva primesa je bil mineral volframit (Mn, Fe)WO4, po videzu podoben kositrovi rudi - kasiterit (SnO2). Srednjeveški metalurgi so volframit imenovali "volfram" in rekli, da "krade in požira kositer, kakor volk ovco".

Volfram so prvi pridobili španski kemiki bratje de Elujar leta 1783. Še prej - leta 1781. - Švedski kemik Scheele je iz minerala s sestavo CaWO4 izoliral volframov trioksid WO3, ki je kasneje postal znan kot "šeelit". Zato so volfram dolgo časa imenovali sheelij.

V Angliji, Franciji in ZDA se volfram imenuje drugače - volfram, kar v švedščini pomeni "težak kamen". V Rusiji v 19. stoletju so volfram imenovali "osat".

Položaj v periodnem sistemu kemijskih elementov

Volfram je element VI skupine periodičnega sistema kemičnih elementov, njegova zaporedna številka je 74, atomska masa je 183,85.

Naravni volfram je sestavljen iz mešanice stabilnih izotopov z masami:

Za volfram so znani tudi radioaktivni izotopi z masami od 174 do 188.

Fizikalno-kemijske lastnosti volframa in njegova uporaba

kemična kvalitativna detekcija volframa

Čisti kovinski volfram je srebrno bela kovina, po videzu podobna jeklu, s kubično kristalno mrežo, osredotočeno na telo; v obliki prahu - temno sive barve.

Fizikalne konstante volframa:

Tališče. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3380-3430 °C

Vrelišče. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5900oC

Gostota (pri 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19,3 g/cm3

Specifična toplotna kapaciteta (pri 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,032 kal/g* oC

Toplota fuzije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,44 kal/g

Toplota uparjanja. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,83 kal/g

Parni tlak volframa je naveden v tabeli 1 (glej dodatek).

Volfram ima najvišje tališče in najnižji parni tlak med vsemi kovinami. Volframova žica ima največjo natezno trdnost in mejo tečenja do 420 kg/mm2.

Danes se volfram pogosto uporablja v znanosti in tehnologiji. Uporablja se za legiranje jekla, kot osnova za supertrdne zlitine, kot sestavina toplotno odpornih zlitin za letalsko in raketno tehniko, za izdelavo katod električnih vakuumskih naprav in filamentov žarnic z žarilno nitko. Volframove zlitine imajo visoko toplotno obstojnost (pri 16500C je mejna trdnost 175-253 MPa), vendar so krhke in nad 6000C intenzivno oksidirajo na zraku (brez zaščitne prevleke so uporabne le v vakuumu in redukcijski oz. vzdušje). Dobro absorbirajo ionizirajoče sevanje. Uporabljajo se za izdelavo grelnih elementov, toplotnih ščitov, posod za shranjevanje radioaktivnih zdravil, toplotnih oddajnikov, termočlenskih elektrod za merjenje temperatur do 25000C (zlitine z renijem).

Kemijske lastnosti

Volfram je ena najbolj korozijsko odpornih kovin. Pri normalnih temperaturah je odporen na vodo in zrak, pri temperaturah 400-500 oC opazno oksidira, pri višjih temperaturah intenzivno oksidira in tvori rumen volframov trioksid. Z vodikom ne sodeluje niti pri zelo visokih temperaturah, z dušikom pa pri temperaturah nad 2000 oC tvori nitrid WN2. Trden ogljik pri 1100-1200 oC reagira z volframom, pri čemer nastaneta karbida WC in W2C. V mrazu žveplova, klorovodikova, dušikova, fluorovodikova kislina in kraljeva vodka nimajo učinka na volfram. Pri temperaturi 100 oC volfram ne komunicira s fluorovodikovo kislino, šibko deluje s klorovodikovo in žveplovo kislino ter hitreje reagira z dušikovo kislino in kraljevo vodko. Hitro se raztopi v mešanici fluorovodikove in dušikove kisline. Raztopine alkalij v mrazu ne vplivajo na volfram; staljene alkalije v prisotnosti zraka ali v prisotnosti oksidantov (kot so nitrati, klorati, svinčev dioksid) intenzivno raztopijo volfram in tvorijo soli.

Porazdelitev elektronov v atomu volframa je: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 5d4 6s2. Ionizacijski potenciali volframa: I1=7,98eV; I2=17,7 eV. Atomski polmer rme=1,40Ao.

Ionski polmeri:

V spojinah ima volfram oksidacijska stanja +2, +3, +4, +5, +6. V višjih oksidacijskih stanjih ima volfram kisle lastnosti, v nižjih pa bazične lastnosti. Spojine z oksidacijskim stanjem +2, +3 so nestabilne. Dvovalentni volfram poznamo le v obliki halogenidov. Stabilni kompleksni cianidi so bili izolirani iz spojin volframa(IV) v trdni obliki. Volframove (V) in (VI) spojine so v analizi najpomembnejše.

Obnašanje volframa v raztopinah je zapleteno, zlasti v kislih, zaradi odsotnosti enostavnih spojin. Pomemben pomen v analitični kemiji volframa je njegova velika nagnjenost k tvorbi kompleksov. Zaradi dejstva, da se v kompleksnih spojinah posamezne lastnosti posameznih elementov kažejo jasneje kot v preprostih, se kompleksiranje volframa pogosto uporablja pri določanju v prisotnosti elementov s podobnimi lastnostmi.

Volframove (II) in (III) spojine so močne redukcijske snovi; oksidacijska sposobnost volframovih (V) spojin je šibka.

Termodinamični podatki za volfram in njegove spojine so podani v tabeli 2 (glej dodatek)

Do 40. let 20. stoletja se je analitska kemija volframa razvijala skupaj z analitično kemijo molibdena, za prvo pa so bile značilne gravimetrične metode določanja. V zadnjih letih je bila uspešno raziskana kemija volframovih koordinacijskih spojin, od katerih se nekatere uspešno uporabljajo v analizni kemiji za določanje volframa s fizikalnimi in fizikalno-kemijskimi metodami.

Podobnost lastnosti volframa in molibdena pojasnjuje težavo njunega ločevanja in določanja v prisotnosti drug drugega. Vendar razlika v porazdelitvi valenčnih elektronov in pojav kontrakcije lantanida, ki ga doživi elektronska lupina volframa, vodita do razlik v nekaterih kemijskih lastnostih teh elementov. Na primer, nagnjenost vodnih raztopin volframa (VI) k polimerizaciji in hidrolizi v prisotnosti mineralnih kislin je močnejša kot pri molibdenu (VI). Volfram je težje obnoviti v določena nižja oksidacijska stanja, katerih stabilizacija je za razliko od molibdena kompleksna in ne vedno uspešna.

Visokokakovostna detekcija volframa

Kemija volframa je izjemno kompleksna. Ta element ima spremenljivo stopnjo oksidacije in tvori veliko število spojin. Tu bomo upoštevali lastnosti samo tistih volframovih spojin, ki jih tvori, ko se njegove zlitine raztopijo v kislinah. Ker se za raztapljanje teh zlitin uporablja koncentrirana dušikova kislina, pomešana z 2N. žveplovo kislino ali aqua regia, volfram preide v najvišjo oksidacijsko stopnjo +6. Zato se bomo osredotočili na lastnosti spojin volframa(VI).

Delne reakcije iona WO42-:

1. Kisline. Ko so raztopine volframatov izpostavljene koncentriranim mineralnim kislinam, kot je klorovodikova kislina, se izloči bela oborina volframove kisline:

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

Pri vrenju se WO3*2 H2O spremeni v rumeno WO3* H2O. Volframova kislina je netopna v koncentriranih kislinah (za razliko od MoO3*H2O). Reakcija njegovega nastanka se uporablja za ločevanje WO42- od drugih ionov.

2. Vodikov sulfid H2S v kisli raztopini ne obori WO42-.

3. Amonijev sulfid (NH4)2S tvori v vodi topne tiosoli z volframati, na primer:

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

Pri nakisanju se tiosal razgradi in tvori svetlo rjavo oborino WS3.

4. Pridobivanje WO42-. Raztopino volframata, nakisano s klorovodikovo ali žveplovo kislino, obdelamo s kovinskim cinkom. Prvotno nastala oborina volframove kisline se obarva modro zaradi nastajanja produktov spremenljive sestave, ki vsebujejo spojine volframa (VI) in (V):

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

Enako spojino dobimo z zamenjavo cinka z raztopino kositrovega (II) klorida.

Pri analizni metodi vodikovega sulfida je volfram razvrščen kot podskupina arzena; vendar ne tvori sulfida pod delovanjem žveplovodika v kislem okolju, temveč ga tvori samo pod delovanjem amonijevih in alkalijskih sulfidov ali žveplenovodika v alkalnem okolju; raztopi v presežku sulfida, da nastane tiosol:

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

Pri nakisanju raztopin tiosolov se obori svetlo rjav volframov sulfid:

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

se raztopi v presežku klorovodikove kisline. Toda ion WO42- se pod delovanjem klorovodikove kisline obori v obliki slabo topne volframove kisline skupaj s srebrovo skupino (Ag+, Hg22+, Tl(I), Pb2+) in se tako loči od večine kationov.

V analizni shemi brez vodikovega sulfata se volfram prav tako predlaga, da se izolira v obliki volframove kisline z delovanjem klorovodikove kisline; skupaj z njim se v obliki kloridov izločajo ioni: Ag+, Hg22+, Tl (I), Pb2+. Sistematičen napredek analize kationov v prisotnosti volframa je podan v tabeli 3 (glej dodatek).

Kvalitativna analiza volframa je zelo slabo razvita. Uporablja se predvsem obarjanje težko topne volframove kisline z delovanjem mineralnih kislin na volframate; Pod temi pogoji se silicijeva kislina obori skupaj z volframovo kislino. Volfram se loči od slednjega z obdelavo oborine z amoniakom in se nato nahaja v filtratu. Od anorganskih reagentov najpogosteje uporabljamo alkalijske kovine in amonijeve tiocianate v prisotnosti titanovih (III) in kositrovih (II) redukcij, od organskih reagentov pa toluen-3,4-ditiol. Za detekcijo je verjetno mogoče uporabiti reagente, priporočene za fotometrično določanje volframa: so občutljivi in ​​precej zanesljivi, zlasti po ločitvi volframa, na primer s kislinsko hidrolizo. Reagenti, priporočeni za gravimetrično določanje volframa, so malo uporabni za njegovo detekcijo, saj tvorijo neznačilne usedline z volframom.

Korenman je predlagal odkrivanje volframa z uporabo amonijevega klorida: brezbarvni kristali amonijevega volframata so oblikovani kot diamanti in palice. Občutljivost 0,15 µg volframa v kapljici raztopine, največja razredčitev 1:4 * 104. Detekcije ne motijo ​​kloridi, sulfati, stokratne količine molibdatov in tridesetkratne količine vanadatov.

Rodanidna metoda omogoča odkrivanje s kapljično metodo 0,05-1% volframovega trioksida WO3 v rudah in 10-4% volframa v kamninah.

Kapljično odkrivanje volframa v rudah. Zaznavanje 0,05-1 % volframovega trioksida ne moti 10 % molibdena in vanadija; 5% kroma; 2 % arzena in antimona, vendar je priporočljivo ločiti vanadij in krom.

Približno 5 mg vzorca, zmletega v prah, se stopi z? V talino dodamo 20 mg natrijevega hidroksida, približno 3 mg natrijevega peroksida in ponovno stopimo. Rumena barva taline kaže na prisotnost kroma. Talini dodamo nekaj kapljic vode, segrejemo, prenesemo v porcelanasti lonček in okisamo s klorovodikovo kislino. Raztopino uparimo v vodni kopeli skoraj do suhega, ostanek navlažimo s klorovodikovo kislino, razredčimo z vodo in filtriramo. Filtrsko pogačo obdelamo z vročo raztopino amoniaka (1:1), speremo z vročo vodo, filtrat in vodo za izpiranje združimo ter dodamo eno kapljico raztopine reagenta (30 g kalijevega tiocianata v 100 ml vode), uparimo na majhen volumen, dodamo 1-2 kapljici koncentrirane klorovodikove kisline, 1 kapljico 10 % raztopine kositrovega (II) klorida in 1 kapljico 0,5 % raztopine titanovega (III) klorida v klorovodikovi kislini (1:1). ). V prisotnosti volframa se pojavi rumena barva.

Odkrivanje volframa v rudah in kamninah. Zaznavanje?1 10-4 % volframa motijo ​​molibden, selen, telur, velike količine železa, vanadija, kroma in silicijevega dioksida. Vzorci sulfida se žgejo in po žganju dodatno zdrobijo.

0,5 g fino zmlete snovi obdelujemo 30 minut v epruveti ali mikrosteklu z 2 ml klorovodikove kisline med segrevanjem v vodni kopeli. Če je prisoten arzen, ga odstranimo z delovanjem hidrazina v prisotnosti kalijevega bromida, pri čemer tekočina izhlapi po vnosu reagentov do polovice prvotne prostornine. Ostanek raztopimo v dveh volumnih vode, raztopino filtriramo skozi vatirano palčko in speremo z 1-2 ml vode. Filtrat in vodo za izpiranje uparimo do suhega, raztopimo v 1-2 kapljicah vode, po kapljicah dodamo 25% raztopino kalijevega hidroksida, dokler se železov hidroksid popolnoma ne obori, dodamo 3 kapljice nasičene raztopine amonijevega tiocianata, premešamo dodajamo 40 % raztopino kositrovega (II) klorida, dokler ne izgine rdeče obarvanost. V prisotnosti volframa se pojavi rumenkasto zelena barva.

Za povečanje občutljivosti zaznavanja volframa na 0,01 μg je priporočljivo izvesti reakcijo na zrncih anionske smole. 100-1000 μg La, Ce(IV), Zr, Th, Mn, Fe, Ni, Zn, Cd, Al, Ga, In, Ge, Sn (IV), Pb, Sb (III) ne moti detekcije. ), Bi, F-, Br-, I-, NO3-, SO32-, SO42-, HPO42-, B4O72-, HCOO-, C2O42-, citrat in tartrat. Pd, Pt, Ag, Au, Hg, As, Se, Te motijo.

V prisotnosti molibdena raztopino nakisamo z žveplovo kislino do koncentracije 1-2 M, molibden dvakrat ekstrahiramo z mešanico enakih volumnov acetilacetona in kloroforma, vodno plast filtriramo, uparimo do majhne prostornine, dušikovo kislino. uvedemo za uničenje organskih snovi in ​​dodamo natrijev hidroksid do koncentracije 0,01 M. Raztopino nanesemo na belo ploščico, dodamo več zrn anionske izmenjevalne smole Dauex-1-x-1 ali 1-x-2, po nekaj minutah 1 kapljico 10 % raztopine kositrovega (II) klorida v dodamo koncentrirano klorovodikovo kislino in 3% raztopino amonijevega tiocianata. V prisotnosti volframa se zrno obarva zelenkasto. Zrno je priporočljivo pregledati pod mikroskopom pod fluorescentno svetilko.

Odkrivanje kapljanja volframa v jeklu. Kullberg predlaga reakcijo, ki temelji na sposobnosti peroksovolframove kisline, ki nastane z delovanjem vodikovega peroksida na volframovo kislino, da obarva ocetnokislinsko raztopino benzidina v oranžno-rdeče-rjavo barvo. Nastala spojina je odporna na vodikov peroksid.

Na očiščeno jekleno površino kanemo kapljico mešanice kislin (1 del 30 % žveplove kisline in 1 del koncentrirane dušikove kisline). Po 2-3 minutah dodamo velik presežek natrijevega peroksida, premešamo in po kapljicah dodajamo 10% raztopino amoniaka, dokler vretje ne preneha. Del usedline zajamemo s kosom filtrirnega papirja in nanj kanemo 2-3 kapljice sveže pripravljene 1 % raztopine benzidina v ledocetni kislini. V prisotnosti volframa se pojavi oranžno-rdeče-rjava barva.

V jeklih lahko volfram zaznamo z ditiolom; molibden, cirkonij, baker in druge jeklene komponente ne motijo.

0,5-0,6 g vzorca jekla raztopimo v 10 ml 6 M klorovodikove kisline. Del raztopine segrejemo s kositrovim(II) kloridom, da reduciramo molibden(VI) v molibden(III) in dodamo metanolno raztopino ditiola. V prisotnosti volframa se pojavi modrikasto zelena barva.

Pri uporabi rodamina C je občutljivost zaznavanja volframa 0,001-0,0005 mg v 1 kapljici raztopine. Priporočljivo je izolirati volframovo kislino H2WO4, jo nato raztopiti v natrijevem hidroksidu in zaznati volfram v rahlo kislem okolju. Zaznavanje brez ločevanja volframa ovirajo številni ioni, vključno z anioni I-, Br-, SCN-, Cr2O72-, S2O82-, MnO4-, ClO4-, S2O32-.

Rodamin C se priporoča za odkrivanje volframa na papirnatih kromatogramih; za to jih poškropimo z 0,025% raztopino rodamina C v 1M žveplovi kislini in 20% raztopino kalijevega bromida. Prisotnost volframa je mogoče prepoznati po barvi ali luminiscenci pege.

Če je šeelit izpostavljen katodnim ali ultravijoličnim žarkom, intenzivno sveti z modro svetlobo.

Lastnosti volframa

volfram- to je kovina. Ni ga v morski vodi, ne v zraku, v zemeljski skorji pa ga je le 0,0055%. Tako je volfram, element, ki stoji na 74. mestu v. Za industrijo ga je »odprla« svetovna razstava v francoski prestolnici. Zgodilo se je leta 1900. Na razstavi predstavljeni volframovo jeklo.

Kompozicija je bila tako trda, da je lahko rezala vsak material. ostal »nepremagljiv« tudi pri temperaturah več tisoč stopinj, zato so ga poimenovali rdeče odporen. Proizvajalci iz različnih držav, ki so obiskali razstavo, so sprejeli razvoj. Proizvodnja legiranega jekla je pridobila svetovni obseg.

Zanimivo je, da je bil sam element odkrit že v 18. stoletju. Leta 1781 je Šved Scheeler izvedel poskuse z mineralom volfram. Kemik se je odločil, da ga postavi v dušikovo kislino. V produktih razgradnje je znanstvenik odkril neznano sivo kovino s srebrnim odtenkom. Mineral, na katerem so izvajali poskuse, so pozneje preimenovali v šeelit, novi element pa imenovan volfram.

Vendar pa je bilo potrebno veliko časa za preučevanje njegovih lastnosti, zato je bila vredna uporaba kovine najdena veliko kasneje. Ime je bilo izbrano takoj. Beseda volfram obstajala že prej. Španci so to imenovali eden od mineralov, najdenih v nahajališčih države.

Sestava kamna je dejansko vsebovala element št. 74. Navzven je kovina porozna, kot da je penjena. Zato je še ena analogija prišla prav. V nemščini volfram dobesedno pomeni "volčja pena".

Tališče kovine tekmuje z vodikom, ki je najbolj temperaturno odporen element. Zato namestite volframov indeks mehčanja Sto let niso mogli. Ni bilo peči, ki bi se lahko segrele na več tisoč stopinj.

Ko so »prednosti« srebrno-sivega elementa »pregledale«, so ga začeli rudariti v industrijskem obsegu. Za razstavo leta 1900 je bila kovina ekstrahirana na staromoden način z dušikovo kislino. Vendar se volfram še vedno pridobiva na ta način.

Rudarstvo volframa

Najpogosteje se trioksidna snov najprej pridobi iz rudnih odpadkov. Obdeluje se pri 700 stopinjah, pri čemer dobimo čisto kovino v obliki prahu. Za mehčanje delcev je treba uporabiti vodik. V njej volfram se stopi pri tri tisoč stopinjah Celzija.

Zlitina se uporablja za rezkarje, rezkalnike cevi in ​​rezkalnike. za obdelavo kovin z z uporabo volframa povečati natančnost izdelave delov. Ko so izpostavljeni kovinskim površinam, je trenje veliko, kar pomeni, da se delovne ravnine zelo segrejejo. Stroji za rezanje in poliranje brez elementa št. 74 se lahko sami stopijo. Zaradi tega je rez nenatančen in nepopoln.

Volfram ni le težko taliti, ampak tudi težko obdelati. Na lestvici trdote kovina zaseda deveto mesto. Enako število točk ima korund, katerega drobtine se uporabljajo za izdelavo na primer brusnega papirja. Le diamant je trši. Zato se z njegovo pomočjo obdeluje volfram.

Uporaba volframa

"Trdnost" 74. elementa privlači. Izdelkov iz zlitin s sivo-srebrno kovino ni mogoče opraskati, upogniti ali zlomiti, razen če jih seveda ne opraskate na površini ali z istimi diamanti.

Nakit iz volframa ima še eno nesporno prednost. Ne povzročajo alergijskih reakcij, za razliko od zlata, srebra, platine in še bolj njihovih zlitin z oz. Za nakit se uporablja volframov karbid, to je njegova spojina z ogljikom.

Priznana je kot najtrša zlitina v človeški zgodovini. Njegova polirana površina odlično odbija svetlobo. Draguljarji ga imenujejo "sivo ogledalo".

Mimogrede, nakit mojstri so bili pozorni na volfram potem ko so sredi 20. stoletja iz te snovi začeli izdelovati jedra nabojev, tulce in plošče za neprebojne jopiče.

Pritožbe strank o krhkosti visokokakovostnega srebrnega nakita so draguljarje prisilile, da so se spomnili novega elementa in ga poskušali uporabiti v svoji industriji. Poleg tega so cene začele nihati. Volfram je postal alternativa rumeni kovini, ki se ne dojema več kot naložbeni predmet.

Ker je plemenita kovina, stroški volframa veliko denarja. Za kilogram na veletrgovini zahtevajo vsaj 50 dolarjev. Svetovna industrija porabi 30 tisoč ton elementa št. 74 na leto. Več kot 90 % absorbira metalurška industrija.

Samo izdelan iz volframa kontejnerji za shranjevanje jedrskih odpadkov. Kovina ne prepušča destruktivnih žarkov. Redek element je dodan zlitinam za izdelavo kirurških instrumentov.

Kar se ne porabi za metalurške namene, vzame kemična industrija. Spojine volframa s fosforjem so na primer osnova lakov in barv. Ne zrušijo se in ne zbledijo zaradi sončne svetlobe.

A raztopina natrijevega volframata odporen na vlago in ogenj. Postane jasno, s čim so impregnirane nepremočljive in ognjevarne tkanine za potapljaške in gasilske obleke.

Nahajališča volframa

V Rusiji je več nahajališč volframa. Nahajajo se na Altaju, Daljnem vzhodu, severnem Kavkazu, Čukotki in Burjatiji. Zunaj države se kovina koplje v Avstraliji, ZDA, Boliviji, na Portugalskem, v Južni Koreji in na Kitajskem.

V srednjem kraljestvu obstaja celo legenda o mladem raziskovalcu, ki je prišel na Kitajsko iskat kositrni kamen. Študent se je nastanil v eni od hiš v Pekingu.

Po neuspešnem iskanju je fant rad poslušal zgodbe lastnikove hčere. Nekega večera je povedala zgodbo o temnih kamnih, iz katerih je bila zgrajena domača peč. Izkazalo se je, da so bloki padali s pečine na dvorišče stavbe. Študent ga torej ni našel, je pa našel volfram.

Z atomskim številom 74 v periodnem sistemu, označenim s simbolom W (latinsko: Wolframium), je trdna siva prehodna kovina. Glavna uporaba je kot osnova za ognjevarne materiale v metalurgiji. Izjemno ognjevzdržen, kemično odporen pri standardnih pogojih.

Zgodovina in izvor imena

Ime Wolframium je prešlo na element iz minerala volframita, znanega že v 16. stoletju. imenovana "volčja pena" - "Spuma lupi" v latinščini ali "Wolf Rahm" v nemščini. Ime je bilo posledica dejstva, da je volfram, ki je spremljal kositrne rude, motil taljenje kositra in ga spremenil v peno žlindre ("kositer požre, kot volk požre ovco").
Trenutno se v ZDA, Veliki Britaniji in Franciji za volfram uporablja ime "volfram" (švedsko: tung sten - "težak kamen").
Leta 1781 je slavni švedski kemik Scheele z obdelavo minerala šeelit z dušikovo kislino dobil rumen "težak kamen". Leta 1783 sta španska kemika brata Eluard poročala o pridobivanju rumenega oksida nove kovine, topne v amoniaku, iz saškega minerala volframita. Še več, eden od bratov, Fausto, je bil leta 1781 na Švedskem in je komuniciral s Scheelejem. Scheele ni trdil za odkritje volframa, brata Eluard pa nista vztrajala pri svoji prioriteti.

potrdilo o prejemu

Postopek pridobivanja volframa poteka skozi podstopnjo ločevanja trioksida WO 3 iz rudnih koncentratov in kasnejše redukcije v kovinski prah z vodikom pri temperaturi cca. 700 °C. Zaradi visokega tališča volframa se za pridobivanje kompaktne oblike uporabljajo metode prašne metalurgije: nastali prah stisnemo, sintramo v atmosferi vodika pri temperaturi 1200-1300 °C, nato skozenj spustimo električni tok. Kovina se segreje na 3000 °C in pride do sintranja v monoliten material. Za naknadno čiščenje in pridobivanje monokristalne oblike se uporablja consko taljenje.

Lastnosti

Fizično
Volfram je svetlo siva kovina, ki ima najvišja dokazana tališča in vrelišča (domneva se, da je seaborgij še bolj ognjevzdržen, vendar zaenkrat tega ni mogoče trdno trditi - življenjska doba seaborgija je zelo kratka).
Volfram je ena najtežjih, najtrših in najbolj ognjevzdržnih kovin. V svoji čisti obliki je srebrno bela kovina, podobna platini, pri temperaturi približno 1600 ° C se zlahka kuje in se lahko vleče v tanko nit.

Kemični
Valenca od 2 do 6. Najbolj stabilen je 6-valentni volfram. 3- in 2-valentne spojine volframa so nestabilne in nimajo praktičnega pomena.
Volfram ima visoko odpornost proti koroziji: pri sobni temperaturi se ne spremeni v zraku; pri vročih temperaturah počasi oksidira v volframov VI oksid; skoraj netopen v klorovodikovi, žveplovi in ​​fluorovodikovi kislini. V dušikovi kislini in vodki oksidira s površine. Raztopi se v mešanici dušikove in fluorovodikove kisline, pri čemer nastane volframova kislina. Od volframovih spojin so najpomembnejši: volframov trioksid ali volframov anhidrid, volframati, peroksidne spojine s splošno formulo Me 2 WO x, pa tudi spojine s halogeni, žveplom in ogljikom. Volframati so nagnjeni k tvorbi polimernih anionov, vključno s heteropolikompoundi z vključitvijo drugih prehodnih kovin.