Volfram är den mest eldfasta av metaller. Endast det icke-metalliska elementet kol har en högre smältpunkt, men det finns i flytande form endast vid höga tryck. Under standardförhållanden är volfram kemiskt resistent.

Namnets historia och ursprung

Namnet Wolframium överfördes till grundämnet från mineralet wolframit, känt redan på 1500-talet. kallas "vargskum" - lat. spuma lupi eller tyska. Wolf Rahm. Namnet berodde på det faktum att volfram, som åtföljde tennmalmer, störde smältningen av tenn och förvandlade det till slaggskum ("det slukade tenn som en varg som slukade ett får").

Fysiska egenskaper

Volfram är en glänsande ljusgrå metall som har de högsta beprövade smält- och kokpunkterna (man antar att seaborgium är ännu mer eldfast, men än så länge kan det inte sägas bestämt - livslängden för seaborgium är mycket kort). Smältpunkt - 3695 (3422 °C), kokar vid 5828 (5555 °C). Densiteten för ren volfram är 19,25 g/cm³. Den har paramagnetiska egenskaper (magnetisk känslighet 0,32⋅10 −9). Brinell hårdhet 488 kg/mm², elektrisk resistivitet vid 20 °C - 55⋅10 −9 Ohm m, vid 2700 °C - 904⋅10 −9 Ohm m. Ljudhastigheten i glödgat volfram är 4290 m/s.

Volfram är en av de tyngsta, hårdaste och mest eldfasta metallerna. I sin rena form är det en silvervit metall, liknande platina, vid en temperatur på cirka 1600 ° C är den lätt smidd och kan dras till en tunn tråd. Metallen är mycket stabil i vakuum.

Kemiska egenskaper

Reagerar med smälta alkalier i närvaro av oxidationsmedel:

Till en början fortskrider dessa reaktioner långsamt, men när de når 400 °C (500 °C för en reaktion som involverar syre), börjar volfram självupphettas och reaktionen fortskrider ganska våldsamt och producerar en stor mängd värme.

Det löser sig i en blandning av salpetersyra och fluorvätesyra och bildar hexafluorvolframsyra H2. Av volframföreningarna är de viktigaste: volframtrioxid eller volframanhydrid, volframater, peroxidföreningar med den allmänna formeln Me 2 WO X, samt föreningar med halogener, svavel och kol. Volframater är benägna att bilda polymeranjoner, inklusive heteropolyföreningar med inkluderandet av andra övergångsmetaller.

Ansökan

Den huvudsakliga användningen av volfram är som grund för eldfasta material inom metallurgi.

Volframmetall

Volframanslutningar

• För mekanisk bearbetning av metaller och icke-metalliska konstruktionsmaterial inom maskinteknik (svarvning, fräsning, hyvling, mejsling), brunnsborrning och inom gruvindustrin används hårda legeringar och kompositmaterial baserade på volframkarbid i stor utsträckning (till exempel win , bestående av WC-kristaller i en koboltmatris som ofta används i Ryssland - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4, samt blandningar av volframkarbid, titankarbid, tantalkarbid; kvaliteter för särskilt svåra bearbetningsförhållanden, till exempel mejsling och hyvling av smide av värmebeständigt stål och hammarborrning av starka material). Används ofta som legeringselement (ofta tillsammans med molybden) i stål och järnbaserade legeringar. Höglegerat stål, klassificerat som "höghastighet", med en märkning som börjar med bokstaven P, innehåller nästan alltid volfram.
• Volframsulfid WS 2 används som smörjmedel för hög temperatur (upp till 500 °C).

• Vissa volframföreningar används som katalysatorer och pigment.

• Enkristaller av volframat (bly, kadmium, kalciumvolframat) används som scintillationsdetektorer av röntgenstrålar och annan joniserande strålning inom kärnfysik och nuklearmedicin.

• Volframditellurid WTe 2 används för att omvandla termisk energi till elektrisk energi (termo-emf ca 57 μV/K).

Andra applikationer

Tungsten Market

Priserna för metallvolfram (grundämnesinnehåll på cirka 99 %) i slutet av 2010 var cirka 40-42 US-dollar per kilogram, i maj 2011 var de cirka 53-55 US-dollar per kilogram. Halvfabrikat från 58 USD (stavar) till 168 (tunn remsa). Under 2014 fluktuerade volframpriserna i intervallet från 55 till 57 USD.

Biologisk roll

Volfram spelar ingen betydande biologisk roll. Vissa arkebakterier och bakterier har enzymer som inkluderar volfram i sitt aktiva centrum. Det finns obligatoriska volframberoende former av hypertermofila arkebakterier som lever runt hydrotermiska öppningar i djuphavet. Närvaron av volfram i enzymer kan betraktas som en fysiologisk kvarleva från tidiga Archaea - det finns förslag på att volfram spelade en roll i de tidiga stadierna av livets ursprung.

Naturligt volfram består av en blandning av fem isotoper (180 W - 0,12(1)%, 182 W - 26,50(16)%, 183 W - 14,31(4)%, 184 W - 30,64(2) % och 186 W - 28,43 (19) %). Den extremt svaga radioaktiviteten hos naturlig volfram upptäcktes (cirka två sönderfall per gram grundämne per år), på grund av α-aktiviteten på 180 W, som har en halveringstid på 1,8⋅10 18 år.

Anteckningar

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. Grundämnenas atomvikter 2011 (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - Vol. 85, nr. 5. - P. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Volfram: fysikaliska egenskaper(engelska). WebElements. Hämtad 17 augusti 2013.

Volfram- den mest eldfasta av metaller. Endast det icke-metalliska elementet, kol, har en högre smältpunkt. Under standardförhållanden är den kemiskt resistent. Namnet Wolframium överfördes till grundämnet från mineralet wolframit, känt redan på 1500-talet. kallas lat. Spuma lupi (”vargskum”) eller tyska. Wolf Rahm ("vargkräm", "vargkräm"). Namnet berodde på det faktum att volfram, som åtföljde tennmalmer, störde smältningen av tenn och förvandlade det till skum av slagg ("tenn slukar som en varg som slukar ett får").

Se även:

STRUKTURERA

I en kroppscentrerad kubisk volframcell är atomerna belägna vid hörnen och i cellens centrum, d.v.s. Det finns två atomer per cell. Bcc-strukturen är inte den närmaste packningen av atomer. Kompakthetskoefficienten är 0,68. Volframrymdgrupp Im3m.

EGENSKAPER

Volfram är en glänsande ljusgrå metall som har de högsta beprövade smält- och kokpunkterna (man antar att seaborgium är ännu mer eldfast, men än så länge kan det inte sägas bestämt - livslängden för seaborgium är mycket kort). Smältpunkt - 3695 K (3422 °C), kokar vid 5828 K (5555 °C). Densiteten för ren volfram är 19,25 g/cm³. Den har paramagnetiska egenskaper (magnetisk känslighet 0,32·10−9). Brinell hårdhet 488 kg/mm², elektrisk resistivitet vid 20 °C - 55·10−9 Ohm·m, vid 2700 °C - 904·10−9 Ohm·m. Ljudhastigheten i glödgat volfram är 4290 m/s. Är paramagnetisk.

Volfram är en av de tyngsta, hårdaste och mest eldfasta metallerna. I sin rena form är det en silvervit metall, liknande platina, vid en temperatur på cirka 1600 ° C är den lätt smidd och kan dras till en tunn tråd.

RESERVER OCH PRODUKTION

Volfram Clarke i jordskorpan är (enligt Vinogradov) 1,3 g/t (0,00013 % av innehållet i jordskorpan). Dess genomsnittliga innehåll i stenar, g/t: ultrabasiskt - 0,1, basiskt - 0,7, mellanliggande - 1,2, surt - 1,9.

Processen för att erhålla volfram går genom understeget av separation av trioxid WO 3 från malmkoncentrat och efterföljande reduktion till metallpulver med väte vid en temperatur av cirka 700 °C. På grund av volframs höga smältpunkt används pulvermetallurgiska metoder för att erhålla en kompakt form: det resulterande pulvret pressas, sintras i en väteatmosfär vid en temperatur av 1200-1300 °C, sedan passerar en elektrisk ström genom det. Metallen värms upp till 3000 °C och sintring sker till ett monolitiskt material. För efterföljande rening och erhållande av en enkristallin form används zonsmältning.

URSPRUNG

Volfram förekommer i naturen huvudsakligen i form av oxiderade komplexa föreningar bildade av volframtrioxid WO 3 med oxider av järn och mangan eller kalcium, och ibland bly, koppar, torium och sällsynta jordartsmetaller. Wolframit (järn- och manganvolframat nFeWO 4 * mMnWO 4 - ferberit respektive hübnerit) och scheelite (kalciumvolframat CaWO 4) är av industriell betydelse. Volframmineraler är vanligtvis inbäddade i granitbergarter, så den genomsnittliga volframkoncentrationen är 1-2%.

Kazakstan, Kina, Kanada och USA har de största reserverna; fyndigheter är också kända i Bolivia, Portugal, Ryssland, Uzbekistan och Sydkorea. Världens volframproduktion är 49-50 tusen ton per år, inklusive 41 i Kina, 3,5 i Ryssland; Kazakstan 0,7, Österrike 0,5. Huvudexportörer av volfram: Kina, Sydkorea, Österrike. Huvudimportörer: USA, Japan, Tyskland, Storbritannien.
Det finns också volframfyndigheter i Armenien och andra länder.

ANSÖKAN

Volframets eldfasthet och duktilitet gör den oumbärlig för glödtrådar i belysningsarmaturer, såväl som i bildrör och andra vakuumrör.
På grund av sin höga densitet är volfram grunden för tunga legeringar som används för motvikter, pansargenomträngande kärnor av subkaliber och svepfenade artillerigranater, pansargenomträngande kulkärnor och höghastighetsgyroskoprotorer för att stabilisera flygningen av ballistiska missiler (upp till 180 tusen rpm).

Volfram används som elektroder för argonbågsvetsning. Legeringar som innehåller volfram kännetecknas av värmebeständighet, syrabeständighet, hårdhet och nötningsbeständighet. De används för att tillverka kirurgiska instrument (amaloylegering), stridsvagnspansar, granater av torpeder och granater, de viktigaste delarna av flygplan och motorer och behållare för förvaring av radioaktiva ämnen. Volfram är en viktig komponent i de bästa kvaliteterna av verktygsstål. Volfram används i högtemperaturvakuummotståndsugnar som värmeelement. En legering av volfram och rhenium används i sådana ugnar som ett termoelement.

För mekanisk bearbetning av metaller och icke-metalliska konstruktionsmaterial inom maskinteknik (svarvning, fräsning, hyvling, mejsling), brunnsborrning och inom gruvindustrin används hårda legeringar och kompositmaterial baserade på volframkarbid i stor utsträckning (till exempel pobedit , bestående av WC-kristaller i en koboltmatris som ofta används i Ryssland - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4, samt blandningar av volframkarbid, titankarbid, tantalkarbid; kvaliteter för särskilt svåra bearbetningsförhållanden, till exempel mejsling och hyvling av smide av värmebeständigt stål och hammarborrning av starka material). Används ofta som legeringselement (ofta tillsammans med molybden) i stål och järnbaserade legeringar. Höglegerat stål, klassificerat som "höghastighet", med en märkning som börjar med bokstaven P, innehåller nästan alltid volfram. (P18, P6M5. från snabb - snabb, hastighet).

Volframsulfid WS 2 används som smörjmedel för hög temperatur (upp till 500 °C). Vissa volframföreningar används som katalysatorer och pigment. Volframatenkristaller (bly, kadmium, kalciumvolframater) används som scintillationsdetektorer av röntgenstrålar och annan joniserande strålning inom kärnfysik och nuklearmedicin.

Volframditellurid WTe 2 används för att omvandla termisk energi till elektrisk energi (termo-emf ca 57 μV/K). Den konstgjorda radionukliden 185 W används som radioaktivt spårämne i ämnesforskning. Stabil 184 W används som en komponent i uran-235-legeringar som används i fastfas kärnraketmotorer eftersom det är den enda vanliga volframisotopen som har ett lågt termiskt neutroninfångningstvärsnitt (ca 2 barn).

Tungsten - W

KLASSIFICERING

Introduktion

Betydelsen av sällsynta beståndsdelar inom vetenskap och teknik ökar för varje år, och gränsen mellan sällsynta och icke-sällsynta beståndsdelar suddas ut alltmer. En modern analytisk kemist måste allt oftare ta itu med bestämning av volfram, molybden, vanadin, titan, zirkonium och andra sällsynta element.

Analys av en blandning av alla element är ett extremt sällsynt fall.

De många kombinationer av sällsynta och icke-sällsynta grundämnen som finns i mineral är så komplexa att analys kräver omfattande erfarenhet och kunskap om sällsynta grundämnens kemi.

För att separera grundämnen i grupper eller för att isolera ett element används inte bara utfällningsreaktioner utan även andra metoder, såsom: extraktion av föreningar med organiska lösningsmedel, destillation av flyktiga föreningar, elektrolys, etc.

På grund av svårigheten att separera och bestämma vissa sällsynta grundämnen med kemiska metoder, görs dessa bestämningar med fysikaliska metoder (spektrala, självlysande, etc.).

När mycket små mängder spårämnen upptäcks används kemiska anrikningsmetoder, baserade på att samutfällningen av grundämnet bestäms med ett annat speciellt utvalt grundämne - "bäraren". Bärarelementen är valda på ett sådant sätt att de inte stör analysens vidare förlopp.

En av de viktigaste sällsynta grundämnena är volfram. I detta dokument vill vi överväga några frågor relaterade till kvalitativ detektering av volfram.

Historia om upptäckten av volfram

Ordet "volfram" fanns långt innan upptäckten av denna metall. Till och med den tyske läkaren och metallurgen Georgius Agricola (1494-1555) kallade vissa metaller för volfram. Ordet "volfram" hade många nyanser av betydelse; det betydde i synnerhet både "vargsaliv" och "vargskum", dvs. skum i munnen på en arg varg. Metallurger från 1300- och 1500-talen märkte att när man smälter tenn orsakar en blandning av något mineral betydande förluster av metall, vilket gör det "till skum" - till slagg. Den skadliga föroreningen var mineralet wolframit (Mn, Fe)WO4, som till utseende liknar tennmalm - kassiterit (SnO2). Medeltida metallurger kallade wolframit "volfram" och sa att "den stjäl och slukar tenn, som en varg ett får."

Volfram erhölls först av de spanska kemisterna de Elujar bröderna 1783. Ännu tidigare - 1781. - Den svenska kemisten Scheele isolerade volframtrioxid WO3 från ett mineral med sammansättningen CaWO4, som senare blev känd som "scheelit". Därför kallades volfram sheelium länge.

I England, Frankrike och USA kallas volfram på olika sätt - wolfram, vilket betyder "tung sten" på svenska. I Ryssland på 1800-talet kallades volfram "tistel".

Position i det periodiska systemet för kemiska grundämnen

Volfram är ett element i grupp VI i det periodiska systemet av kemiska element, dess serienummer är 74, atommassan är 183,85.

Naturligt volfram består av en blandning av stabila isotoper med massor:

Radioaktiva isotoper med massor från 174 till 188 är också kända för volfram.

Fysikalisk-kemiska egenskaper hos volfram och dess tillämpning

volfram kemisk kvalitativ detektion

Ren metall volfram är en silver-vit metall, som till utseendet liknar stål, med ett kroppscentrerat kubiskt kristallgitter; i pulverform - mörkgrå till färgen.

Fysiska konstanter för volfram:

Smältpunkt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3380-3430oC

Kokpunkt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5900oC

Densitet (vid 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,19,3 g/cm3

Specifik värmekapacitet (vid 20 oC) . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,032 kal/g* oC

Värme av fusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,44 kal/g

Förångningsvärme. . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . .1,83 kal/g

Ångtrycket för volfram anges i tabell 1 (se bilaga).

Volfram har den högsta smältpunkten och lägsta ångtrycket av någon metall. Volframtråd har den högsta draghållfastheten och sträckgränsen upp till 420 kg/mm2.

Idag används volfram i stor utsträckning inom vetenskap och teknik. Det används för legering av stål, som grund för superhårda legeringar, som en komponent av värmebeständiga legeringar för flyg- och raketteknik, för tillverkning av katoder av elektriska vakuumanordningar och glödtrådar av glödlampor. Volframlegeringar har hög värmebeständighet (vid 16500C är den slutliga hållfastheten 175-253 MPa), men de är spröda och över 6000C oxiderar de intensivt i luft (utan en skyddande beläggning kan de endast användas i ett vakuum och en reducerande eller neutral atmosfär). De absorberar joniserande strålning bra. De används för tillverkning av värmeelement, värmesköldar, behållare för lagring av radioaktiva läkemedel, termiska strålare, termoelementelektroder som används för att mäta temperaturer upp till 25000C (legeringar med rhenium).

Kemiska egenskaper

Volfram är en av de mest korrosionsbeständiga metallerna. Vid normala temperaturer är den resistent mot vatten och luft, vid temperaturer på 400-500 oC oxiderar den märkbart, vid högre temperaturer oxiderar den intensivt och bildar gul volframtrioxid. Det interagerar inte med väte ens vid mycket höga temperaturer, det interagerar med kväve vid temperaturer över 2000 oC och bildar nitrid WN2. Fast kol vid 1100-1200 oC reagerar med volfram och bildar karbider WC och W2C. I kylan har svavelsyra, saltsyra, salpetersyra, fluorvätesyra och regenvatten ingen effekt på volfram. Vid en temperatur på 100 oC interagerar volfram inte med fluorvätesyra, interagerar svagt med salt- och svavelsyror och reagerar snabbare med salpetersyra och regenvatten. Löser sig snabbt i en blandning av fluorvätesyra och salpetersyra. Alkalilösningar i kyla har ingen effekt på volfram; smälta alkalier i närvaro av luft eller i närvaro av oxidationsmedel (som nitrater, klorater, blydioxid) löser intensivt volfram och bildar salter.

Fördelningen av elektroner i en volframatom är: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 5d4 6s2. Volframjoniseringspotentialer: I1=7,98eV; I2=17,7 eV. Atomradie rme=1,40Ao.

Joniska radier:

I föreningar uppvisar volfram oxidationstillstånd +2, +3, +4, +5, +6. I högre oxidationstillstånd har volfram sura egenskaper, i lägre tillstånd har det grundläggande egenskaper. Föreningar med oxidationstillstånd +2, +3 är instabila. Divalent volfram är endast känd i form av halogenider. Stabila komplexa cyanider har isolerats från volfram(IV)-föreningar i fast form. Volfram(V)- och (VI)-föreningar är av största praktiska betydelse vid analys.

Volframens beteende i lösningar är komplext, särskilt i sura, på grund av frånvaron av enkla föreningar. Av betydande betydelse i den analytiska kemin av volfram är dess stora tendens att bilda komplex. På grund av det faktum att i komplexa föreningar de individuella egenskaperna hos enskilda element framträder tydligare än i enkla, används komplexbildning av volfram i stor utsträckning vid bestämning i närvaro av element med liknande egenskaper.

Volfram(II)- och (III)-föreningar är starka reduktionsmedel. oxidationsförmågan hos volfram(V)-föreningar är svag.

Termodynamiska data för volfram och dess föreningar ges i tabell 2 (se bilaga)

Fram till 40-talet av 1900-talet utvecklades den analytiska kemin för volfram tillsammans med den analytiska kemin för molybden, och den förra kännetecknades av gravimetriska bestämningsmetoder. Under de senaste åren har kemin av volframkoordinationsföreningar framgångsrikt studerats, av vilka några framgångsrikt används i analytisk kemi för bestämning av volfram med fysikaliska och fysikaliskkemiska metoder.

Likheten mellan egenskaperna hos volfram och molybden förklarar svårigheten med deras separation och bestämning i närvaro av varandra. Skillnaden i fördelningen av valenselektroner och fenomenet med lantanidkontraktion som upplevs av volframens elektronskal leder till skillnader i vissa av de kemiska egenskaperna hos dessa element. Till exempel är tendensen hos vattenhaltiga lösningar av volfram(VI) att polymerisera och hydrolysera i närvaro av mineralsyror starkare än molybden(VI). Volfram är svårare att återställa till vissa lägre oxidationstillstånd, vars stabilisering, till skillnad från molybden, är komplex och inte alltid framgångsrik.

Högkvalitativ volframdetektering

Volframkemin är extremt komplex. Med ett variabelt oxidationstillstånd bildar detta element ett stort antal föreningar. Här kommer vi att överväga egenskaperna hos endast de volframföreningar som den bildar när dess legeringar löses i syror. Eftersom koncentrerad salpetersyra blandad med 2N används för att lösa dessa legeringar. svavelsyra eller aqua regia, volfram går in i sitt högsta oxidationstillstånd +6. Därför kommer vi att fokusera på egenskaperna hos volfram(VI)-föreningar.

Partiella reaktioner av WO42-jonen:

1. Syror. När lösningar av volframat utsätts för koncentrerade mineralsyror, såsom saltsyra, fälls en vit fällning av volframsyra ut:

W042-+2H++H2O = W03*2 H2O.

Vid kokning förvandlas WO3*2 H2O till gult WO3* H2O. Volframsyra är olöslig i koncentrerade syror (till skillnad från MoO3*H2O). Reaktionen av dess bildning används för att separera WO42- från andra joner.

2. Svavelväte H2S i en sur lösning fäller inte ut WO42-.

3. Ammoniumsulfid (NH4)2S bildar vattenlösliga tiosalter med volframater, till exempel:

W042- + 8NH4+ +4S2-+ 4 H2O = WS42- + 8NH4OH.

Vid försurning sönderdelas tiosal och bildar en ljusbrun fällning WS3.

4. Återvinning av WO42-. En volframatlösning surgjord med salt- eller svavelsyra behandlas med zinkmetall. Den initialt bildade fällningen av volframsyra blir blå på grund av bildandet av produkter med variabel sammansättning som innehåller volfram(VI) och (V) föreningar:

Zn + 2WO42-+6H+ = W205+Zn2++3H2O.

Samma förening erhålls genom att ersätta zink med en lösning av tenn(II)klorid.

I analysmetoden för vätesulfid klassificeras volfram som en undergrupp av arsenik; den bildar emellertid inte sulfid under verkan av vätesulfid i en sur miljö, utan bildar den endast under verkan av ammonium- och alkalimetallsulfider eller vätesulfid i en alkalisk miljö; löser sig i överskott av sulfid för att bilda ett tiosalt:

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

När lösningar av tiosalter surgörs fälls ljusbrun volframsulfid ut:

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

löses i överskott av saltsyra. Men WO42-jonen fälls ut under inverkan av saltsyra i form av svårlöslig volframsyra tillsammans med silvergruppen (Ag+, Hg22+, Tl(I), Pb2+) och separeras därmed från de flesta katjoner.

I det vätesulfatfria analysschemat föreslås även volfram isoleras i form av volframsyra genom inverkan av saltsyra; tillsammans med den fälls följande joner ut i form av klorider: Ag+, Hg22+, Tl (I), Pb2+. Den systematiska utvecklingen av analysen av katjoner i närvaro av volfram anges i tabell 3 (se bilaga).

Kvalitativ analys av volfram är mycket dåligt utvecklad. Utfällningen av svårlöslig volframsyra genom inverkan av mineralsyror på volframater används huvudsakligen; Under dessa förhållanden fälls kiselsyra ut tillsammans med volframsyra. Volfram separeras från den senare genom att behandla fällningen med ammoniak och återfinns sedan i filtratet. Av de oorganiska reagensen används oftast alkalimetall- och ammoniumtiocyanater i närvaro av titan(III)- och tenn(II)-reduktionsmedel av organiska reagenser, toluen-3,4-ditiol. Det är troligt att reagenser som rekommenderas för fotometrisk bestämning av volfram kan användas för detektion: de är känsliga och ganska tillförlitliga, särskilt efter separation av volfram, till exempel genom syrahydrolys. De reagenser som rekommenderas för gravimetrisk bestämning av volfram är till liten användning för dess detektion, eftersom de bildar okarakteristiska avlagringar med volfram.

Korenman föreslog att detektera volfram med ammoniumklorid: färglösa kristaller av ammoniumvolframat är formade som diamanter och stavar. Känslighet 0,15 µg volfram i en droppe lösning, maximal utspädning 1:4 * 104. Detektionen störs inte av klorider, sulfater, hundrafaldiga mängder molybdater och trettiofaldiga mängder vanadat.

Rhodanidmetoden gör det möjligt att med droppmetoden detektera 0,05-1% volframtrioxid WO3 i malmer och 10-4% volfram i bergarter.

Droppdetektering av volfram i malmer. Detekteringen av 0,05-1 % volframtrioxid störs inte av 10 % molybden och vanadin; 5 % krom; 2% vardera av arsenik och antimon, men det rekommenderas att separera vanadin och krom.

Cirka 5 mg av provet, malet till pulver, är smält med? 20 mg natriumhydroxid, ca 3 mg natriumperoxid tillsätts till smältan och smälts igen. Den gula färgen på smältan indikerar närvaron av krom. Några droppar vatten tillsätts till smältan, värms upp, överförs till en porslinsdegel och surgörs med saltsyra. Lösningen indunstas i vattenbad nästan till torrhet, återstoden fuktas med saltsyra, späds med vatten och filtreras. Filterkakan behandlas med en het ammoniaklösning (1:1), tvättas med varmt vatten, filtratet och tvättvattnet kombineras och en droppe av reagenslösningen tillsätts (30 g kaliumtiocyanat i 100 ml vatten), indunstas till en liten volym, 1-2 droppar koncentrerad saltsyra tillsätts syra, 1 droppe 10% lösning av tenn(II)klorid och 1 droppe 0,5% lösning av titan(III)klorid i saltsyra (1:1) ). I närvaro av volfram uppträder en gul färg.

Detektering av volfram i malmer och bergarter. Detektion?1 10-4% volfram störs av molybden, selen, tellur, stora mängder järn, vanadin, krom och kiseldioxid. Sulfidprover bränns och krossas ytterligare efter bränningen.

0,5 g finmalt ämne behandlas i 30 minuter i ett provrör eller mikroglas med 2 ml saltsyra under uppvärmning i vattenbad. Om arsenik är närvarande, avlägsnas det genom inverkan av hydrazin i närvaro av kaliumbromid, varvid vätskan förångas efter att reagenserna införts till halva den ursprungliga volymen. Återstoden löses i två volymer vatten, lösningen filtreras genom en bomullstuss och tvättas med 1-2 ml vatten. Filtratet och tvättvattnet indunstas till torrhet, löses i 1-2 droppar vatten, en 25% lösning av kaliumhydroxid tillsätts droppvis tills järnhydroxiden är helt utfälld, 3 droppar av en mättad lösning av ammoniumtiocyanat tillsätts, omrörs och en 40% lösning av tenn(II)klorid tillsätts tills den försvinner röd. I närvaro av volfram uppträder en gulgrön färg.

För att öka känsligheten för volframdetektering till 0,01 μg, rekommenderas att utföra reaktionen på anjonhartskorn. Detektion störs inte av 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-, citrat och tartrat. Pd, Pt, Ag, Au, Hg, As, Se, Te stör.

I närvaro av molybden surgörs lösningen med svavelsyra till en koncentration av 1-2M, molybden extraheras två gånger med en blandning av lika volymer acetylaceton och kloroform, vattenskiktet filtreras, indunstas till en liten volym, salpetersyra införs för att förstöra organiska ämnen, och natriumhydroxid tillsätts till en koncentration av 0,01M. Lösningen placeras på en vit kakelplatta, flera korn av Dauex-1-x-1 eller 1-x-2 anjonbytarharts tillsätts, efter några minuter 1 droppe av en 10% lösning av tenn(II)klorid i koncentrerad saltsyra och en 3% lösning av ammoniumtiocyanat tillsätts. I närvaro av volfram blir kornet grönaktigt. Det rekommenderas att undersöka kornet i mikroskop under lysrörsbelysning.

Droppdetektering av volfram i stål. Kullberg föreslår en reaktion baserad på förmågan hos peroxotolframsyra, bildad genom inverkan av väteperoxid på volframsyra, att färga en ättiksyralösning av bensidin i en orange-röd-brun färg. Den resulterande föreningen är resistent mot väteperoxid.

En droppe av en syrablandning (1 del 30% svavelsyra och 1 del koncentrerad salpetersyra) placeras på den rengjorda stålytan. Efter 2-3 minuter, tillsätt ett stort överskott av natriumperoxid, blanda och tillsätt en 10% ammoniaklösning droppe för droppe tills kokningen upphör. En del av sedimentet fångas upp med en bit filterpapper och 2-3 droppar av en nyberedd 1% lösning av bensidin i isättika placeras på den. I närvaro av volfram uppträder en orange-röd-brun färg.

I stål kan volfram detekteras av ditiol; molybden, zirkonium, koppar och andra stålkomponenter stör inte.

Ett 0,5-0,6 g stålprov löses i 10 ml 6 M saltsyra. En del av lösningen upphettas med tenn(II)klorid för att reducera molybden(VI) till molybden(III) och en metanollösning av ditiol tillsätts. I närvaro av volfram uppträder en blågrön färg.

Vid användning av rhodamine C är detektionskänsligheten för volfram 0,001-0,0005 mg i 1 droppe lösning. Det rekommenderas att isolera volframsyra H2WO4, sedan lösa upp den i natriumhydroxid och detektera volfram i en lätt sur miljö. Detektion utan volframseparation störs av många joner, inklusive I-, Br-, SCN-, Cr2O72-, S2O82-, MnO4-, ClO4-, S2O32- anjoner.

Rhodamine C rekommenderas för detektering av volfram på papperskromatogram; för att göra detta sprayas de med en 0,025 % lösning av rhodamin C i 1 M svavelsyra och en 20 % lösning av kaliumbromid. Närvaron av volfram kan identifieras av fläckens färg eller luminescens.

När den utsätts för katod eller ultravioletta strålar, luminescerar scheelite intensivt med blått ljus.

Egenskaper av volfram

Volfram- det är metall. Det finns inte i havsvatten, inte i luften, och i jordskorpan är det bara 0,0055%. Det är så volfram, element, står på 74:e plats i. Den "öppnades" för industrin av världsutställningen i den franska huvudstaden. Det ägde rum år 1900. Utställningen visade volfram stål.

Kompositionen var så hård att den kunde skära av vilket material som helst. förblev "oövervinnerlig" även vid temperaturer på tusentals grader, varför den kallades rödbeständig. Tillverkare från olika länder som besökte utställningen antog utvecklingen. Tillverkningen av legerat stål har fått en global skala.

Intressant nog upptäcktes själva elementet redan på 1700-talet. 1781 gjorde svensken Scheeler experiment med mineralet volfram. Kemisten bestämde sig för att placera den i salpetersyra. I nedbrytningsprodukterna upptäckte forskaren en okänd grå metall med en silverfärgad nyans. Mineralet som experiment utfördes på döptes senare om till scheelite och det nya grundämnet kallas volfram.

Det tog dock mycket tid att studera dess egenskaper, så värdig användning av metallen hittades mycket senare. Namnet valdes direkt. Ordet volfram funnits tidigare. Spanjorerna kallade detta ett av de mineraler som finns i landets fyndigheter.

I stenens sammansättning ingick faktiskt element nr 74. Externt är metallen porös, som om den är skummad. Därför kom en annan analogi väl till pass. På tyska betyder volfram bokstavligen "vargskum".

Metallens smältpunkt konkurrerar med väte, som är det mest temperaturbeständiga grundämnet. Installera därför volfram mjukgörande index Det kunde de inte på hundra år. Det fanns inga ugnar som kunde värma upp till flera tusen grader.

När "fördelarna" med det silvergrå elementet "sågs igenom" började de bryta det i industriell skala. Till utställningen 1900 utvanns metallen på gammaldags vis med salpetersyra. Men volfram bryts fortfarande på detta sätt.

Volframbrytning

Oftast erhålls trioxidämnet först från malmavfall. Den bearbetas i 700 grader, vilket ger ren metall i form av damm. För att mjuka upp partiklarna måste man tillgripa väte. I den volfram smälts ner vid tre tusen grader Celsius.

Legeringen används för fräsar, rörskärare och fräsar. för metallbearbetning med använder volframöka noggrannheten i tillverkningen av delar. Vid exponering för metallytor är friktionen hög, vilket gör att arbetsplanen blir mycket varma. Skär- och polermaskiner utan element nr 74 kan själva smälta. Detta gör snittet felaktigt och ofullkomligt.

Volfram är inte bara svårt att smälta, utan också svårt att bearbeta. På hårdhetsskalan upptar metallen den nionde positionen. Korund har samma antal punkter, vars smulor används för att göra till exempel sandpapper. Bara diamant är hårdare. Därför bearbetas volfram med dess hjälp.

Tillämpningar av volfram

Det 74:e elementets "fasthet" lockar. Produkter gjorda av legeringar med grå-silver metall kan inte repas, böjas eller gå sönder, om du naturligtvis inte repar dem på ytan eller med samma diamanter.

Volframsmycken har en annan obestridlig fördel. De orsakar inga allergiska reaktioner, till skillnad från guld, silver, platina och, ännu mer, deras legeringar med eller. För smycken används volframkarbid, det vill säga dess förening med kol.

Det är erkänt som den hårdaste legeringen i mänsklighetens historia. Dess polerade yta reflekterar ljuset perfekt. Juvelerare kallar det "grå spegel".

Förresten, smycken mästare uppmärksammade volfram efter att kärnorna av kulor, skal och plattor för kroppsrustning började tillverkas av detta ämne i mitten av 1900-talet.

Kundklagomål om bräckligheten hos silversmycken av hög kvalitet tvingade juvelerare att komma ihåg det nya elementet och försöka tillämpa det i sin bransch. Dessutom började priserna fluktuera. Volfram har blivit ett alternativ till den gula metallen, som inte längre uppfattas som en investeringspost.

Att vara en ädelmetall, volfram kostnader mycket pengar. Per kilo begär de minst 50 dollar på grossistmarknaden. Världsindustrin spenderar 30 tusen ton av element nr 74 per år. Mer än 90 % absorberas av den metallurgiska industrin.

Endast gjord av volfram behållare för förvaring av kärnavfall. Metall överför inte destruktiva strålar. Det sällsynta elementet läggs till legeringar för tillverkning av kirurgiska instrument.

Det som inte används för metallurgiska ändamål tas av den kemiska industrin. Volframföreningar med fosfor är till exempel grunden för lacker och färger. De kollapsar inte eller bleknar av solljus.

A natriumvolframatlösning motståndskraftig mot fukt och eld. Det blir tydligt vilka vattentäta och brandsäkra tyger för dykar- och brandmansdräkter som är impregnerade med.

Volframavlagringar

Det finns flera volframfyndigheter i Ryssland. De finns i Altai, Fjärran Östern, Norra Kaukasus, Chukotka och Buryatia. Utanför landet bryts metallen i Australien, USA, Bolivia, Portugal, Sydkorea och Kina.

I det himmelska riket finns det till och med en legend om en ung upptäcktsresande som kom till Kina för att leta efter en plåtsten. Studenten bosatte sig i ett av husen i Peking.

Efter en fruktlös sökning älskade killen att lyssna på berättelserna om ägarens dotter. En kväll berättade hon om de mörka stenarna som kaminen byggdes av. Det visade sig att blocken föll från klippan in på byggnadens bakgård. Så studenten hittade det inte, men han hittade wolfram.

Med atomnummer 74 i det periodiska systemet, betecknat med symbolen W (latin: Wolframium), är det en solid grå övergångsmetall. Huvudapplikationen är som grund för eldfasta material inom metallurgi. Extremt eldfast, kemiskt resistent under standardförhållanden.

Namnets historia och ursprung

Namnet Wolframium överfördes till grundämnet från mineralet wolframit, känt redan på 1500-talet. kallas "vargskum" - "Spuma lupi" på latin, eller "Wolf Rahm" på tyska. Namnet berodde på det faktum att volfram, som åtföljde tennmalmer, störde smältningen av tenn och förvandlade det till skum av slagg ("tenn slukar som en varg som slukar ett får").
För närvarande, i USA, Storbritannien och Frankrike, används namnet "tungsten" (svenska: tung sten - "tung sten") för volfram.
År 1781 fick den berömda svenska kemisten Scheele, som behandlade mineralet scheelite med salpetersyra, en gul "tung sten". År 1783 rapporterade de spanska kemisterna, bröderna Eluard, att de erhöll gul oxid av en ny metall, löslig i ammoniak, från det sachsiska mineralet wolframit. Dessutom var en av bröderna, Fausto, i Sverige 1781 och kommunicerade med Scheele. Scheele gjorde inte anspråk på upptäckten av volfram, och bröderna Eluard insisterade inte på deras prioritet.

Mottagande

Processen att erhålla volfram går genom understeget av separation av trioxid WO 3 från malmkoncentrat och efterföljande reduktion till metallpulver med väte vid en temperatur av ca. 700°C. På grund av volframs höga smältpunkt används pulvermetallurgiska metoder för att erhålla en kompakt form: det resulterande pulvret pressas, sintras i en väteatmosfär vid en temperatur av 1200-1300 °C, sedan passerar en elektrisk ström genom det. Metallen värms upp till 3000 °C och sintring sker till ett monolitiskt material. För efterföljande rening och erhållande av en enkristallin form används zonsmältning.

Egenskaper

Fysisk
Volfram är en ljusgrå metall som har de högsta beprövade smält- och kokpunkterna (man antar att seaborgium är ännu mer eldfast, men än så länge kan det inte sägas bestämt - livslängden för seaborgium är mycket kort).
Volfram är en av de tyngsta, hårdaste och mest eldfasta metallerna. I sin rena form är det en silvervit metall, liknande platina, vid en temperatur på cirka 1600 ° C är den lätt smidd och kan dras till en tunn tråd.

Kemisk
Valens från 2 till 6. Den mest stabila är 6-valent volfram. 3- och 2-valenta volframföreningar är instabila och har ingen praktisk betydelse.
Volfram har hög korrosionsbeständighet: vid rumstemperatur förändras det inte i luften; vid glödheta temperaturer oxiderar den långsamt till volfram VI-oxid; nästan olösligt i salt-, svavel- och fluorvätesyra. I salpetersyra och aqua regia oxiderar den från ytan. Det löser sig i en blandning av salpetersyra och fluorvätesyra och bildar volframsyra. Av volframföreningarna är de viktigaste: volframtrioxid eller volframanhydrid, volframater, peroxidföreningar med den allmänna formeln Me 2 WO x, samt föreningar med halogener, svavel och kol. Tungstater är benägna att bilda polymeranjoner, inklusive heteropolyföreningar med inkluderandet av andra övergångsmetaller.