Wolfram - was ist das? Der Grad der Oxidation von Wolfram. Anwendungsfelder von Wolfram

Wolfram – das Chemische Element, dessen Ordnungszahl ist gleich 74. Dieses Schwermetall von stahlgrauen bis weiße Farbe, mit hoher Festigkeit, wodurch es in vielen Fällen einfach unersetzlich. Der Schmelzpunkt bei ihm höher als bei jedem anderen Metall, und deshalb wird es als Fäden in Glühlampen und Heizelemente in elektrischen öfen (Z. B. Zirkonium-Legierung-Wolfram). Die Chemie des Elements ermöglicht den Einsatz als Katalysator. Eine außergewöhnliche Härte macht es geeignet für den Einsatz in der „High-Speed-Stahl», die ermöglicht das schneiden von Materialien mit höherer Geschwindigkeit als die Kohlenstoffstähle, und in warmfesten Superlegierungen. Hartmetall, Verbindung Element mit Kohlenstoff, ist eines der härtesten bekannten Stoffe und wird für die Herstellung von Fräs-und drehwerkzeugen. Вольфраматы Calcium und Magnesium weit verbreitet in Leuchtstoffröhren, und die Oxide von Wolfram – in der keramischen Farben und Glasuren.

Die Geschichte der Entdeckung

Die Hypothese über die Existenz dieses chemischen Elements es wurde zum ersten mal im Jahr 1779 Peter Wolf, als er untersuchte das Mineral вольфрамит und kam zu dem Schluss, dass es muss eine neue Substanz. 1781 Carl Wilhelm Scheele, dass der тунгстенита erhalten werden kann, neue Säure. Scheele und Торберн Bergman vorgeschlagen, die erwägen, eine neue Metall durch die Wiederherstellung dieser Säure, die den Titel тунгстеновой. Im Jahr 1783 zwei Brüder José und Fausto Эльгуяр, fanden in вольфрамите Säure, die identisch mit тунгстеновой. Im selben Jahr gelang es den Brüdern markieren Sie aus Wolfram mit Holzkohle.

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Während des Zweiten Weltkriegs das Chemische Element spielte eine große Rolle. Die Widerstandsfähigkeit des Metalls gegen hohe Temperaturen sowie Extreme Festigkeit seiner Legierungen machte Wolfram wichtigste Rohstoff für die Rüstungsindustrie. Die Konfliktparteien Druck auf Portugal als auf die wichtigste Quelle Wolframit in Europa.

Verbleib in der Natur

Element In der Natur tritt in вольфрамите (FeWO₄/MnWO₄), шеелите (CaWO₄), ферберите und гюбнерите. Wichtige Lagerstätten dieser Bodenschätze gefunden werden in den USA in Kalifornien und Colorado, in Bolivien, China, Südkorea, Russland und Portugal. In China konzentriert sich etwa 75 % der Weltproduktion von Wolfram. Das Metall wird durch die Wiederherstellung seines Oxids mit Wasserstoff oder Kohlenstoff.

Die Weltweiten Vorräte werden auf 7 Mio. T. es wird davon Ausgegangen, dass 30 % von Ihnen ü vorkommen an Wolframit und 70 % ü scheelit. Zu diesem Zeitpunkt ist Ihre Entwicklung wirtschaftlich nicht rentabel. Bei dem derzeitigen Niveau des Verbrauchs dieser Reserven nur auf 140 Jahre. Andere wertvolle Quelle von Wolfram Metallrecycling ist.

Hauptmerkmale

Wolfram ü chemisches Element, das klassifiziert als übergangsmetall. Sein Symbol W kommt vom lateinischen Wort wolframium. Im Periodensystem, ist es in der Gruppe VI zwischen Tantal und Rhenium.

Wolfram In reiner Form – es ist ein festes Material, dessen Farbe variiert von Grau -, Stahl-bis zu zinn-weiß. Mit Verunreinigungen Metall wird brüchig und schwer mit ihm zu arbeiten, aber wenn nicht, es kann geschnitten werden mit einer Säge. Darüber hinaus kann es Schmieden, das Lamellieren und ziehen.

Wolfram – ein chemisches Element, dessen Schmelzpunkt ist am höchsten von allen Metallen (3422 °C). Er hat auch den niedrigsten Dampfdruck. Zugfestigkeit bei T> 1650 °C bei ihm auch die größte. Das Element ist äußerst korrosionsbeständig und nur wenig nachgibt Einwirkung von Mineralsäuren. Bei Kontakt mit der Luft auf der Oberfläche des Metalls bildet sich eine schützende Oxydschicht, aber völlig Wolfram oxidiert bei hohen Temperaturen. Bei seiner Zugabe in kleinen Mengen in den Stahl seine Härte stark zunimmt.

Isotope

In der Natur Wolfram besteht aus fünf radioaktive Isotope, aber Sie haben so lange Halbwertszeiten, dass man Sie als stabil. Sie verteilen sich auf alle Hafnium-72 mit der Emission eines Alpha-Teilchen (die entsprechenden Kerne von Helium-4). Alpha-Zerfall tritt nur bei ¹⁸⁰W, die Lunge und von diesen seltenen Isotope. Im Durchschnitt 1 G natürliches Wolfram jährlich kommt es zu zwei Alpha-Zerfall ¹⁸⁰W.

Darüber hinaus, beschreibt die 27 die künstlichen radioaktiven Isotope von Wolfram. Die stabilste von Ihnen ist ¹⁸¹W mit einer Halbwertszeit von 121,2 Tag ¹⁸⁵W (75,1 Tag), ¹⁸⁸W (69,4 Tage) und ¹⁷⁸W (21,6 Tage). Bei allen anderen künstlichen Isotope Halbwertszeit Tage nicht überschreitet, und die meisten von Ihnen – weniger als 8 min. auch Wolfram hat vier „metastabile» Zustände, von denen die eine nachhaltige – ^{179 Mio}W (6,4 min).

Verbindungen

In chemischen verbindungen Wolfram in der Oxidationsstufe ändert sich von +2 bis +6, von denen die häufigste ist +6. Element, in der Regel kommt Sie in Kontakt mit Sauerstoff, bilden gelb trioxide (WO₃), das löslich in wässrigen alkalischen Lösungen in Form von Wolframat-Ionen (XH₄²⁻).

Anwendung

So wie Wolfram hat eine sehr hohe Schmelztemperatur undflexibel (kann ausgezogen werden zu einem Draht), es ist weit verbreitet als Filamente von Glühlampen und Vakuum-Lampen, sowie Heizelementen in Elektroöfen. Darüber hinaus ist das Material widersteht extremen Bedingungen. Eine der bekanntesten Anwendungen – schweissen Wolframelektrode unter Schutzgas.

Ein besonders harter Wolfram – dies ist die perfekte Komponente schweren Waffen-Legierungen. Große Dichte verwendet гирях, противовесах und Ballast килях für Yachten, sowie Darts (80–97 %). Schnellarbeitsstahl Stahl, das Material schneiden kann mit höheren Geschwindigkeiten als Kohlenstoff, enthält bis zu 18 % dieser Substanz. In der Turbine Schaufeln, Verschleiß-Details und Beschichtungen verwendet werden „Superlegierungen», enthalten Wolfram. Es ist hitzebeständig hochbeständigen Legierungen, die funktionieren bei erhöhten Temperaturen.

Wärmeausdehnung des chemischen Elements wie боросиликатному Glas, deshalb es verwenden für die Herstellung von Dichtungen Glas-Metall. Verbundwerkstoffe, die Wolfram – es ist ein schöner Ersatz für Blei in Kugeln und Brüche. In Legierungen mit Nickel, Eisen oder Kobalt aus ihm machen die Schalen der stosshandlung. Wie Poulet, um ein Ziel zu treffen wird seine kinetische Energie. In integrierten schaltungen aus Wolfram machen die Verbindung mit transistoren. Einige Arten von Saiten für Musikinstrumente werden aus Wolframdraht.

Die Verwendung von verbindungen

Die Außergewöhnliche Härte von Wolframcarbid (W₂C, WC) macht es das am häufigsten verwendete Material für die Herstellung von Fräs-und drehwerkzeugen. Er gilt in der metallurgischen, Bergbau -, Erdöl-und Bauindustrie. Wolframcarbid wird auch bei der Schaffung von Schmuck, so wie er ist hypoallergen und nicht geneigt, verlieren Ihren Glanz.

Der Oxide Glasur machen. Wolfram „Bronze“ (so genannt wegen der Farbe Oxide) werden in den Farben. Вольфраматы Magnesium und Calcium gelten in Leuchtstoffröhren. Kristallines Wolframat dient сцинтилляционным Detektor in der Nuklearmedizin und Physik. Salze finden Anwendung in der chemischen und der Lederindustrie. Wolfram Disulfid ist ein Hochtemperaturfett, erträgt 500 °C. Einige verbindungen mit Wolfram, in der Chemie dienen als Katalysatoren.

Eigenschaften

Grundlegende physikalische Eigenschaften W die folgenden:

• Atom-Zahl: 74.
• Atommasse: 183,85.
• Schmelzpunkt: 3410 °C.
• Siedepunkt: 5660 °C.
• Dichte: 19,3 G/cm³ bei 20 °C.
• Zustand Oxidation: +2, +3, +4, +5, +6.
• Elektronenkonfiguration: [Xe]4F¹⁴5D⁴6S².