Sifat kimia tungsten. Ciri-ciri dan aplikasi tungsten

Tungsten - adalah unsur kimia dalam jadual berkala, yang dimiliki oleh Kumpulan VI. Secara semula jadi tungsten berlaku sebagai campuran lima isotop. Secara konvensional dan di bawah keadaan biasa, ia adalah logam warna perak-kelabu yang kukuh. Ia juga adalah yang paling refraktori semua logam.

Ciri-ciri asas tungsten

Tungsten - logam mempunyai sifat-sifat fizikal dan kimia yang luar biasa. Dalam hampir semua cabang pengeluaran moden digunakan tungsten. formula biasanya ia dinyatakan sebagai jawatan logam oksida - WO _3. Tungsten adalah logam yang paling refraktori. Ia adalah dianggap bahawa hanya Seaborgium boleh menjadi lebih tugoplavok. Tetapi hanya selagi ia tidak boleh menegaskan, sebagai Seaborgium mempunyai jangka hayat yang singkat.

logam ini mempunyai ciri-ciri fizikal dan kimia tertentu. Tungsten mempunyai ketumpatan 19300 kg / m ^3, suhu lebur adalah 3410 ° C. Oleh parameter ini ia adalah kedua hanya kepada karbon - grafit atau berlian. Secara semula jadi tungsten berlaku lima isotop stabil. nombor jisim mereka dalam julat dari 180 hingga 186. Tungsten mempunyai valens 6 minit, dan sebatian ia mungkin 0, 2, 3, 4 dan 5. logam ini juga mempunyai tahap yang cukup tinggi kekonduksian terma. Untuk tungsten, angka itu adalah 163 W / (m * deg). Menurut hartanah ini, walaupun ia melebihi sebatian seperti aloi aluminium. tungsten massa kerana ketumpatannya yang sama dengan 19kg / m ^3. Tahap pengoksidaan tungsten antara 2-6. logam mempunyai sifat berasid, dan lebih rendah dalam memastikan rasa pengoksidaan - asas.

Oleh itu aloi sebatian tungsten yang lebih rendah yang dianggap tidak stabil. Yang paling tahan adalah sebatian yang mempunyai darjah enam. Mereka mempamerkan sifat-sifat yang paling ciri dan kimia logam. Tungsten cenderung untuk mudah membentuk kompleks. Tetapi tungsten logam biasanya sangat tahan. Ia mula berinteraksi dengan oksigen sahaja pada suhu 400 ° C. Kekisi kristal tungsten berkaitan dengan jenis padu badan-berpusat.

Interaksi dengan bahan kimia lain

Jika tungsten dicampurkan dengan fluorin yang kering, sebatian ini boleh didapati di bawah nama "hexafluoride", yang cair pada suhu 2,5 ° C dan mendidih pada 19,5 ° C. A bahan yang sama diperolehi apabila perkarangan tungsten dengan klorin. Tetapi bagi tindak balas ini memerlukan suhu yang agak tinggi - kira-kira 600 ° C. Walau bagaimanapun, bahan yang mudah menentang tindakan yang merosakkan air dan dikatakan tidak tertakluk kepada perubahan dalam kesejukan. Tungsten - logam, yang tidak tanpa tindak balas oksigen menghasilkan pembubaran dalam alkali. Walau bagaimanapun, ia mudah larut dalam campuran HNO ₃ dan HF. Kebanyakan bahan kimia utama tungsten - adalah trioksida yang WO _3, H ₂ WO ₄ - asid tungstic dan terbitannya - tungstates garam.

Seseorang boleh mempertimbangkan beberapa sifat-sifat kimia tungsten dari persamaan tindak balas. Sebagai contoh, formula WO ₃ + 3H ₂ = W + 3H ₂ O. Ia pulih daripada oksida logam tungsten menjelma harta untuk berinteraksi dengan hidrogen. Persamaan ini mencerminkan proses mendapatkan dari tungsten trioksida. Mengikuti formula menandakan apa-apa harta sebagai tungsten tak terlarut praktikal dalam asid: W + 2HNO3 + 6HF = WF6 + 2NO + 4H2O. Salah satu bahan yang paling luar biasa yang mengandungi karbonil tungsten dipertimbangkan. Daripadanya dan menerima salutan ultrathin padat tungsten tulen.

Sejarah penemuan

Tungsten - logam yang mendapat namanya daripada bahasa Latin. Diterjemahkan ia bermaksud "buih serigala". Ini nama-nama unik muncul kerana kelakuan logam. Disertakan dilombong bijih timah, tungsten, timah campur tangan pemilihan. Kerana itu dalam proses peleburan sanga membentuk sahaja. logam ini berkata, beliau "makan tin seperti serigala makan kambing domba itu." Ramai tertanya-tanya yang menemui unsur tungsten kimia?

Penemuan saintifik telah dibuat serentak di dua tempat oleh ahli sains yang berbeza, bebas daripada satu sama lain. Pada tahun 1781 ahli kimia Scheele of Sweden menerima apa yang dipanggil "batu berat", menjalankan eksperimen dengan asid nitrik dan scheelite. Pada tahun 1783, saudara-saudara ahli kimia dari nama Spain, Eluard juga melaporkan penemuan unsur baru. Lebih tepat lagi, mereka telah dibuka oksida tungsten larut dalam ammonia.

Aloi dengan logam lain

Pada masa ini membezakan fasa tunggal dan multi-fasa aloi tungsten. Ia mengandungi satu atau lebih unsur-unsur asing. Kandungan yang paling terkenal - adalah aloi tungsten dan molibdenum. Menambah molibdenum tungsten memberikan kekuatan di bawah ketegangan. Juga dalam kategori fasa tunggal aloi tungsten milik penyelesaian dengan titanium, hafnium, zirkonium. Keplastikan besar tungsten dilampirkan rhenium. Walau bagaimanapun, dalam amalan memohon aloi - satu proses yang agak memakan masa, kerana Rhenium adalah sangat sukar untuk mendapatkan.

Sejak tungsten adalah salah satu bahan yang paling tahan panas, aloi tungsten menerima - bukan satu tugas yang mudah. Apabila logam ini hanya mula mendidih, yang lain sudah bergerak dalam keadaan cecair atau gas. Tetapi para saintis moden mampu untuk mendapatkan aloi melalui elektrolisis. Aloi yang mengandungi tungsten, nikel dan kobalt, digunakan untuk memohon lapisan perlindungan ke atas bahan-bahan rapuh.

Dalam industri metalurgi moden juga disediakan aloi menggunakan serbuk tungsten. Untuk mewujudkan keadaan khas yang diperlukan, termasuk mewujudkan persekitaran vakum. Kerana beberapa ciri-ciri interaksi tungsten dengan unsur-unsur lain Steelmakers lebih suka aloi tidak mewujudkan ciri-ciri dua fasa, dan menggunakan 3, 4 atau lebih komponen. Ini aloi terutamanya tahan lama, tetapi dengan formula pematuhan jelas. Pada peratusan sisihan sedikit komponen aloi boleh bertukar rapuh dan tidak boleh digunakan.

Tungsten - elemen, yang digunakan dalam seni

Dari logam yang dibuat ini filamen mentol biasa. Juga, X-ray tiub radas yang terdiri daripada relau vakum untuk digunakan pada suhu yang sangat tinggi. Keluli, yang termasuk tungsten mempunyai tahap yang sangat tinggi kekuatan. aloi tersebut digunakan untuk pembuatan alat dalam pelbagai bidang: untuk penggerudian, perubatan, kejuruteraan.

Kelebihan utama sebatian, dan keluli tungsten - memakai rintangan kerosakan unlikelihood. Bangunan yang paling terkenal dalam aloi tungsten yang dipanggil "menang." Juga unsur ini digunakan secara meluas dalam industri kimia. Dengan tambahan dicipta pigmen cat itu. Terutamanya digunakan secara meluas dalam bidang ini diperolehi tungsten oksida 6. Ia digunakan untuk pengeluaran karbida tungsten dan halida. Nama lain untuk bahan ini - trioksida tungsten. 6 Tungsten oksida digunakan sebagai pigmen kuning dalam cat untuk seramik dan produk kaca.

Apakah logam berat?

Semua aloi berasaskan tungsten yang mempunyai indeks ketumpatan yang tinggi, yang dipanggil berat. Ia dihasilkan hanya dengan kaedah metalurgi serbuk. Tungsten sentiasa asas bagi aloi berat, di mana kandungan yang boleh sehingga 98%. Juga logam ini ditambah kepada logam berat nikel, tembaga dan besi. Walau bagaimanapun, mereka boleh masuk dan chrome, perak, kobalt, molibdenum. Populariti besar mendapat aloi sementara kediaman (tungsten - nikel - besi) dan XIP (tungsten - nikel - tembaga). Tahap tinggi ketumpatan aloi ini membolehkan mereka untuk menyerap sinaran gamma berbahaya. Of jambatan layang ini diperbuat daripada roda, kenalan elektrik, rotor giroskop untuk.

tungsten karbida

Kira-kira separuh daripada tungsten yang digunakan untuk pengeluaran logam tahan lama, karbida tungsten khususnya, yang mempunyai suhu lebur 2770 C. Tungsten karbida adalah sebatian kimia yang mengandungi jumlah yang sama atom karbon dan tungsten. Aloi ini mempunyai ciri-ciri kimia tertentu. Tungsten memberikan ia kekuatan itu bahawa ia melebihi keluli penunjuk ini dua kali ganda.

Tungsten karbida digunakan secara meluas dalam industri. Kerana ia dihasilkan objek memotong sangat tahan kepada suhu yang tinggi dan lelasan. Juga kerana unsur ini dibuat:

• bahagian pesawat, enjin kereta.
• Details for angkasa.
• instrumen perubatan dan pembedahan, yang digunakan dalam pembedahan abdomen. Alat tersebut adalah lebih mahal daripada keluli perubatan konvensional, tetapi mereka lebih produktif.
• Barang kemas, terutama penglibatan cincin. populariti tungsten itu dikaitkan dengan kekuatan, untuk pasangan suami isteri yang melambangkan hubungan kekuatan, serta penampilan. Ciri-ciri digilap tungsten dalam bentuk seperti yang ia untuk masa yang sangat lama mengekalkan cermin, rupa berkilat.
• Bola untuk bola-point pen mewah.

Win - aloi tungsten

Lebih kurang separuh kedua tahun 1920-an, banyak negara telah mula aloi dihasilkan untuk alat pemotong, yang bersedia dari karbida tungsten dan logam kobalt. Di Jerman, seperti aloi dipanggil Vidya, di Amerika Syarikat - Karbolit. Di Kesatuan Soviet, seperti aloi dipanggil "menang." Ini aloi adalah sangat baik untuk rawatan produk besi tuang. Win adalah aloi seramik logam dengan tahap yang sangat tinggi bagi keselamatan. Ia dibuat dalam bentuk plat bentuk dan saiz yang berbeza.

proses pembuatan Pobedita adalah seperti berikut: mengambil serbuk karbida tungsten, serbuk halus nikel atau kobalt, dan semuanya bercampur dan ditekan dalam acuan khas. plat ditekan dengan itu tertakluk kepada rawatan haba selanjutnya. Ini memberikan aloi keras. Plat ini bukan sahaja digunakan untuk memotong daripada besi tuang, tetapi juga untuk pembuatan alat gerudi. Plat pobedita dipateri kepada peralatan penggerudian menggunakan tembaga.

Kelaziman tungsten dalam alam semula jadi

logam ini sangat sedikit tersebar di alam sekitar. Selepas semua unsur-unsur 57 ia berlaku dan hadir sebagai clark tungsten. Juga, logam adalah mineral - scheelite dan wolframite. Tungsten berhijrah ke dalam air bawah tanah atau sebagai ion memiliki atau dalam bentuk pelbagai sebatian. Tetapi kepekatan terbesar diabaikan dalam air bawah tanah. Ia adalah satu perseratus beberapa mg / l dan praktikal tidak mengubah sifat kimia mereka. Tungsten juga boleh dilepaskan ke dalam badan-badan air semulajadi dari tumbuh-tumbuhan air sisa dan kilang-kilang.

Kesan pada tubuh manusia

Tungsten tidak bersentuhan dengan air atau makanan. Mungkin terdapat risiko penyedutan zarah tungsten bersama-sama dengan udara di tempat kerja. Walau bagaimanapun, walaupun milik kategori logam berat, tungsten adalah tidak toksik. keracunan Tungsten berlaku hanya pada orang-orang yang mempunyai hubungan dengan pengeluaran tungsten. Tahap kesan logam pada badan boleh berbeza. Sebagai contoh, serbuk tungsten, tungsten karbida, dan apa-apa bahan asid tungstic anhidrat, boleh menyebabkan kerosakan paru-paru. gejala utamanya - kelesuan, demam. gejala yang lebih teruk timbul apabila beracun aloi tungsten. Ini berlaku melalui penyedutan aloi habuk dan membawa kepada bronkitis, fibrosis paru-paru.

tungsten logam, jatuh di dalam tubuh manusia, tidak diserap di dalam usus dan secara beransur-ansur dipaparkan. Boleh mewakili yang besar sebatian bahaya tungsten milik larut. Mereka dimasukkan di dalam limpa, tulang dan kulit. pendedahan yang berpanjangan sebatian tungsten boleh berlaku gejala seperti kuku rapuh, kulit mengelupas, pelbagai jenis dermatitis.

Stok tungsten di pelbagai negara

Sumber tungsten terbesar adalah di Rusia, Kanada dan China. Saintis meramalkan bahawa dalam wilayah tempatan terletak kira-kira 943,000 tan logam ini. Jika kita percaya anggaran ini, sebahagian besar rizab bertempat di Southern Siberia dan Timur Jauh. Sangat sedikit yang diketahui sumber sebahagian kecil - ia adalah hanya kira-kira 7%.

Dengan jumlah deposit terbukti tungsten Rusia adalah yang kedua selepas China. Sebahagian besar daripada mereka adalah terletak di bidang Kabardino-Balkaria dan Buryatia. Tetapi dalam bidang ini tidak dikeluarkan tungsten tulen dan bijihnya juga mengandungi molibdenum, emas, bismut, telurium, skandium, dan bahan-bahan lain. Dua pertiga daripada jumlah tungsten yang terhasil diterokai sumber bersalut dalam bijih refraktori, di mana volframosoderzhaschim mineral utama adalah scheelite. Akaun bijih saham legkoobogatimyh untuk hanya satu pertiga daripada pengeluaran. Ciri-ciri daripada tungsten dihasilkan di Rusia adalah lebih rendah daripada di luar negara. Bijih mengandungi peratusan besar trioksida tungsten. Di Rusia, sangat sedikit deposit logam aluvium. pasir tungsten juga tidak berkualiti dengan banyak oksida.

Tungsten dalam ekonomi

pengeluaran tungsten global mula berkembang daripada kira-kira 2009, apabila saya mula untuk mendapatkan semula industri Asia. Pengeluar terbesar tungsten adalah China. Sebagai contoh, pada tahun 2013 bahagian pembuatan di negara ini menyumbang 81% daripada bekalan dunia. Kira-kira 12% daripada permintaan untuk tungsten yang berkaitan dengan pengeluaran lampu. Menurut pakar-pakar, penggunaan tungsten di kawasan ini akan dikurangkan semasa rawatan dengan lampu LED dan kalimantang dalam persekitaran dalam dan tempat kerja.

Adalah dipercayai bahawa akan ada permintaan yang semakin meningkat untuk tungsten dalam pengeluaran peralatan elektronik. rintangan tinggi tungsten dan keupayaan untuk mengekalkan elektrik membuat ini logam yang paling sesuai untuk pengeluaran pengawal selia voltan. Walau bagaimanapun, dari segi permintaan yang masih agak kecil, dan ia dianggarkan bahawa menjelang 2018 ia akan berkembang dengan hanya 2%. Walau bagaimanapun, menurut saintis meramalkan bahawa dalam masa terdekat perlu berlaku peningkatan permintaan bagi karbida. Ini adalah disebabkan oleh pertumbuhan pengeluaran automotif di Amerika Syarikat, China, Eropah, dan peningkatan dalam industri perlombongan. Adalah dipercayai bahawa menjelang 2018, permintaan untuk tungsten akan meningkat sebanyak 3.6%.