Tungsten este ce? Gradul de oxidare a tungstenului. Sfera de aplicare a tungstenului

Tungstenul este un element chimic al cărui număr atomic este de 74. Acest metal greu este de la oțel gri la aluminiu, caracterizat de o rezistență ridicată, ceea ce îl face, în multe cazuri, pur și simplu de neînlocuit. Punctul de topire este mai mare pentru el decât pentru orice alt metal și, prin urmare, este utilizat ca filamente în lămpile incandescente și elementele de încălzire în cuptoarele electrice (de exemplu, zirconiu-aliaj de tungsten).

Istoria descoperirii

Ipoteza existenței acestui element a fost propus pentru prima dată în 1779 de Peter Wolf, când a explorat wolframita minerale și a concluzionat că aceasta trebuie să conțină o substanță nouă. In 1781 Carl Wilhelm Scheele a constatat că un nou de acid poate fi obținut de la tungstenita. Thorburn Scheele și Bergman a sugerat să ia în considerare obținerea noului metal prin reducerea acidului, numit tungstenovoy. În 1783, doi frați, Jose și Fausto Elguyar găsit în acidul tungsten, care a fost identic cu tungstenovoy. În același an, frații au reușit să izoleze tungsten de la ea, folosind cărbune.

În timpul celui de-al doilea război mondial, acest element chimic a jucat un rol imens. Rezistența metalului la temperaturi ridicate, precum și rezistența extremă a aliajelor sale, au făcut din tungsten cea mai importantă materie primă pentru industria militară. Conducătorii beligeranți au exercitat o presiune asupra Portugaliei ca sursă principală de valmontați în Europa.

Fiind în natură

În natură, elementul apare în tungsten (FeWO₄/ MnWO₄), Scheelite (CaWO₄), dihor și giubnerite. Depozitele importante ale acestor minerale se găsesc în SUA în California și Colorado, în Bolivia, China, Coreea de Sud, Rusia și Portugalia. În China, aproximativ 75% din producția mondială de tungsten este concentrată. Metalul este produs prin reducerea oxidului cu hidrogen sau carbon.

Rezervele mondiale sunt estimate la 7 milioane de tone. Se presupune că 30% dintre acestea sunt depozite de wolframite și 70% din scheelite. În prezent, dezvoltarea lor nu este profitabilă din punct de vedere economic. La nivelul actual de consum, aceste rezerve vor dura doar 140 de ani. O altă sursă valoroasă de tungsten este reciclarea de fier vechi.

Caracteristici principale

Tungstenul este un element chimic care este clasificat ca metal de tranziție. Simbolul W provine din cuvântul latin wolframium. În tabelul periodic, este în grupa VI între tantal și reniu.

În forma sa pură, tungstenul este un material solid, culoarea căruia variază de la oțelul gri la aluminiu-staniu. Cu impurități, metalul devine fragil și dificil de a lucra cu, dar dacă nu sunt, atunci poate fi tăiat cu un fierăstrău. În plus, poate fi falsificat, laminat și întins.

Tungstenul este un element chimic al cărui punct de topire este cel mai ridicat dintre toate metalele (3422 ° C). De asemenea, are cea mai mică presiune de vapori. Rezistența la tracțiune la T> 1650 ° C este, de asemenea, cea mai mare. Elementul este extrem de rezistent la coroziune și este ușor sensibil la acizii minerali. La contactul cu aerul, pe suprafața metalică se formează un strat de oxid de protecție, dar oxidul complet se oxidează la temperaturi ridicate. Atunci când se adaugă în cantități mici la oțel, duritatea crește brusc.

izotopi

În natură, tungstenul constă din cinci izotopi radioactivi, dar au o lungime atât de lungă timp de înjumătățire, că ele pot fi considerate stabile. Toți se decolorează în hafniu-72 cu emisia de particule alfa (corespunzătoare nucleelor ​​de heliu-4). Degradarea alfa se observă numai în ¹⁸⁰W, cel mai ușor și rar al acestor izotopi. În medie, 1 g de tungsten natural pe an există două degradări alfa ¹⁸⁰W.

În plus, sunt descriși 27 izotopi radioactivi artificiali de tungsten. Cel mai stabil dintre acestea este ¹⁸¹W cu un timp de înjumătățire de 121,2 zile, ¹⁸⁵W (75,1 zile), ¹⁸⁸W (69,4 zile) și ¹⁷⁸W (21,6 zile). Pentru toți ceilalți izotopi artificiali, timpul de înjumătățire plasmatică nu depășește o zi, iar majoritatea acestora sunt mai mici de 8 minute. Tungsten are de asemenea patru stări "metastabile", dintre care cele mai stabile - ^179mW (6,4 min).

conexiuni

În compușii chimici ai tungstenului, gradul de oxidare variază de la +2 la +6, din care +6 este cel mai frecvent. Elementul, ca regulă, vine în contact cu oxigenul, formând un trioxid de culoare galbenă (WO₃), care este solubil în soluții apoase alcaline sub formă de ioni de tungstate (WO₄^2minus-).

cerere

Deoarece tungsten are o temperatură foarte ridicată de topire și ductile (pot fi trase în sârmă), este utilizat pe scară largă ca un becurilor cu filament și tuburi cu vid precum și în elementele de încălzire ale cuptoare electrice. În plus, materialul poate rezista la condiții extreme. sudarea cu arc electric - Una dintre cererile sale bine-cunoscute electrodul tungsten în gazul de protecție.

Tungstenul extrem de dur este o componentă ideală a aliajelor de arme grele. Densitatea mare este utilizată în greutăți, contragreutăți și chile de balast pentru iahturi, precum și în darts (80-97%). Oțelul de mare viteză, care poate tăia material la viteze mai mari decât carbonul, conține până la 18% din acest material. Lamele de turbină, piesele și straturile rezistente la uzură utilizează "superaliaje" care conțin tungsten. Acestea sunt aliaje rezistente la căldură și rezistente la temperaturi ridicate.

Expansiunea termică element chimic sticlă borosilicată, prin urmare, este utilizat pentru fabricarea unei garnituri metalice de sticlă. Compozitele care conțin tungsten sunt un substitut excelent pentru plumb în gloanțe și împușcat. În aliajele cu nichel, fier sau cobalt, se fac arme de impact. Ca un glonte, energia cinetică este folosită pentru a învinge ținta. În circuitele integrate ale tungsten face conexiuni cu tranzistori. Unele tipuri de corzi pentru instrumente muzicale sunt realizate din sârmă din wolfram.

Utilizarea conexiunilor

Duritate excepțională a carburii de tungsten (W₂C, WC) îl face cel mai obișnuit material pentru fabricarea uneltelor de frezat și de strângere. Se utilizează în industria metalurgică, minieră, petrol și construcții. Carbidul de tungsten este de asemenea utilizat în fabricarea bijuteriilor, deoarece este hipoalergenic și nu este înclinat să-și piardă luciul.

Din oxizi ei fac glazura. Tungsten "bronz" (numit astfel din cauza de culoare a oxizilor) sunt utilizate în vopsele. Bungi de magneziu și calciu sunt utilizați în lămpile fluorescente. Argila cristalină servește drept detector de scintilație în medicina nucleară și fizică. Sărurile sunt folosite în industria chimică și din piele. Disulfura de tungsten este un lubrifiant la temperaturi ridicate care poate rezista la 500 ° C. Unii compuși care conțin tungsten sunt utilizați ca catalizatori în chimie.

proprietăţi

Proprietățile fizice de bază ale W sunt după cum urmează:

• Număr atomic: 74.
• Masa atomică: 183,85.
• Punct de topire: 3410 ° C.
• Punct de fierbere: 5660 ° C
• Densitate: 19,3 g / cm³ la 20 ° C.
• Stările de oxidare: +2, +3, +4, +5, +6.
• Configurația electronică: [Xe] 4f¹⁴5d⁴6s².