Tungsten: svojstva i primjene

Podrijetlo imena

Ime Wolframium potječe iz mineralnog volframita, poznatog iz 16. stoljeća, koji je na njemačkom jeziku zvučao kao "krema vukova". Prilikom otapanja kositra iz ruda koji sadrže volfram, dogodila se reakcija između njih s pojačanom pjenom, koja je poetično opisana na sljedeći način: "Tin proždire, poput vuka koji proždire ovcu". U 18. stoljeću, švedski kemičar Scheler, kada je tretiran volframom s dušičnom kiselinom, otkrivao je u reakcijskim proizvodima nepoznatu sive tvari srebrnastom bojom. Izvorni mineral je kasnije preimenovan scheelite, a novi element nazvan tungsten. Do sada, Amerikanci, Englezi i Francuzi imaju svoju staru švedsku oznaku "teški kamen".

Depoziti i metode dobivanja

Ovaj element pripada skupini vrlo rijetkih metala, au prirodi se pojavljuje u obliku složenih spojeva kisika sa željeznim, manganskim, kalcijevim, olovnim, bakrenim i rijetkim elementima zemlje. Ovi minerali dio su granitnih stijena, a koncentracija čiste tvari ne prelazi 2%. Najveće naslage pronađene su u Kazahstanu, Kini, Kanadi i SAD-u. Boliviji, Portugal, Rusija, Uzbekistan i Južna Koreja također su uključeni u ekstrakciju.

Prilikom dobivanja volframa prvo obogatite njezinu rudu i odvojite vrijedne komponente od otpadne stijene. Metoda obogaćivanja - brušenje i flotacija praćena magnetskim odvajanjem i oksidativnim pečenjima. Spreman sinterirani koncentrat sa sodom, ovo daje topljivi natrij volframit ili soda otopina ispire u autoklavu pri visokoj temperaturi pod tlakom, neutralizira i taloži kao kalcijev volframata.

Od tih, već je prikupljen volframov oksid, koji je pročišćen od većine nečistoća, koji se potom reducira vodikom pri temperaturama od oko 700 ° C To rezultira najčišćom volframom u prahu. Kako bi se dobila praškasta krutina vlaknaste strukture, ona se preša u struji vodika, postupno povećava temperaturu do gotovo točke taljenja, tako da metal postaje nodularan i kovitljiv.

Fizička i kemijska svojstva

Metal ima volumensku kubičnu kristalnu rešetku, ima paramagnetska svojstva i otpornost na vakuum. Temperatura taljenja je volfram 3422 ° C, točka ključanja 5555 ° C, njegova gustoća je 19,25 g / cm, tvrdoća 488 kg / mm² Brinellu. U svom najčišćem obliku nalikuje platini, a pri temperaturi od oko 1600 ° C se proteže u tanku nit. Ona pokazuje visoku otpornost na koroziju, u normalnim uvjetima ne mijenja se u vodi i zraku, a kad se zagrije na crvenu vrućinu (oko 500 ° C) tvori šestovalni oksid.

Volfram ne reagira s koncentriranom klorovodičnom kiselinom i razrijeđenom sumpornom kiselinom. Njegova površina je blago oksidirana vodenom regijom i dušičnom kiselinom.

To je topljiv u vodikovim peroksidom u smjesi fluorovodičnom i dušičnom kiselinom, u prisustvu oksidansa će reagirati s alkalijama, proizvoditi velike količine topline. Jednostavno se kombinira s ugljikom, tvoreći karbid visoke čvrstoće, ali na niskim temperaturama metal se brzo oksidira i postaje krhki. Najčešće korišteni su:

• triokside, nazvane volframski anhidridi;
• soli koje tvore polimerne anione;
• peroksidni spojevi;
• spojevi sa sumporom, halogenom i ugljikom.

aplikacije

Za metalurgiju volfram je osnova vatrostalnih materijala. Na svjetskoj izložbi u Parizu 1900. javnost je prvi put predstavljena čelikom s dodatkom. Visoka točka topljenja i plastičnost napravili su metal nezamjenjivim u proizvodnji niti za žarulje sa žarnom niti i druge vakuumske cijevi, prevlačenje tranzistora koji se koriste u tekućim kristalima, kao i elektrode za argon zavarivanje. Visoka gustoća volframa omogućila je da postane temelj za detalje o balističkim projektilima, oružanim piercingnim metcima i školjkama u topništvu.

Legure volframa, proizvedene metalurškom praškom, odlikuju se njihovom tvrdoćom i otpornošću na toplinu, otpornosti na kiselinu i otpornosti na abraziju. Oni su obvezni sastojci najboljih razreda visoko legiranih čelika, gdje slova u imenu označavaju sastav:

• WA - spajanje volframa s aluminijem i silicijem. Karakterizira visoka početna temperatura rekristalizacije, čvrstoća nakon žarenja.
• WCu - Sastav bakra koristi se za proizvodnju visokonaponskih prekidača i tranzistora, u radarskim instalacijama i bipolarnoj elektronici.
• WL - dodavanje lantanovog oksida povećava svojstva emisije.
• WLZ - volfram sa lantan oksidom i cirkonij oksidom je idealan materijal za elektrode koje rade pod visokim naponom.
• WZ - volumen s cerij oksidom služi kao materijal za zavarivanje elektroda. Povećavaju se karakteristike paljenja i vijek trajanja.
• WM legura od volframa i molibdena. Ima visoku čvrstoću i pomaže održavanju plastičnosti nakon žarenja.
• WK - volfram s dodatkom kalija dobiva dobru stabilnost u dimenziji i otpornost na puzanje.
• wre - legiranje s reniumom omogućava da termoelementi izrađeni od takvog čelika djeluju pri temperaturama većim od 2000 ° C.

Jedinstvena svojstva omogućuju da najbolje alate za kirurgiju, tank oklop školjke i školjaka, ploče za tijelo oklop, kritičnih dijelova zrakoplova i zrakoplovne industrije, posude za kontejnere radioaktivnog otpada za uzgoj kristala safira. Tungsten karbid je osnova kompozitnih materijala s ponosnim imenom "win", koristi se za obradu metala u inženjeringu, rudarstvu i bušenju bušotina. U vakuumskim pećima termoelementi su izrađeni od legura volframa.

Njegovi su spojevi postali široko rasprostranjeni kao katalizatori i pigmenti u različitim kemijskim i bojenim industrijama. Primjena volframa disulfidi soli su visoke temperature maziva povezanih sa stvaranjem amorfnog filma sumpora, koji pokriva trljanje metalnih površina. Pojedinačni kristali drugih volframa služe za potrebe nuklearne fizike, oni su detektori radioaktivnih emisija. Među tradicionalnim ukrasnim nakitima proširuju se niši proizvodi od volframovog karbida. Njihova polirana površina savršeno odražava svjetlost i naziva se "sivim zrcalom", koje se ne može ogrebati, savijati i slomiti.

Biološka uloga

Volfram nema puno biološkog značaja. Neke bakterije imaju enzime koji ga sadrže. Stoga su postojale hipoteze da je volfram sudjelovao u nastanku života u ranoj fazi. Nakit iz nje ne uzrokuje alergijske reakcije, a metalna prašina od volframa nakon udisanja iritirala je sluznice organa nazofarinksa i ljudskog grkljana.