АдукацыяСярэднюю адукацыю і школы

Хімічныя ўласцівасці вальфраму. Характарыстыкі і прымяненне вальфраму

Вальфрам - гэта хімічны элемент перыядычнай сістэмы Мендзялеева, які належыць да VI групе. У прыродзе вальфрам сустракаецца ў выглядзе сумесі з пяці ізатопаў. У сваім звычайным выглядзе і пры звычайных умовах ён уяўляе сабой цвёрды метал серабрыста-шэрага колеру. Ён таксама з'яўляецца самым тугаплаўкім з усіх металаў.

Асноўныя ўласцівасці вальфраму

Вальфрам - гэта метал, які валодае выдатнымі фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі. Практычна ва ўсіх галінах сучаснай вытворчасці ўжываецца вальфрам. Формула яго звычайна выяўляецца ў выглядзе абазначэння аксіду металу - WO 3. Вальфрам лічыцца самым тугаплаўкім з металаў. Мяркуецца, што толькі сиборгий можа быць яшчэ больш тугоплавок. Але дакладна пакуль гэтага сцвярджаць нельга, так як сиборгий мае вельмі малы час існавання.

Гэты метал мае асаблівыя фізічныя і хімічныя ўласцівасці. Вальфрам мае шчыльнасць 19300 кг / м 3, тэмпература плаўлення яго складае 3410 ° С. Па гэтым параметры ён займае другое месца пасля вугляроду - графіту або дыямента. У прыродзе вальфрам сустракаецца ў выглядзе пяці стабільных ізатопаў. Іх масавыя колькасці знаходзяцца ў інтэрвале ад 180 да 186. Вольфрам валодае 6-й валентнасці, а ў злучэннях яна можа складаць 0, 2, 3, 4 і 5. Метал таксама мае дастаткова высокі ўзровень цеплаправоднасці. Для вальфраму гэты паказчык складае 163 Вт / (м * град). Па гэтай уласцівасці ён перавышае нават такія злучэнні, як сплавы алюмінія. Маса вальфраму абумоўлена яго шчыльнасцю, якая роўная 19кг / м 3. Ступень акіслення вальфраму вагаецца ад +2 да +6. У вышэйшых ступенях свайго акіслення метал мае кіслотныя ўласцівасці, а ў ніжэйшых - асноўныя.

Пры гэтым сплавы ніжэйшых злучэнняў вальфраму лічацца няўстойлівымі. Самымі ўстойлівымі з'яўляюцца злучэння са ступенню +6. Яны праяўляюць і найбольш характэрныя для металу хімічныя ўласцівасці. Вальфрам мае ўласцівасць лёгка ўтвараць комплексы. Але металічны вальфрам звычайна з'яўляецца вельмі стойкім. Ён пачынае ўзаемадзейнічаць з кіслародам толькі пры тэмпературы 400 ° С. Крышталічная рашотка вальфраму ставіцца да тыпу кубічных объемноцентрированных.

Узаемадзеянне з іншымі хімічнымі рэчывамі

Калі вальфрам змяшаць з сухім фторам, то можна атрымаць злучэнне пад назвай "гексафторид", які плавіцца ўжо пры тэмпературы 2,5 ° С, а закіпае пры 19,5 ° С. Падобнае рэчыва атрымліваюць пры злучэнні вальфраму з хлорам. Але для такой рэакцыі неабходна досыць высокая тэмпература - каля 600 ° С. Аднак рэчыва лёгка супрацьстаіць разбуральнаму дзеянню вады і практычна не падвяргаецца зменам на холадзе. Вальфрам - метал, які без кіслароду не вырабляе рэакцыі растварэння ў шчолачах. Аднак ён лёгка раствараецца ў сумесі HNO 3 і HF. Самыя галоўныя з хімічных злучэнняў вальфраму - гэта яго трехокись WO 3, Н 2 WO 4 - вальфрамавая кіслата, а таксама яе вытворныя - солі вольфраматы.

Можна разгледзець некаторыя хімічныя ўласцівасці вальфраму з раўнаннямі рэакцый. Напрыклад, формула WO 3 + 3H 2 = W + 3H 2 O. У ёй метал вальфрам аднаўляецца з аксіду, выяўляецца яго ўласцівасць ўзаемадзеяння з вадародам. Гэта раўнанне адлюстроўвае працэс атрымання вальфраму з яго триоксида. Наступнай формулай абазначаецца такое ўласцівасць, як практычна нерастваральныя вальфраму ў кіслотах: W + 2HNO3 + 6HF = WF6 + 2NO + 4H2O. Адным з найбольш характэрных рэчываў, якія змяшчаюць вальфрам, лічыцца карбону. З яго атрымліваюць шчыльныя і ўльтратонкія пакрыцця з чыстага вальфраму.

Гісторыя адкрыцця

Вальфрам - метал, які атрымаў сваю назву з лацінскай мовы. У перакладзе гэта слова азначае «ваўчыная пена». Такое незвычайнае назва з'явілася з-за паводзінаў металу. Суправаджаючы здабытую валавяную руду, вальфрам перашкаджаў вылучэнню волава. З-за яго ў працэсе выплаўлення ўтвараліся толькі дзындры. Пра гэта метале казалі, што ён «есць волава, як воўк есць авечку». Для многіх цікава, хто адкрыў хімічны элемент вальфрам?

Гэта навуковае адкрыццё было зроблена адначасова ў двух месцах рознымі навукоўцамі, незалежна адзін ад аднаго. У 1781 годзе хімік з Швецыі Шэель атрымаў так званы «цяжкі камень», праводзячы досведы з азотнай кіслатой і шеелитом. У 1783 году браты-хімікі з Іспаніі па прозвішчы Элюар таксама паведаміў аб адкрыцці новага элемента. Дакладней, імі быў адкрыты аксід вальфраму, раствараюць у аміяку.

Сплавы з іншымі металамі

У цяперашні час адрозніваюць аднафазныя і многофазных вальфрамавай сплавы. Яны ўтрымліваюць адзін ці некалькі старонніх элементаў. Самае вядомае злучэнне - гэта сплаў вальфраму і малібдэна. Даданне малібдэна надае вальфраму трываласць пры яго расцяжэнні. Таксама да катэгорыі аднафазных сплаваў належаць злучэння вальфраму з тытанам, гафніем, цырконія. Самую вялікую пластычнасць вальфраму надае рений. Аднак практычна ўжываць такі сплаў - даволі працаёмкі працэс, так як рений вельмі цяжка здабыць.

Так як вальфрам з'яўляецца адным з самых тугаплаўкіх матэрыялаў, то атрымліваць вальфрамавай сплавы - няпростая задача. Калі гэты метал толькі пачынае закіпаць, іншыя ўжо пераходзяць у вадкасць або стан газу. Але сучасныя навукоўцы ўмеюць атрымліваць сплавы пры дапамозе працэсу электролізу. Сплавы, якія змяшчаюць вальфрам, нікель і кобальт, выкарыстоўваюцца для нанясення ахоўнага пласта на нетрывалыя матэрыялы.

У сучаснай металургічнай прамысловасці таксама атрымліваюць сплавы, выкарыстоўваючы вальфрамавы парашок. Для яго стварэння неабходныя асаблівыя ўмовы, уключаючы стварэнне вакуумнай абстаноўкі. З-за некаторых асаблівасцяў ўзаемадзеяння вальфраму з іншымі элементамі металургі аддаюць перавагу ствараць сплавы ня двухфазнай характарыстыкі, а з ужываннем 3, 4 і больш складнікаў. Гэтыя сплавы асабліва трывалыя, але пры выразным выкананні формул. Пры найменшых адхіленнях працэнтных складнікаў сплаў можа атрымацца далікатным і непрыдатным да выкарыстання.

Вальфрам - элемент, які прымяняецца ў тэхніцы

З гэтага металу вырабляюць ніткі напальвання звычайных лямпачак. А таксама трубкі для рэнтгенаўскіх апаратаў, складнікі вакуумных печаў, якія павінны выкарыстоўвацца пры вельмі высокіх тэмпературах. Сталь, у склад якой уваходзіць вальфрам, мае вельмі высокі ўзровень трываласці. Такія сплавы выкарыстоўваюцца для вырабу інструментаў у самых розных галінах: для бурэння свідравін, у медыцыне, машынабудаванні.

Галоўная перавага злучэння сталі і вальфраму - зносаўстойлівасць, малаверагодна пашкоджанняў. Самы вядомы ў будаўніцтве вальфрамавы сплаў носіць назву «пераможа». Таксама гэты элемент шырока выкарыстоўваецца ў хімічнай прамысловасці. З яго даданнем ствараюць фарбы, пігменты. Асабліва шырокае прымяненне ў гэтай сферы атрымаў аксід вальфраму 6. Яго ўжываюць для вырабу карбідам і галагенідаў вальфраму. Іншая назва гэтага рэчыва - триоксид вальфраму. Аксід вальфраму 6 выкарыстоўваецца як жоўты пігмент ў фарбах для керамікі і вырабаў са шкла.

Што такое цяжкія сплавы?

Усе сплавы на аснове вальфраму, якія валодаюць высокім паказчыкам шчыльнасці, называюць цяжкімі. Іх атрымліваюць толькі пры дапамозе метадаў парашковай металургіі. Вальфрам заўсёды з'яўляецца асновай цяжкіх сплаваў, дзе яго змест можа складаць да 98%. Акрамя гэтага металу, у цяжкія сплавы дадаецца нікель, медзь і жалеза. Аднак у іх могуць уваходзіць і хром, срэбра, кобальт, малібдэн. Самую вялікую папулярнасць атрымалі сплавы ВМЖ (вальфрам - нікель - жалеза) і ВНМ (вальфрам - нікель - медзь). Высокі ўзровень шчыльнасці такіх сплаваў дазваляе ім паглынаць небяспечнае гама-выпраменьванне. З іх вырабляюць махавікі колаў, электрычныя кантакты, ротары для гіраскопаў.

карбід вальфраму

Каля паловы ўсяго вальфраму прымяняецца для вырабу трывалых металаў, асабліва вальфрамавага карбіду, які мае тэмпературу плаўлення 2770 С. Карбід вальфраму ўяўляе сабой хімічнае злучэнне, у якім утрымліваецца роўнае колькасць атамаў вугляроду і вальфраму. Гэты сплаў мае асаблівыя хімічныя ўласцівасці. Вальфрам надае яму такую трываласць, што па гэтым паказчыку ён пераўзыходзіць сталь у два разы.

Карбід вальфраму шырока выкарыстоўваецца ў прамысловасці. З яго вырабляюць рэжучыя прадметы, якія павінны быць вельмі ўстойлівыя да высокіх тэмператур і ізаляцыі. Таксама з гэтага элемента вырабляюць:

  • Дэталі самалётаў, рухавікі аўтамабіляў.
  • Дэталі для касмічных караблёў.
  • Медыцынскія хірургічныя інструменты, якія прымяняюцца ў сферы паражніннай хірургіі. Такія інструменты даражэй звычайнай медыцынскай сталі, аднак яны больш прадукцыйныя.
  • Ювелірныя вырабы, асабліва заручальны пярсцёнак. Такая папулярнасць вальфраму звязана з яго трываласцю, якая для вянчаюшчыхся сімвалізуе трываласць узаемаадносін, а таксама знешнім выглядам. Характарыстыкі вальфраму ў папаліраваць выглядзе такія, што ён на працягу вельмі доўгага часу захоўвае люстраны, бліскучы выгляд.
  • Шарыкі для шарыкавых ручак класа люкс.

Пераможа - сплаў вальфраму

Прыблізна ў другой палове 1920-х гадоў у шматлікіх краінах пачалі выпускацца сплавы для рэжучыя інструментаў, якія атрымлівалі з карбідам вальфраму і металічнага кобальту. У Нямеччыне такі сплаў называўся видиа, у Штатах - карбола. У Савецкім Саюзе такі сплаў атрымаў назву «пераможа». Гэтыя сплавы апынуліся выдатнымі для апрацоўкі чыгуннай прадукцыі. Пераможа з'яўляецца металакерамічную сплавам з надзвычай высокім узроўнем трываласці. Ён вырабляецца ў выглядзе пласцінак розных формаў і памераў.

Працэс вырабу победита зводзіцца да наступнага: бярэцца парашок карбіду вальфраму, дробны парашок нікеля або кобальту, і ўсё змешваецца і прэсуецца ў спецыяльных формах. Спрасаваныя такім чынам пласціны падвяргаюцца далейшай тэмпературнай апрацоўцы. Гэта дае вельмі цвёрды сплаў. Гэтыя пласціны выкарыстоўваюцца не толькі для рэзкі чыгуну, але і для вырабу бурыльныя інструментаў. Пласцінкі з победита напайваюцца на свідравальнае абсталяванне пры дапамозе медзі.

Распаўсюджанасць вальфраму ў прыродзе

Гэты метал вельмі мала распаўсюджаны ў навакольным асяроддзі. Пасля ўсіх элементаў ён займае 57-е месца і ўтрымліваецца ў выглядзе Кларка вальфраму. Таксама метал ўтварае мінералы - Шэель і вальфраму. Вальфрам мігруе ў падземныя воды альбо ў выглядзе ўласнай іёна, альбо ў выглядзе разнастайных злучэнняў. Але яго найбольшая канцэнтрацыя ў падземных водах нікчэмна малая. Яна складае сотыя долі мг / л і практычна не змяняе іх хімічныя ўласцівасці. Вальфрам таксама можа трапляць у прыродныя вадаёмы з сцёкаў заводаў і фабрык.

Ўплыў на чалавечы арганізм

Вальфрам практычна не паступае ў арганізм з вадой ці ежай. Можа існаваць небяспека удыхання вальфрамавай часціц разам з паветрам на вытворчасці. Аднак, нягледзячы на прыналежнасць да катэгорыі цяжкіх металаў, вальфрам не таксічны. Атручвання Вальфрамам здараюцца толькі ў тых, хто звязаны з вальфрамавым вытворчасцю. Пры гэтым ступень ўплыву металу на арганізм бывае рознай. Напрыклад, вальфрамавай парашок, карбід вальфраму і такое рэчыва, як ангідрыт вальфрамавай кіслаты, могуць выклікаць паражэнне лёгкіх. Яго галоўныя сімптомы - агульнае недамаганне, ліхаманка. Больш моцныя сімптомы ўзнікаюць пры атручванні сплавамі вальфраму. Гэта адбываецца пры ўдыханні пылу сплаваў і прыводзіць да бранхіту, пневмосклероз.

Металічны вальфрам, трапляючы ўнутр чалавечага арганізма, не ўсмоктваецца ў кішачніку і паступова выводзіцца. Вялікую небяспеку могуць прадстаўляць вальфрамавай злучэння, якія адносяцца да растваральным. Яны адкладаюцца ў селязёнцы, костках і скуры. Пры працяглым уздзеянні вальфрамавай злучэнняў могуць узнікаць такія сімптомы, як ломкасць пазногцяў, лушчэнне скуры, рознага роду дэрматыты.

Запасы вальфраму ў розных краінах

Самыя вялікія рэсурсы вальфраму знаходзяцца ў Расіі, Канадзе і Кітаі. Па прагнозах навукоўцаў, на айчынных тэрыторыях размяшчаецца каля 943 тысяч тон гэтага металу. Калі верыць гэтым ацэнак, то пераважная частка запасаў размешчана ў Паўднёвай Сібіры і на Далёкім Усходзе. Вельмі нязначнай з'яўляецца доля разведаных рэсурсаў - яна складае ўсяго толькі каля 7%.

Па колькасці разведаных пакладаў вальфраму Расія саступае толькі Кітаю. Большая іх частка размешчана ў раёнах Кабардзіна-Балкарыі і Бураціі. Але ў гэтых радовішчах здабываецца не чысты вальфрам, а яго руды, якія змяшчаюць таксама малібдэн, золата, вісмута, теллур, Сканда і іншыя рэчывы. Дзве траціны атрымліваюцца аб'ёмаў вальфраму з разведаных крыніц заключаны ў труднообогатимых рудах, дзе галоўным вольфрамосодержащим мінералам з'яўляецца Шэель. На долю легкообогатимых руд прыходзіцца ўсяго толькі траціна ўсёй здабычы. Характарыстыкі вальфраму, які здабываецца на тэрыторыі Расіі, ніжэй, чым за мяжой. Руды ўтрымліваюць вялікі працэнт триоксида вальфраму. У Расіі вельмі мала россыпных радовішчаў металу. Вальфрамавай пяскі таксама з'яўляюцца нізкаякасных, з вялікай колькасцю аксідаў.

Вальфрам ў эканоміцы

Глабальнае вытворчасць вальфраму пачатак свой рост прыкладна з 2009 года, калі стала аднаўляцца азіяцкая прамысловасць. Найбуйнейшым вытворцам вальфраму застаецца Кітай. Напрыклад, у 2013 годзе на долю вытворчасці гэтай краіны прыходзіўся 81% ад сусветнага прапановы. Каля 12% попыту на вальфрам звязана з вытворчасцю асвятляльных прыбораў. Па прагнозах экспертаў, выкарыстанне вальфраму ў гэтай сферы будзе скарачацца на фоне прымянення святлодыёдных і люмінесцэнтных лямпаў як у бытавых умовах, так і на вытворчасці.

Лічыцца, што будзе расці попыт на вальфрам ў сферы вытворчасці электроннай тэхнікі. Высокая зносаўстойлівасць вальфраму і яго здольнасць вытрымліваць электрычнасць робяць гэты метал найбольш прыдатным для вытворчасці рэгулятараў напругі. Аднак па аб'ёме гэты попыт пакуль застаецца даволі нязначным, і лічыцца, што да 2018 году ён вырасце толькі на 2%. Аднак паводле прагнозаў навукоўцаў, у бліжэйшы час павінен адбыцца рост попыту на цэментаваць карбід. Гэта звязана з ростам аўтамабільнай вытворчасці ў ЗША, Кітаі, Еўропе, а таксама павелічэннем горназдабыўной прамысловасці. Лічыцца, што да 2018 года попыт на вальфрам павялічыцца на 3,6%.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.delachieve.com. Theme powered by WordPress.