Wolfrám: vlastnosti a aplikácie

Pôvod názvu

Wolframium meno pochádza z dobre známe z XVI storočia, minerálne wolframit, čo sa prekladá z nemčiny znelo ako "vlčie krém". Pri tavení cínu z jeho rúd s obsahom volfrámu, došlo k reakcii medzi nimi s napájacím penenie poeticky popísať nasledovne: "Tin pohltil ako vlk ovčou jej". V XVIII storočia švédsky chemik Sheeler pri spracovaní minerálnych Tungsten kyseliny dusičnej nájdený v produktoch reakcie neznámej šedej látky so striebristým leskom. Počiatočné minerálne scheelitovými neskôr premenovaný, a nový prvok bol nazývaný volfrám. Zatiaľ, Američania, Briti a Francúzi existuje autentický švédsky označenie "ťažký kameň".

Vklady a spôsoby získania

Tento prvok patrí do skupiny veľmi vzácnych kovov a príroda sa vyskytuje vo forme komplexných kyslíkových zlúčenín so železom, mangánom, vápnikom, olovom, meďou a prvkami vzácnych zemín. Tieto minerály sú súčasťou žulových hornín a koncentrácia čistej látky nepresahuje 2%. Najväčšie ložiská sa nachádzali v Kazachstane, Číne, Kanade a USA. Bolíve, Portugalsko, Rusko, Uzbekistan a Južná Kórea sa tiež podieľajú na ťažbe.

Pri príjme prvej volfrámové rudy a obohatiť jeho cenné komponenty sú oddelené od hlušiny. obohatenie metóda - brúsenie a flotácia nasledovaný magnetické separácie a oxidačným kalcinácii. Pripravené spekané koncentrát so sódou, to dáva rozpustný wolframit sodný alebo roztok sódy sa vylúhuje v autokláve pri vysokých teplotách pod tlakom, neutralizuje a vyzráža ako wolframanu vápenatého.

Z nich bol už získaný oxid volfrámu, ktorý bol čistený z väčšiny nečistôt, ktorý je potom redukovaný vodíkom pri teplotách približne 700 ° C Výsledkom je čistý práškový volfrám. Na získanie prášku tuhej vláknitej štruktúry sa lisuje v prúde vodíka, postupne sa zvyšuje teplota takmer na teplotu topenia, takže sa kov stáva tvárnou a tvárnou.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Kov má objemovú centriku kryštálovej mriežky, má paramagnetické vlastnosti a odolnosť voči vákuu. Teplota topenia volfrámu je 3422 ° C, teplota varu 5555 ° C, jeho hustota je 19,25 g / cm3, tvrdosť 488 kg / mm² podľa Brinella. Vo svojej najčistejšej podobe pripomína platinu a pri teplotách okolo 1600 ° C sa tiahne do tenkej nite. Vykazuje vysokú odolnosť voči korózii, za normálnych podmienok nemení vo vode a vzduchu a pri zahriatí na červené teplo (asi 500 ° C) vytvára šesťmocný oxid.

Volfrám nereaguje s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou a zriedenou kyselinou sírovou. Jeho povrch je mierne oxidovaný s aqua regia a kyselinou dusičnou.

Je rozpustný v peroxidu vodíka, v zmesi fluorovodíkovej a kyseliny dusičnej, v prítomnosti oxidačných činidiel reaguje s alkáliami, uvoľňuje veľké množstvo tepla. Ľahko sa spája s uhlíkom, tvorí karbid s vysokou pevnosťou, ale pri nízkych teplotách kov rýchlo oxiduje a stáva sa krehkým. Najčastejšie sa používajú:

• trioxidy, nazývané anhydridy volfrámu;
• soli tvoriace polymérne anióny;
• peroxidové zlúčeniny;
• zlúčeniny so sírou, halogénmi a uhlíkom.

aplikácie

Pre metalurgia volfrámu - báze žiaruvzdorných materiálov. Na parížskej Svetovej výstave v roku 1900, bola verejnosť prvýkrát predstavený svojimi oceľovými prísadami. Bod kovu s vysokou teplotou topenia a ťažnosť tiež nevyhnutný pre výrobu vlákien pre žiarovky a iné vákuové trubice náterových tranzistorov použitých v displeja z tekutých kryštálov, ako aj argón zváracích elektród. Najväčší hustota volfrámu dovolené, aby sa stal základom detailov balistických rakiet, priebojné guliek a granátov v delostrelectva.

Zliatiny volfrámu, vyrobených práškovou metalurgiou, vyznačujúci sa tým, tvrdosť a tepelnú odolnosť, odolnosť voči kyselinám a odolnosť proti oteru. Sú to povinné komponenty z najlepších tried vysokolegovaných ocelí, kde písmená v názve označujú zloženie:

• WA - pripojenie volfrámu k hliníku a kremíku. Charakterizovaná vysokou počiatočnou rekryštalizačnou teplotou, pevnosť po žíhaní.
• WCU - Kompozícia s meďou sa používa na výrobu vysokonapäťových spínačov a tranzistorov, v radarových zariadeniach a bipolárnej elektronike.
• WL - pridanie oxidu lantánu zvyšuje emisné vlastnosti.
• WLZ - volfrám s oxidom lantanitým a oxidom zirkónia je ideálnym materiálom pre elektródy pracujúce pri vysokom napätí.
• WZ - wolfrám s oxidom ceru sa používa ako materiál na zváranie elektród. Zvýšili sa charakteristiky zapálenia a životnosť.
• WM - zliatina volfrámu a molybdénu. Má vysokú pevnosť a pomáha udržiavať plasticitu po žíhaní.
• WK - volfrám s pridaním draslíka má dobrú rozmerovú stabilitu a odolnosť voči tečeniu.
• wre - legovanie s réniom umožňuje, aby termočlánky vyrobené z takejto ocele fungovali pri teplotách nad 2000 ° C.

Unikátne vlastnosti umožňujú, aby tie najlepšie nástroje pre chirurgiu, nádrže pancierovanie škrupiny a škrupiny, dosky pre nepriestrelné vesty, kritických častí lietadiel a letecký priemysel, nádoby pre rádioaktívny odpad kontajnery pre pestovanie kryštálov zafíru. karbid volfrámu - základ z kompozitných materiálov s hrdým názvom "vyhrať", jeho použitie pre spracovanie kovov strojov, ťažobnom priemysle na vŕtanie studní. Vo vákuových peciach, vykurovacie prvky termočlánku sú vyrobené zo zliatiny volfrámu.

Jeho zlúčeniny sa stali rozšírenými ako katalyzátory a pigmenty v rôznych chemických a lakovacích odvetviach. Aplikácia volfrámu disulfid soľou sú vysoká teplota mazivá spojené s tvorbou amorfného filmu síry, ktorý sa týka trecie kovových povrchov. Na potreby jadrovej fyziky sa používajú jednoduché kryštály iných wolframov, ktoré sú detektormi rádioaktívnych emisií. Medzi tradičné šperky ozdoby rozšíriť ich špecializované výrobky z karbidu wolframu. Ich dokonale leštený povrch odráža svetlo a je nazývaný "šedá zrkadlo", ktoré nemôžu poškriabať, ohnúť a zlomiť.

Biologická úloha

Volfrám nemá veľký biologický význam. Niektoré baktérie obsahujú enzýmy. Preto existovali hypotézy, že volfrám sa v počiatočnom štádiu podieľal na vzniku života. Šperky z neho nespôsobujú alergické reakcie a kovový prach z volfrámu pri inhalácii dráždi sliznicové orgány nosohltanu a ľudského hrtana.