Вольфрам

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Вольфрам (W)
Атомний номер 74
Зовнішній вигляд
простої речовини
Тугоплавкий, міцний
метал сріблястого або білого
кольору
Стрижні з надчистого (99,98%) вольфраму з кристалічними наростами. Кольори іризації завдяки тонкій плівці оксиду вольфраму. Для порівняння подано куб об'ємом 1 см³.
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
183,84 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 141 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
769,7(7,98) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 4f14 5d4 6s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 130 пм
Радіус іона (+6e) 62 (+4e) 70 пм
Електронегативність
(за Полінгом)
1,7
Електродний потенціал W ←W 3+ 0,11В
W ←W 6+ 0,68В
Ступені окиснення 6, 5, 4, 3, 2, 0
Термодинамічні властивості
Густина 19,3 г/см³
Питома теплоємність 0,133 Дж/(K моль)
Теплопровідність 173 Вт/(м К)
Температура плавлення 3680 K
Теплота плавлення (35) кДж/моль
Температура кипіння 5930 K
Теплота випаровування 824 кДж/моль
Молярний об'єм 9,53 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
об'ємноцентрована
Період ґратки 3,160 Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая 310,00 K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Вольфрам (рос. вольфрам, англ. tungsten, нім. Wolfram n) — хімічний елемент. Символ W, ат. н. 74, ат. маса — 183,85. Сріблясто-білий метал. Найбільш характерними і стійкими є сполуки В. зі ступенем окиснення +6. В. має схильність до комплексоутворень. Металічний В. у звичайних умовах хімічно стійкий. З киснем починає взаємодіяти при т-рі вище 400 °C. Протистоїть дії води, але при т-рі червоного розжарювання легко окиснюється водяною парою. Найважливіші із сполук В.: триоксид вольфраму WO3, вольфрамова кислота H2WO4 і її солі — вольфрамати.

Історія[ред.ред. код]

Відкритий і виділений у вигляді вольфрамового ангідриду в 1781 р. шведським хіміком К. Шеєле, який визначив сіль раніше невідомого елементу. Чистий вольфрам отримали трьома роками пізніше, у 1783 році, іспанські хіміки Фаусто та Хуан Хосе Ельгуяри (ісп. Juan José Elhuyar), які працювали у К. Шеєле, за реакцією відновлення його вугіллям з оксиду вольфраму.

Походження назви[ред.ред. код]

Назва Wolframium перейшло на елемент з мінералу вольфраму, відомого ще у XVI ст. під назвою «вовча піна» — «Spuma lupi» на латині, або «Wolf Rahm» по-німецькому. Назва було пов'язана з тим, що вольфрам, супроводжуючи олов'яні руди, заважав виплавці олова, переводячи його в піну шлаків («пожирає олово як вовк вівцю»). В наш час[Коли?] в США, Великобританії та Франції для вольфраму використовують назву «tungsten» (швед . tung sten — «важкий камінь»).

Поширення[ред.ред. код]

В. мало поширений в природі; вміст в земній корі 1,3х10−4% (за масою). У вільному стані не зустрічається. Утворює власні мінерали (вольфрамати Са, Fe, Mn, іноді Pb, Zn, рідше оксиди WO3, H2WO4, ще рідше сульфіди WS2) або входить у вигляді ізоморфної домішки в інші мінерали, переважно в мінерали Мо, Ti, а також в деякі силікати (слюда, польові шпати). Найбільш важливими мінералами В. є вольфраміт та шеєліт, які можуть утворюватися і нагромаджуватися до рівня промислових концентрацій у скарновому, ґрейзеновому і гідротермальному процесах. У природних мінеральних парагенезисах В. часто асоціює з Si, Мо, Sn, Be, Та, F, рідше — з Au, Sb, Hg.

Отримання[ред.ред. код]

Вольфрамовий дріт у лампі розжарювання.
Горіння вольфрамової нитки на повітрі з утворенням оксиду вольфраму при розгерметизації колби лампи.

Процес отримання вольфраму проходить через стадію виділення триоксиду WO3 з рудних концентратів та подальшому відновленні до металевого порошку воднем при температурі бл. 700° C. Через високу температуру плавлення вольфраму для отримання компактної форми використовуються методи порошкової металургії: отриманий порошок пресують, спікають в атмосфері водню при температурі 1200—1300° C, потім пропускають через нього електричний струм. Метал нагрівається до 3000° C, при цьому відбувається спікання в монолітний матеріал. Для подальшої очистки та отримання монокристалічної форми використовується зонна плавка.

Ізотопи[ред.ред. код]

Природний вольфрам складається з п'яти ізотопів (180 W, 182 W, 183 W, 184 W, 186 W). Штучно створені та ідентифіковані є ще 27 радіонуклідів. У 2003 відкрита надзвичайно слабка радіоактивність природного вольфраму (приблизно два розпади на грам елемента в рік), зумовлена α-активністю 180 W, який має період напіврозпаду 1,8×1018 років.

Застосування[ред.ред. код]

Вольфрам застосовують для легування сталі, як основу для сплавів вольфраму, в електротехніці та радіоелектроніці тощо.

Металічний вольфрам[ред.ред. код]

  • Тугоплавкість та пластичність вольфраму роблять його незамінним для ниток розжарювання в освітлювальних приладах, а також в кінескопах і інших вакуумних трубках.
  • Вольфрам використовують в якості електродів для аргоно-дугового зварювання.
  • Сплави вольфраму отримують методом порошкової металургії. З них виготовляють хірургічні інструменти, танкову броню, оболонки торпед і снарядів, найбільш важливі деталі літаків і двигунів, контейнери для зберігання радіоактивних речовин.

Сполуки вольфраму[ред.ред. код]

  • Для механічної обробки металів і неметалічних конструкційних матеріалів в машинобудівництві.
  • Сульфід вольфраму WS2 використовується як високотемпературне (до 500 °C) мастило.
  • Деякі сполуки використовуються як каталізатори і пігменти.
  • WTe2 використовується для перетворення теплової енергії в електричну.

Біологічна роль[ред.ред. код]

Вольфрам не відіграє значної біологічної ролі. У деяких архей і бактерій є ферменти, які включають вольфрам до свого активного центру. Існують облігатно-залежні від вольфраму форми архей-гіпертермофілів, що живуть навколо глибоководних гідротермальних джерел. Присутність вольфраму в складі ферментів може розглядатися як фізіологічний релікт раннього архея — існують припущення, що вольфрам грав роль в ранніх етапах виникнення життя.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк:"Вебер", 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.