Вольфрам – атомдық нөмірі 74 болатын химиялық элемент. Болат сұрдан ақ түске дейінгі бұл ауыр металл өте берік, сондықтан оны көп жағдайда алмастырылмайтын етеді. Оның балқу температурасы кез келген басқа металдарға қарағанда жоғары, сондықтан ол қыздыру шамдарында жіптер және электр пештерінде қыздыру элементтері (мысалы, цирконий-вольфрам қорытпасы) ретінде пайдаланылады. Элементтің химиясы оны катализатор ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Оның ерекше қаттылығы оны «жоғары жылдамдықты болаттарда» қолдануға жарамды етеді, бұл материалдарды көміртекті болаттарға қарағанда жоғары жылдамдықпен кесуге және жоғары температуралы қорытпаларға мүмкіндік береді. Вольфрам карбиді, элементтің көміртегімен қосылысы, белгілі ең қатты заттардың бірі болып табылады және фрезерлік және токарлық аспаптарды жасау үшін қолданылады. Кальций мен магний вольфрамдары флуоресцентті лампаларда, ал вольфрам оксидтері бояулар мен керамикалық глазурьлерде кеңінен қолданылады.
Табу тарихы
Бұл химиялық элементтің болуын алғаш рет 1779 жылы Питер Вульф минералды вольфрамитті зерттеп,оның құрамында жаңа зат болуы керек деген қорытынды. 1781 жылы Карл Вильгельм Шееле вольстениттен жаңа қышқыл алуға болатынын анықтады. Шееле мен Торберн Бергман вольфрам қышқылы деп аталатын осы қышқылды тотықсыздандыру арқылы жаңа металл алу мүмкіндігін қарастыруды ұсынды. 1783 жылы екі ағайынды Хосе және Фаусто Эльгиар вольфрамиттен вольфрамит қышқылына ұқсас қышқыл тапты. Сол жылы ағайындылар көмірдің көмегімен вольфрамды одан бөліп алды.
Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде бұл химиялық элемент үлкен рөл атқарды. Металлдың жоғары температураға төзімділігі, сондай-ақ оның қорытпаларының өте беріктігі вольфрамды әскери өнеркәсіп үшін ең маңызды шикізатқа айналдырды. Соғысушы елдер Португалияға Еуропадағы вольфрамиттің негізгі көзі ретінде қысым жасады.
Табиғатта болу
Табиғатта элемент вольфрамитте (FeWO4/MnWO4), шеелитте (CaWO4) кездеседі.), ферберит және губнерит. Бұл пайдалы қазбалардың маңызды кен орындары АҚШ-та Калифорния мен Колорадода, Боливияда, Қытайда, Оңтүстік Кореяда, Ресейде және Португалияда кездеседі. Дүние жүзіндегі вольфрам өндірісінің шамамен 75% Қытайда шоғырланған. Металл оның тотығын сутегімен немесе көміртегімен тотықсыздандыру арқылы алынады.
Дүниежүзілік қорлар 7 млн тоннаға бағаланады. Олардың 30% вольфрамит және 70% шеелит кен орындары деп болжануда. Қазіргі уақытта олардың дамуы экономикалық тұрғыдан тиімді емес. Қазіргі тұтыну деңгейінде бұл қорлар тек 140 жылға жетеді. Тағы бір құнды дереккөзвольфрам - металл сынықтарын қайта өңдеу.
Негізгі мүмкіндіктер
Вольфрам – өтпелі металл ретінде жіктелген химиялық элемент. Оның W таңбасы латынның вольфрамиум сөзінен шыққан. Периодтық жүйеде ол тантал мен рений арасында VI топта орналасқан.
Таза күйінде вольфрам - түсі болат сұрдан ақ аққа дейін болатын қатты материал. Қоспалармен метал сынғыш болады және онымен жұмыс істеу қиынға соғады, бірақ олар жоқ болса, оны арамен кесуге болады. Оған қоса, оны соғуға, айналдыруға және тартуға болады.
Вольфрам - балқу температурасы барлық металдар арасында ең жоғары (3422 °C) болатын химиялық элемент. Ол сонымен қатар ең төменгі бу қысымына ие. Ол сондай-ақ T> 1650 °C кезінде ең жоғары созылу беріктігіне ие. Элемент коррозияға өте төзімді және минералды қышқылдарға аз ғана әсер етеді. Ауамен байланыста болған кезде металл бетінде қорғаныш оксид қабаты пайда болады, бірақ вольфрам жоғары температурада толығымен тотығады. Оны болатқа аз мөлшерде қосқанда, оның қаттылығы күрт артады.
Изотоптар
Табиғатта вольфрам бес радиоактивті изотоптан тұрады, бірақ олардың жартылай ыдырау периоды соншалықты ұзақ, сондықтан оларды тұрақты деп санауға болады. Олардың барлығы альфа-бөлшектердің шығарылуымен гафний-72-ге ыдырайды (гелий-4 ядроларына сәйкес). Альфа ыдырауы тек 180W аймағында ғана байқалады, олардың ішіндегі ең жеңілі және сирек кездесетіні.изотоптар. Орташа алғанда жылына 1 г табиғи вольфрамда екі альфа ыдырауы орын алады 180W.
Сонымен қатар вольфрамның 27 жасанды радиоактивті изотоптары сипатталған. Олардың ең тұрақтысы - жартылай шығарылу кезеңі 121,2 күн болатын 181W, 185W (75,1 күн), 188 W (69, 4 күн) және 178W (21, 6 күн). Барлық басқа жасанды изотоптардың жартылай ыдырау кезеңі бір тәуліктен аз және олардың көпшілігі 8 минуттан аз. Вольфрамның сондай-ақ төрт "метатұрақты" күйі бар, олардың ішінде ең тұрақтысы 179mW (6,4 мин).
Байланыстар
Химиялық қосылыстарда вольфрамның тотығу дәрежесі +2-ден +6-ға дейін өзгереді, оның ішінде +6 жиі кездеседі. Элемент әдетте вольфрам иондары (WO4ретінде сулы сілтілі ерітінділерде еритін сары триоксид (WO3) түзу үшін оттегімен байланысады. 2−).
Қолданба
Вольфрам өте жоғары балқу температурасына ие және иілгіш (сымға тартылуы мүмкін) болғандықтан, ол қыздыру шамдары мен вакуумдық лампалардың жіптері ретінде, сондай-ақ электр пештерінің қыздыру элементтерінде кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, материал төтенше жағдайларға төтеп береді. Оның белгілі қолданбаларының бірі - газбен қорғалған вольфрамды доғалық дәнекерлеу.
Ерекше қатты, вольфрам ауыр қару қорытпалары үшін тамаша компонент болып табылады. Шәйнектерде жоғары тығыздық қолданылады,яхталарға, сондай-ақ дарттарға (80-97%) қарсы салмақтар мен балласт кильдері. Көміртекті болаттан жоғары жылдамдықпен материалды кесуге қабілетті жоғары жылдамдықты болатта бұл заттың 18% дейін бар. Турбина қалақтары, тозу бөліктері мен жабындары құрамында вольфрам бар «суперқорытпаларды» пайдаланады. Бұл жоғары температурада жұмыс істейтін ыстыққа төзімді, жоғары төзімді қорытпалар.
Химиялық элементтің термиялық кеңеюі боросиликатты шыныға ұқсайды, сондықтан ол шыныдан металға тығыздағыштарды жасау үшін қолданылады. Құрамында вольфрам бар композиттер оқ пен оқта қорғасынды тамаша алмастырады. Никель, темір немесе кобальт қосылған қорытпаларда одан соққылы снарядтар жасалады. Оқ сияқты оның кинетикалық энергиясы нысанаға тиюге жұмсалады. Интегралды схемаларда вольфрам транзисторларға қосылу үшін қолданылады. Музыкалық аспаптардың кейбір түрлері вольфрам сымынан жасалған.
Қосылымдарды пайдалану
Вольфрам карбидінің ерекше қаттылығы (W2C, WC) оны фрезерлік және токарлық аспаптар үшін ең кең таралған материал етеді. Ол металлургия, тау-кен өндіру, мұнай және құрылыс салаларында қолданылады. Вольфрам карбиді зергерлік бұйымдар жасауда да қолданылады, өйткені ол гипоаллергенді және жылтырлығын жоғалтпайды.
Глазурь оның оксидтерінен жасалған. Вольфрам «қола» (оксидтердің түсіне байланысты осылай аталады) бояуларда қолданылады. Магний және кальций вольфрамдары флуоресцентте қолданыладышамдар. Кристаллдық вольфрам ядролық медицина мен физикада сцинтилляциялық детектор ретінде қызмет етеді. Тұздар химия және былғары өнеркәсібінде қолданылады. Вольфрам дисульфиді – 500°C температураға төтеп бере алатын жоғары температуралы май. Құрамында вольфрам бар кейбір қосылыстар химияда катализатор ретінде пайдаланылады.
Сипаттар
W негізгі физикалық қасиеттері келесідей:
- Атом нөмірі: 74.
- Атомдық массасы: 183, 85.
- Балу температурасы: 3410 °C.
- Қайнау температурасы: 5660 °C.
- Тығыздығы: 19,3 г/см3 20°C.
- Тотығу күйлері: +2, +3, +4, +5, +6.
- Электрондық конфигурация: [Xe]4 f 145 d 46 с 2.
