Вольфрам - Tungsten


Из Википедии, свободной энциклопедии
Вольфрам,   74 Вт
Вольфрам выпаривали кристаллы и 1cm3 cube.jpg
вольфрам
Произношение / Т ʌ ŋ ы т ən / ( TUNG -stən )
альтернативное имя вольфрам, выраженный: / ш ʊ л е т əm / ( WUUL -frəm )
Внешность серовато-белый, блестящий
Стандартный атомный вес г, станд (Вт) 183,84 (1)
Вольфрам в периодической таблице
водород гелий
литий бериллий бор углерод азот кислород Фтор неон
натрий магниевый алюминий кремний фосфор сера хлор аргон
калий кальций Скандий титан Ванадий хром марганца Железо кобальт никель медь цинк галлий германий мышьяк Селен Бром криптон
Рубидий стронций Иттрий Цирконий ниобий молибден технеций Рутений Родий палладий Серебряный Кадмий Индий Банка сурьма Теллур йод ксенон
цезий барий Лантан церий празеодимий неодим Прометий Самарий европий гадолиний тербий диспрозий Holmium эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний тантал вольфрам рений Осмий Иридий платиновый Золото Ртуть (элемент) таллий вести висмут Полоний Астат радон
Франций радий актиний торий протактиний Уран нептуний Плутоний Америций кюрий беркелий калифорний эйнштейний Fermium менделевий Нобелий Лоуренсий резерфордия Дубний сиборгия борий гания мейтнерий Darmstadtium рентгения Коперниций Nihonium Флеровий Moscovium Ливерморий Tennessine Oganesson
Мо

Вт

Sg
Танталовыйвольфрамарений
Атомный номер ( Z ) 74
группа группа 6
период период 6
блок d-блок
категория Элемент   переходный металл
Электронная конфигурация [ Xe ] 4f 14 5d 4 6s 2
Электроны в оболочке
2, 8, 18, 32, 12, 2
Физические свойства
Фаза на  STP твердый
Температура плавления 3695  К (3422 ° С, 6192 ° F)
Точка кипения 6203 К (5930 ° С, 10706 ° F)
Плотность (около  к.т. ) 19,3 г / см 3
когда жидкость (при  тре ) 17,6 г / см 3
Теплота плавления 52,31  кДж / моль
Теплота парообразования 774 кДж / моль
Молярная теплоемкость 24,27 Дж / (моль · К)
Давление газа
Р  (Па) 1 10 100 1 к 10 к 100 к
при  Т  (К) 3477 3773 4137 4579 5127 5823
Атомные свойства
Окислительные состояния -4, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4 , В , +5, +6 (умеренно кислый оксид)
Электроотрицательность Полинг шкала: 2,36
энергия ионизации
  • 1-й: 770 кДж / моль
  • 2-й: 1700 кДж / моль
Радиус атома эмпирические: 139  часов
радиус Ковалентного 162 ± 7 вечера
Цвет линии в спектральном диапазоне
Спектральные линии вольфрама
Другие свойства
Естественное явление исконный
Кристальная структура объемно-центрированной кубической (ОЦК)
Объемно-центрированная структура кубического кристалла для вольфрама
Скорость звука тонкого стержня 4620 м / с (при  комнатной температуре ) (отожженный)
Тепловое расширение 4,5 мкм / (м · К) (при 25 ° C)
Теплопроводность 173 Вт / (м · К)
Электрическое сопротивление 52.8 nΩ · м (при 20 ° C)
Магнитное упорядочение парамагнитный
магнитная восприимчивость + 59,0 · 10 -6  см 3 / моль (298 К)
Модуль для младших 411 ГПа
Модуль сдвига 161 ГПа
объемный модуль 310 ГПа
коэффициент Пуассона 0,28
твердость по Моосу 7,5
твердость по Виккерсу 3430-4600 МПа
твердость по Бринеллю 2000-4000 МПа
Количество CAS 7440-33-7
история
открытие Шееле (1781)
Первая изоляция Хуан Хосе Elhuyar и Фаусто Elhuyar (1783)
Названный Торберн Улаф Бергман (1781)
Основные изотопы вольфрама
Изотоп изобилие Период полураспада ( т 1/2 ) режим Decay Товар
180 Вт 0,12% 1,8 × 10 18  лет α 176 Hf
181 Вт син 121,2 г ε 181 Тех
182 Вт 26,50% стабильный
183 Вт 14,31% стабильный
184 Вт 30,64% стабильный
185 Вт син 75,1 г β - 185 Re
186 Вт 28,43% стабильный
| Рекомендации

Вольфрам , или вольфрам , является химическим элементом с символом W и атомным номером 74. Названия вольфрам происходит от бывшего шведского имени для вольфрамата минерального шеелита , тунгового Стена или «тяжелого камня». Вольфрам является редким металлом нашли естественно на Земле почти исключительно в сочетании с другими элементами в химических соединениях , а не в одиночку. Он был идентифицирован как новый элемент в 1781 году и впервые выделен в качестве металла в 1783. Его важные руды включают вольфрамит и шеелит .

Свободный элемент отличается своей надежностью, особенно тот факт , что она имеет самую высокую температуру плавления всех элементов , обнаруженных, плавление при 3422 ° С (6192 ° F, 3695 K). Она также имеет самую высокую температуру кипения , при 5930 ° C (10706 ° F, 6203 K). Его плотность 19,3 раз больше , чем вода, сравнима с таковой урана и золота , а также намного выше (примерно в 1,7 раза) , чем у свинца . Поликристаллический вольфрама является внутренне хрупким и жестким материалом (при стандартных условиях, когда несвязанный), что делает его трудно работать . Тем не менее, чистый монокристаллический вольфрама является более пластичным и может быть разрезан с жестким стальной ножовкой .

Многие сплавы вольфрама имеют множество применений, в том числе лампы накаливания лампочки нитей, рентгеновских трубок (так как обе нити и мишени), электродов в газовой вольфрамовой дуговой сварки , суперсплавов и радиационной защиты . Твердость Вольфрамовая и высокая плотность дать ему военные применения в проникновении снарядов . Вольфрамовые соединения также часто используются в качестве промышленных катализаторов .

Вольфрам является единственным металлом , из третьего переходного ряда , который , как известно, происходят в биомолекул , которые находятся в нескольких видов бактерий и архей . Это самый тяжелый элемент , как известно, важное значение для любого живого организма. Тем не менее, вольфрама препятствует молибдена и меди метаболизма и несколько более токсичен по отношению к знакомым формам жизни животного.

Характеристики

Физические свойства

В сыром виде, вольфрам является твердой сталью-серого металл , который часто хрупкий и трудно работать . Если сделано очень чистые, вольфрам сохраняет свою твердость (которая превышает многие сталей), и становится пластичным достаточно того, что она может быть легко работала. Он работал на ковка , рисунок или экструдирования . Вольфрамовые объекты также обычно образованы спеканием .

Из всех металлов в чистом виде, вольфрама имеет самую высокую температуру плавления (3422 ° C , 6192 ° F ), низкое давление паров (при температуре выше 1650 ° C, 3000 ° F), и самой высокой прочностью на разрыв . Несмотря на то, углерод остается твердым при более высоких температурах , чем вольфрам, углерод сублимируется при атмосферном давлении вместо плавления, так что он не имеет точек плавления. Вольфрам имеет самый низкий коэффициент теплового расширения любого чистого металла. Низкий коэффициент теплового расширения и высокую температуру плавления и прочность на растяжение вольфрама происходят из сильных ковалентных связей , образованных между атомами вольфрама с 5d - электронами. Легирование небольшого количества вольфрама с стал значительно повышает его прочность .

Вольфрам существует в двух основных кристаллических формах: а и р. Первый имеет объемно-центрированную кубическую структуру , и является более стабильной формой. Структура -фазы называется А15 кубической ; это метастабильное , но может сосуществовать с α фазы в условиях окружающей среды за счет неравновесного синтеза или стабилизации примесей. В отличие от -фазы , которое кристаллизуется в изометрических зернах, форма β имеет столбчатую привычку . Α фаза имеет одну трети от электрического сопротивления и гораздо более низких температур сверхпроводящего перехода Т C по отношению к -фазе: ca. 0,015 К по сравнению с 1-4 К; смешивание двух фаз позволяет получать промежуточные Т C значения. Т С значение также может быть повышена путем легирования вольфрама с другим металлом (например , 7,9 K для W- Tc ). Такие сплавы вольфрама иногда используются в сверхпроводящих контурах низкотемпературных.

Изотопы

Встречающиеся в природе вольфрама состоит из четырех стабильных изотопов ( 182 Вт, 183 Вт, 184 Вт, 186 Вт) и один очень долгоживущего радиоизотопа, 180 В. Теоретически, все пять может распадаться на изотопы элемента 72 ( гафния ) по альфа - излучения , но только 180 Вт было отмечено , чтобы сделать это, с периодом полураспада (1,8 ± 0,2) × 10 18 лет; в среднем это дает около двух альфа - распадов 180 Вт на грамм природного вольфрама в год. Другие встречающиеся в природе изотопы не наблюдается распада, сдерживая их полураспада , чтобы быть по крайней мере , 4 × 10 21 лет.

Еще 30 искусственные радиоизотопы вольфрама были охарактеризованы, наиболее стабильной из которых 181 Вт с периодом полураспада 121,2 дней, 185 Вт с периодом полураспада 75,1 дней, 188 Вт с периодом полураспада 69,4 дней, 178 W с периодом полураспада 21,6 дней, и 187 Вт с периодом полураспада 23,72 ч. Все остальные радиоактивные изотопы имеют периоды полураспада менее 3 -х часов, и большинство из них имеют период полураспада ниже 8 минут. Вольфрам также имеет 11  мета - состояний , с наиболее стабильным существом 179m W ( т 1/2  6,4 минут).

Химические свойства

Элементный вольфрама противостоит нападению кислорода , кислот и щелочей .

Наиболее распространенная формально степень окисления вольфрама +6, но он обладает все степенями окисления от -2 до +6. Вольфрам , как правило , соединяется с кислородом с образованием желтого оксида вольфрамового , WO 3 , который растворяется в водных щелочных растворах с образованием ионов вольфрамата, WO 2-
4
.

Карбидов вольфрама (W 2 C и WC) получают путем нагревания порошкообразного вольфрама с углеродом . W 2 C устойчива к химическому воздействию, хотя она сильно реагирует с хлором с образованием гексахлорида вольфрама (ВКТ 6 ).

В водном растворе, вольфрамат дает гетерополикислоту и полиоксометаллату анионы в нейтральных и кислых условиях. Как вольфрамата постепенно обрабатывают кислотой, он сначала дает растворимый, метастабильных «паравольфрамат А» анион , W
7
вывод 6-
24
, которыетечением времени превращается в менее растворимый «паравольфрамат B» анион, H
2
Вт
12
O 10-
42
. Далее подкисление производит очень растворимый метавольфрамата анион, H
2
Вт
12
вывода 6-
40
, после чего будет достигнуто равновесие. Ионы метавольфрамата существует в виде симметричный кластера двенадцать вольфрама кислорода октаэдров известных как Кеггина анион. Многие другие анионы полиоксометаллата существуют как метастабильные виды. Включение другого атоматакие как фосфор на месте двух центральных водородов в метавольфрамате производит широкий спектр гетерополикислот, такиекак фосфорно кислоты H 3 PW 12 O 40 .

Триоксид вольфрама может образовывать интеркаляции соединения с щелочными металлами. Они известны как бронзы ; Примером может служить вольфрама натрия бронзы .

история

В 1781 году Шееле обнаружил , что новая кислота , вольфрамовую кислоту , могут быть сделаны из шеелита (в то время названный вольфрама). Шил и Торберн Улаф Бергман предположил , что это может быть возможным , чтобы получить новый металл за счет уменьшения этой кислоты. В 1783 году Хосе и Фаусто Элуяр нашли кислоту , полученную из вольфрамитом , который был идентичен вольфрамовой кислоты. Позже в том же году, в Королевском Басков общества в городе Вергара , Испании, братья удалось выделить вольфрама восстановлением этой кислоты с углем , и они приписывают открытие элемента (они называют его «вольфрам» или " Вольфрам ").

Стратегическое значение вольфрама пришло заметить в начале 20 - го века. Британские власти действовали в 1912 году , чтобы освободить мой Carrock от немецкого принадлежащих камберлендского Mining Company , и во время Первой мировой войны , ограничить доступ к немецким другому месту. В Второй мировой войне , вольфрам играл более значительную роль в фоне политических отношениях. Португалия, как главный европейский источник элемента, был поставлен под давлением с обеих сторон, из - за своих месторождений вольфрамитового руды на Panasqueira . Желательные свойства вольфрама, такие как устойчивость к воздействию высоких температур, его твердость и плотность, и ее укрепление сплавов сделали его важное сырье для промышленности вооружений, как в качестве составной части оружия и оборудования, занятое в себе производстве, например, в карбиде вольфрама Режущий инструмент для обработки стали.

Этимология

Название «вольфрам» (от шведского тунгового Стена , «тяжелый камень») используется на английском, французском и многих других языках , как имя элемента, но не в странах Северной Европы . «Вольфрам» было старое шведским названием для минерального шеелита . «Вольфрам» (или «Вольфрам») используется в большинстве европейских (особенно германский, испанский и славянский) языков и происходит от минерала вольфрамита , который является источником химического символа W . Название «вольфрам» происходит от немецкого « волк Rahm » ( «волк копоти» или «волк сливочным»), название , данное вольфрама по Юхан Готтшальк Валлериус в 1747 Это, в свою очередь, происходит от Latin « Lupi spuma », имя Георг Агрикол используется для элемента в 1546, который переводит на английский язык как «пена волчьей» и является ссылкой на большое количества олова потребляемых минерала в процессе его добычи.

Вхождение

Вольфрамит минерал, со шкалой в см.

Вольфрам встречаются в основном в минералах вольфрамита ( железо - марганец вольфрамат (Fe, Mn) WO 4 , который представляет собой твердый раствор двух минералов ферберит FEWO 4 и hübnerite MnWO 4 ) и шеелит ( кальций вольфрамат (CaWO 4 ) Другой. вольфрамовые минералы располагаются в их уровне численности от умеренного до очень редко, и почти не имеют экономическую ценность.

Химические соединения

Структура W 6 Cl 18 ( "вольфрам трихлорид").

Вольфрам образует химические соединения в состояниях окисления от -II до VI. Более высокие степени окисления, всегда как оксиды, имеют отношение к его земному возникновению и его биологическим функциям, средний уровень состояние окисления часто связаны с металлическими кластерами , и очень низкие степени окисления , как правило , связаны с СО комплексами . В химии вольфрама и молибден показывает сильное сходство друг с другом, а также контрастирует с их более легким конгенером, хром . Относительная редкость вольфрама (III), например, контрастирует с распространенностью хрома (III) соединений. Высокая степень окисления проявляется в оксид вольфрама (VI) (WO 3 ). Триоксида молибдена , который является летучим при высоких температурах, является предшественником практически всех других соединений молибдена, а также сплавов. Оксида вольфрама (VI) , растворим в водной базе , образуя вольфрамата (WO 4 2- ). Это оксианион конденсируется при более низких рН значений, образуя polyoxotungstates .

Широкий диапазон степеней окисления вольфрама находит свое отражение в нем различных хлоридов:

Organotungsten соединение многочисленно , а также охватывает диапазон состояний окисления. Известные примеры включают тригональную призматическую W (CH 3 ) 6 и октаэдрическую W (CO) 6 .

производство

Добыча вольфрама в Руанде является важной частью экономики страны.

Мировые запасы вольфрама 3,200,000 тонн; они в основном расположены в Китае (1800000 т), Канада (290000 т), Россия (160 000 т), Вьетнам (95000 т) и Боливии. По состоянию на 2017 год, Китай, Вьетнам и Россия являются ведущими поставщиками с 79000, +7200 и 3,100 тонн соответственно. Канада прекратила производство в конце 2015 года из-за закрытия своего единственного вольфрамового рудника. В то же время во Вьетнаме значительно увеличила выпуск продукции в 2010s, благодаря крупной оптимизации своих внутренних операций переработки, и настигли России и Боливии.

Китай остается мировым лидером не только в производстве, но и в экспорте и потреблении вольфрамовой продукции. Производство вольфрама постепенно увеличивается за пределами Китая из-за роста спроса. В том же время его поставка Китай строго регулируются правительством Китая, который борется с незаконной добычей и чрезмерное загрязнением, происходящим от добычи и переработки процессов.

Вольфрам считается минеральным конфликтом из - за неэтичные горные наблюдавшимися в Демократической Республике Конго .

Существует большое месторождение вольфрама руды на краю Dartmoor в Соединенном Королевстве , который был эксплуатируемой во время Первой мировой войны и Второй мировой войны , как Mine Hemerdon . После увеличения вольфрамовых цен, эта шахта была возобновлена в 2014 году, но прекратила деятельность в 2018 году.

Вольфрам добывается из его руд в несколько этапов. Руда в конце концов , превращают в оксид вольфрама (VI) (WO 3 ), который нагревают с водородом или углеродом с образованием порошкообразного вольфрама. Из - за высокой температуры плавления вольфрама, оно не является коммерчески целесообразным подавать вольфрамовые слитки . Вместо этого порошкообразного вольфрама смешивают с небольшим количеством порошкообразного никеля или других металлов, и спекают . Во время процесса спекания, никель диффундирует в вольфрам, изготовление сплава.

Вольфрам также может быть извлечен путем восстановления водорода WF 6 :

WF 6 + 3 Н 2 → W + 6 HF

или пиролитического разложения :

WF 6 → W + 3 F 2 ( Δ Н г = +)

Вольфрам не торговали фьючерсного контракта и не могут быть прослежены на биржах , как London Metal Exchange . Цены, как правило , указаны для вольфрамового концентрата или WO 3 .

Приложения

Крупный план вольфрамовой нити внутри галогенной лампы
Карбид вольфрама кольцо (ювелирные изделия)

Примерно половина из вольфрама потребляется для производства твердых материалов , а именно - карбид вольфрама - с остальным используют главным образом находясь в сталях и сплавах. Менее 10% используется в других химических соединений . Из-за высокой пластичного в хрупкое температуры перехода вольфрама, его продукты обычно изготовлены с помощью порошковой металлургии , искрового плазменного спекания , химическое осаждение из паровой фазы , горячего изостатического прессования , и термопластичные маршруты. Более гибкое производство альтернативой является селективное лазерное плавление , что позволяет создавать сложные трехмерные формы.

Твердые материалы

Вольфрам в основном используется в производстве твердых материалов на основе карбида вольфрама, один из самых сложных карбидов , с температурой плавления 2770 ° С. Туалет является эффективным электрическим проводником , но W 2 C в меньшей степени. Туалет используется для изготовления износостойких абразивов , и «Карбид» режущих инструментов , таких как ножи, сверла, дисковые пилы , фрезерования и токарных инструментов , используемых в металлообрабатывающей, деревообрабатывающей, горнодобывающей , нефтяной и строительной промышленности. Твердосплавные инструменты на самом деле керамика / металл композит, в котором металлический кобальт выступает в качестве связующего (матрицы) материала , чтобы удерживать частицы WC на месте. Этот тип промышленного назначения составляет около 60% от текущего потребления вольфрама.

Ювелирных изделий промышленности составляет кольца из спеченного карбида вольфрама, карбида вольфрама / металлических композиционных материалов , а также металлического вольфрама .. WC / металл композитные кольца используют никель в качестве металлической матрицы вместо кобальта , так как он занимает более высокий блеск при полировке. Иногда производители или розничные торговцы см карбида вольфрама в качестве металла, но это керамика. Из - за твердости карбида вольфрама, в кольца , изготовленные из этого материала , чрезвычайно устойчивы к истиранию, и будет держать полированное покрытие дольше , чем кольца из металлического вольфрама. Карбид вольфрама кольца являются хрупкими, однако, и может треснуть под острым ударом.

сплавы

Твердость и плотность вольфрама применяются в получении тяжелых металлов , сплавов . Хорошим примером является быстрорежущей стали , которая может содержать столько же , сколько 18% вольфрама. Высокая температура плавления Вольфрамовой делает вольфрам хороший материала для таких приложений , как сопла ракетных двигателей , например , в UGM-27 Polaris подводной лодки баллистической ракеты . Вольфрамовые сплавы используются в широком диапазоне различных применений, в том числе аэрокосмической и автомобильной промышленности и радиационной защиты. Суперсплавы , содержащие вольфрам, такие как Хастелла и Стеллит , используются в турбинных лопатках и износостойкие детали и покрытия.

Закалка (мартенситное) стали вольфрама (прибл. 5,5% до 7,0% Вт с 0,5% до 0,7% С) был использован для изготовления постоянных магнитов трудно, из - за его высокой остаточной намагниченности и коэрцитивной , как было отмечено Гопкинсон (1849-1898) , как еще в 1886 году магнитные свойства металла или сплава очень чувствительны к микроструктуре. Например, в то время как элемент вольфрам не является ферромагнитным (но железо есть), когда они присутствуют в стал в этих пропорциях, он стабилизирует мартенситную фазу, которая имеет улучшенный ферромагнетизм, по сравнению с ферритовой (железом) фазой, из - за его большим сопротивление движению стенки магнитного домена .

Теплостойкость Вольфрамовая делает его полезным в дуговой сварке приложениях в сочетании с другим высоко проводом щим металлом , таким как серебро или медь. Серебра или меди обеспечивает необходимую проводимость и вольфрама позволяет сварочной проволоки , чтобы выдерживать высокие температуры дуговой сварки среды.

вооружений

Вольфрам, как правило , легированный никель и железо или кобальт с образованием тяжелых сплавов, используются в кинетической энергии отделителей в качестве альтернативы обедненного урана , в приложениях , где уран в Радиоактивности является проблематичной даже в обедненной форме, или там , где дополнительные уран в пирофорных свойствах не желательные ( например, в обычных маленьких пулях оружия , предназначенных для проникновения бронежилета). Точно так же, вольфрамовые сплавы использовались также в снаряды, гранаты и ракеты , чтобы создать сверхзвуковой осколками. Германия использовала вольфрам во время Второй мировой войны для производства снарядов для противотанковой пушки конструкции с использованием Герлихами отжимают расточки принципа для достижения очень высокая начальная скорости и проникновения усиленной броней из сравнительно небольшого калибра и легкой вес полевой артиллерии. Оружие было очень эффективны , но недостаток вольфрама , используемым в ядре оболочки ограничена , что эффективность.

Вольфрам также был использован в плотных инертных металлах взрывчатых веществ , которые используют его в качестве плотного порошка , чтобы уменьшить сопутствующий ущерб при одновременном увеличении летальности взрывчатых веществ в пределах малого радиуса.

Химические приложения

Вольфрам (IV) сульфид является высокой температурой смазкой и является одним из компонентов катализаторов гидродесульфуризации . MoS 2 чаще используется для таких применений.

Вольфрамовые оксиды используются в керамической глазури и кальция / магния вольфраматы широко используются в флуоресцентном освещении . Кристалл вольфраматы используются в качестве сцинтилляционных детекторов в области ядерной физики и ядерной медицине . Другие соли , которые содержат вольфрам используются в химической и дубильной промышленности. Оксид вольфрама (WO 3 ) вводят в селективного каталитического восстановления (SCR) катализаторов , найденных в угольных электростанций. Эти катализаторы превращения оксидов азота ( NO х ) в азот (N 2 ) и воды (H 2 O) с помощью аммиака (NH 3 ). Оксид вольфрама помогает с физической силой катализатора и продлевает срок службы катализатора.

Ниша использует

Приложения , требующие высокой плотности включают веса, противовесы , балластные кили для яхт, хвостовое балласт для коммерческих самолетов, а также в качестве балласта в гоночных автомобилях для NASCAR и Формулы . В Формуле В настоящее время, гораздо более продвинутый материал используются: вольфрамовый сплав , торговая марка, Densamet. Обедненный уран также используется для этих целей, в связи с аналогичным высокой плотностью. Семьдесят пять кг блоки вольфрама были использованы в качестве «крылатого баланса массовых устройств» на участке входа транспортного средства в 2012 году Mars Science Laboratory космических аппаратов. Это идеальный материал для использования в качестве тележки для клепки , где масса , необходимая для получения хороших результатов можно добиться в компактном бар. Сплавы высокой плотности вольфрама с никелем, медью или железом используются в высококачественных стрелах (для обеспечения меньшего диаметра и , следовательно , более жестких группировок) или для рыболовных приманок (вольфрамовые шарики позволяют летать быстро погружаться). Вольфрам видел применение в последнее время в соплах для 3D - печати ; высокая износостойкость и теплопроводность карбида вольфрама улучшает печать абразивных нитей. Некоторая виолончель строка C намотана с вольфрамом. Дополнительная плотность дает эту строку больше проекции и часто виолончелистам будет покупать только эту строку и использовать его с тремя строками из другого набора. Вольфрам используется в качестве поглотителя на электронный телескоп на космических лучей системы из двух Voyager космического аппарата .

Вольфрамата натрия используется в Фолина-Чокальтеу реагента «с, смесь различных химических веществ , используемых в„Lowry Assay“для анализа содержания белка.

замена золота

Его плотность, подобно тому , что из золота, вольфрама позволяет быть использован в ювелирных изделиях в качестве альтернативы золота или платины . Металлический вольфрам гипоаллергенный , и сложнее , чем золотые сплавы (хотя и не так сложно , как карбид вольфрама), что делает его полезным для колец , которые будут противостоять царапинам, особенно в конструкциях с матовой отделкой .

Поскольку плотность настолько же, из золота (вольфрам составляет весь 0,36% менее плотное), и его цена составляет порядка одной тысячной, вольфрам , также может быть использована в подделках из золотых слитков , такие как плакирование бара вольфрама с золото, которое наблюдается с 1980 - х лет, или принимая существующий золотой слиток, сверление отверстий, и замена снятого золота с вольфрамовыми стержнями. Плотность не точно такой же, и другие свойства золота и вольфрама отличаются, но позолоченного вольфрама будет проходить поверхностные испытания.

Позолоченный вольфрам коммерчески доступен из Китая (главный источник вольфрама), как в ювелирных изделиях и в качестве стержней.

электроника

Потому что он сохраняет свою прочность при высоких температурах и имеет высокую температуру плавления , элементный вольфрам используется во многих высокотемпературных применений, таких как лампочки , электронно-лучевой трубки , и вакуумные трубки нитей, нагревательных элементов , и ракетных двигателей сопел. Его высокая температура плавления вольфрама также делает подходит для аэрокосмической и высокотемпературных применений , таких как электрические, нагрева и сварки, в частности в газовой вольфрамовой дуговой сварки процесс (также называемый вольфрама инертного газа (TIG) сварка).

Вольфрамовый электрод используется в газовой вольфрамовой дуговой сварки горелки

Из - за своих свойств проводящих и относительной химической инертности, вольфрама также используется в электродах , а в эмиттере советы в инструментах электронно-лучевых , которые используют орудия полевой эмиссии , такие как электронные микроскопы . В электронике, вольфрам используется в качестве соединительного материала в интегральных схемах , между диоксидом кремния диэлектрического материала и транзисторов. Она используется в металлических пленках, которые заменяют проводку , используемую в обычной электронике с пальто вольфрама (или молибдена ) на кремнии .

Электронная структура вольфрама делает его одним из основных источников рентгеновских целей, а также для экранирования от высокоэнергетических излучений (например, в радиофармацевтических промышленности для экранирования радиоактивных образцов из ФДГ ). Он также используется в гамма - томографии в качестве материала , из которого изготовлены кодированные апертуры, из - за его превосходные защитные свойства. Вольфрам порошок используется в качестве материала наполнителя в пластиковых композитах, которые используются в качестве нетоксичного заменителя свинца в пулях , выстреле и радиационных щитах. Поскольку тепловое расширение этого элемента похожа на боросиликатного стекла , она используется для изготовления стекла с металлом уплотнения. В дополнение к своей высокой температурой плавления, когда вольфрам , легированный калием, это приводит к повышенной стабильности формы ( по сравнению с нелегированного вольфрама). Это гарантирует , что нить не провисает и не происходит никаких нежелательных изменений.

Nanowires

Через сверху вниз нанофабрикации процессов, вольфрама нанопровода были изготовлены и изучены с 2002 года В связи с особенно высокой поверхности к объему, формирование поверхностного слоя оксида и монокристалл природа такого материала, механические свойства существенно отличаются от тех , насыпной вольфрама. Такой вольфрам нанопровод имеет потенциальное применение в наноэлектронике и , что важно в качестве зондов рНа и газовых датчиков. В сходству с кремниевыми нанопроводами , вольфрам нанопровод часто получают из массивного предшественника вольфрама с последующим термическим окислением стадией контролировать морфологию с точкой зрения длины и соотношения сторон. Использование Deal-Гроув модели можно предсказать кинетики окисления нанопроводов , изготовленных с помощью такой обработки термического окисления.

Биологическая роль

Вольфрам, по атомным номером Z = 74, является самым тяжелым элементом , как известно, быть биологически функциональным. Он используется некоторыми бактериями и архей , но не в эукариот . Так , например, ферменты , называемые оксидоредуктазами используют вольфрам аналогично молибден при использовании его в вольфраме птеринового комплекса с molybdopterin (molybdopterin, несмотря на его название, не содержат молибден, но может образовывать комплексы с или молибденом или вольфрамом в использовании живых организмов). Вольфрамовые-используя ферменты , как правило , уменьшают карбоновые кислоты в альдегиды. Вольфрамовые оксидоредуктазы могут также катализировать окисление. Первый вольфрама требующих фермента быть обнаружены также требует селен, и в этом случае пара вольфрама-селен может функционировать аналогично молибдена серы спаривания некоторого молибдена кофактора -requiring ферменты. Один из ферментов оксидоредуктазы в семье , которые иногда используют вольфрам (бактериальная формиатдегидрогеназы H) , как известно, использовать версию селена молибдена molybdopterin. Ацетилен гидратаз является необычным metalloenzyme в том , что он катализирует реакцию гидратации. Был предложены два механизма реакции, в одном из которых есть прямое взаимодействие между атомом вольфрама и тройной связью С ≡. Хотя вольфрамсодержащий ксантин - дегидрогеназы от бактерий было обнаружено содержание вольфрама-molydopterin , а также небелкового связанный селен, А molybdopterin комплекс вольфрама-селен не было окончательно описано.

В почве, металлического вольфрама окисляется до вольфрамата анион. Это может быть избирательно или неизбирательно импортировано некоторыми прокариотическими организмами и может заменить молибдат в некоторых ферментах . Его влияние на действие этих ферментов в некоторых случаях ингибирующих и в других положительных. Химия почвы определяет , как вольфрам полимеризуется; Щелочные почвы вызывают мономерные вольфраматы; кислые почвы вызывают полимерные вольфраматы.

Вольфрамат натрия и свинец были изучены для их влияний на дождевых червях . Свинец было установлено, что летальной при низких уровнях и вольфрамата натрия был гораздо менее токсичны, но вольфрамата полностью ингибирует их репродуктивную способность .

Вольфрам был изучен в качестве биологического меди метаболического антагониста , в роли аналогично действию молибдена. Было обнаружено , что tetrathiotungstates могут быть использованы в качестве биологических меди комплексообразования химических веществ, сходных с tetrathiomolybdates .

В архей

Вольфрам имеет важное значение для некоторых архих. Следующий вольфрам-используя ферменты известны:

WTP система известна избирательно транспортировать вольфрама в архей:

факторы здоровья

Поскольку вольфрам является редким металлом и его соединения, как правило, инертным, влияние вольфрама на окружающую среду ограничены. Изобилие вольфрама в земной коре, как полагают, около 1,5 частей на миллион. Это одна из наиболее редких элементов.

Он был сначала считается, что относительно инертными и лишь слегка токсичным металлом, но начиная с 2000 годом, риск представлен сплавами вольфрама, его пылью и твердыми частицами , чтобы вызвать рак и ряд других неблагоприятных эффектов у животных, а также людей были выделено из в пробирке и в естественных условиях экспериментов. Средняя летальная доза ЛД 50 сильно зависит от животного и способа введения и составляет от 59 мг / кг (внутривенно, кролики) и 5000 мг / кг (порошок металлического вольфрама, внутрибрюшинный , крысы).

Люди могут быть подвержены вольфрам на рабочем месте, вдыхая его, заглатывая его, контакт с кожей, и зрительный контакт. Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH) установила предел рекомендуется экспозиции (REL) от 5 мг / м 3 в течение 8-часового рабочего дня и краткосрочного предела 10 мг / м 3 .

патентная заявка

Вольфрам является уникальным среди элементов в том , что оно было предметом патентных разбирательств. В 1928 году американский суд отклонил General Electric попытку «s запатентовать его, переворачивая патент США 1,082,933 , выдаваемое в 1913 году Уильям Д. Кулидж .

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка