Ο βολφράμιο, σύμβολο W, ατομικός αριθμός 74, είναι ένα μέταλλο της ομάδας 6 του ΤΗ ομορφιά Ππεριοδικός. Το κύριο χαρακτηριστικό του είναι το γεγονός ότι είναι το μέταλλο με την υψηλότερη θερμοκρασία τήξης και το δεύτερο στοιχείο με την υψηλότερη θερμοκρασία τήξης, δεύτερο μόνο μετά το άνθρακας. Έχει γκρι χρώμα, παραπέμπει σε ατσάλι, είναι σταθερό στον αέρα, αλλά καίγεται όταν θερμαίνεται.
Το βολφράμιο υπάρχει σε δύο καθημερινά προϊόντα: στυλό και λαμπτήρες πυρακτώσεως (με νήματα). Ωστόσο, στη βιομηχανία, το βολφράμιο χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή κράματα μετάλλων και ως πρόσθετο στο ατσάλι. Υπάρχει επίσης σε κοσμήματα και έξυπνα παράθυρα, συσκευές που καταφέρνουν να ελέγχουν την ένταση του ηλιακού φωτός που πέφτει σε μια τοποθεσία, βελτιώνοντας την ενεργειακή απόδοση.
Διαβάστε περισσότερα: Μέταλλα — στοιχεία που χαρακτηρίζονται από φωτεινότητα, αντοχή, θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα
περίληψη βολφραμίου
Είναι μεταβατικό μέταλλο, που βρίσκεται στην 6η ομάδα του Περιοδικού Πίνακα, στην έκτη περίοδο.
Είναι το μέταλλο με το υψηλότερο σημείο τήξης στον Περιοδικό Πίνακα.
Έχει γκρι χρώμα και είναι σταθερό στον αέρα.
Μεγάλο μέρος του λαμβάνεται από βολφραμίτη και σχελίτη.
Χρησιμοποιείται για την κατασκευή λαμπτήρων πυρακτώσεως, στυλό, κοσμήματα, έξυπνα γυαλιά, μεταξύ άλλων.
ιδιότητες βολφραμίου
Σύμβολο: W
ατομικός αριθμός: 74
ατομική μάζα: 183.84 π.μ.
Σημείο σύντηξης: 3422 °C
Σημείο βρασμού: 5555 °C
Πυκνότητα: 19,3 g/cm³
ηλεκτραρνητικότητα: 2,36
Ηλεκτρονική διανομή: [Xe] 6s2 4στ14 5δ4
Χημική σειρά: ομάδα 6, μέταλλο μετάπτωσης, d-block
Χαρακτηριστικά βολφραμίου
Το βολφράμιο είναι ένα γκριζωπό μέταλλο, ο χρωματισμός του οποίου μπορεί να μοιάζει με χάλυβα. Αυτό που ξεχωρίζει περισσότερο είναι το πολύ υψηλό σημείο τήξης του, 3422 °C, το μεγαλύτερο μεταξύ των μετάλλων και το δεύτερο μεγαλύτερο στον Περιοδικό Πίνακα, δεύτερο μόνο μετά τον άνθρακα. Ορισμένες ιδιότητες και χαρακτηριστικά του βολφραμίου μοιάζουν πολύ με το μολυβδαίνιο, ένα άλλο στοιχείο της ομάδας 6.
Όσο για την αντιδραστικότητα, αυτό το μέταλλο είναι σταθερό παρουσία αέρα σε θερμοκρασία δωματίου, ωστόσο, σε υψηλότερες θερμοκρασίες, καταλήγει να υποφέρει καύση το WO3, μια από τις κύριες ενώσεις αυτού του στοιχείου. βολφράμιο οξειδώνεται εύκολα από αλογόνα, αποκτώντας καταστάσεις οξείδωσης που κυμαίνονται από +2 έως +6. Είναι ανθεκτικό σε προσβολή οξέος, συμπεριλαμβανομένου του aqua regia, αλλά προσβάλλεται γρήγορα από τηγμένες βάσεις παρουσία οξειδωτικών παραγόντων.
Εμφάνιση και παραγωγή βολφραμίου
βολφράμιο είναι το 18ο πιο άφθονο στοιχείο του φλοιός της γης, που εμφανίζεται κυρίως σε μεταλλεύματα βολφραμίτη (ή βολφραμίτη), (Fe, Mn) WO4, scheelite (CaWO4), φερβερίτης (FeWO4) και hubnerite (MnWO4). Τα πρώτα δύο, wolframite και scheelite, με υψηλή περιεκτικότητα σε WO3, είναι τα κύριες πηγές αυτού του μετάλλου σε όλο τον κόσμο.
Το μεγαλύτερο μέρος του βολφραμίου του πλανήτη βρίσκεται στο Κίνα, Ρωσία, Βιετνάμ, Ισπανία και ΧρώμακαιΠήγαινα από το βορρά. Τα κινεζικά αποθέματα αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το ήμισυ ολόκληρου του πλανήτη, με την Κίνα να αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 80% της παγκόσμιας παραγωγής βολφραμίου. Ο Βραζιλία Διαθέτει αποθέματα βολφραμίτη στις πολιτείες Πάρα, Ροντόνια, Ρίο Γκράντε ντο Σουλ, Σάντα Καταρίνα και Σάο Πάολο, και σχελίτη στην περιοχή Seridó, μεταξύ Paraíba και Rio Grande do Norte. Τα αποθέματα βολφραμίου της Βραζιλίας αντιπροσωπεύουν περίπου το 1% του παγκόσμιου συνόλου.
Για την παραγωγή και την προμήθεια του, πρώτα από όλα, Τα μεταλλεύματα βολφραμίου πρέπει να υποβληθούν σε διαδικασίες φυσικής σύνθλιψης και λείανσης. Στη συνέχεια, ένας από τους τρόπους λήψης βολφραμίου είναι με σύντηξη με ανθρακικό νάτριο (Na2CO3) σε υψηλή θερμοκρασία, παράγοντας βολφραμικό νάτριο (Na2WO4), τι είναι διαλυτός στο νερό.
η προσθήκη του υδροχλωρικό οξύ παράγει βολφραμικό οξύ, το οποίο αργότερα μετατρέπεται σε οξείδιο βολφραμίου VI, WO3, μέσω φρύξης (χημική μέθοδος κατά την οποία τα δείγματα μετατρέπονται σε υψηλές θερμοκρασίες). του WO3, είναι δυνατή η παραγωγή μεταλλικού βολφραμίου μέσω οξειδοαναγωγής με αέριο υδρογόνο ή με άνθρακα σε υψηλή θερμοκρασία. Μερικές φορές υπάρχει η παραγωγή καρβιδίου (ή καρβιδίου) από βολφράμιο, WC ή W2C, ως τελικό προϊόν, γνωστό ως καρβίδιο.
Διαβάστε περισσότερα: Εξόρυξη - συνίσταται στην εξόρυξη και επεξεργασία υπόγειων μεταλλευμάτων
Εφαρμογές βολφραμίου
Σε βιομηχανικούς και εμπορικούς όρους, το καρβίδιο του βολφραμίου χρησιμοποιείται ευρέως ως α επίστρωση εργαλείων κοπής και διάτρησης υψηλής ταχύτητας, ως τρυπάνια για τρυπάνια, αφού έχει υψηλή σκληρότητα και υψηλή μηχανική αντοχή.
Το βολφράμιο είναι επίσης α καλό πρόσθετο για χάλυβα, που χρησιμοποιείται στην παραγωγή χάλυβα υψηλής ταχύτητας (8% έως 20% του W) και χάλυβα εργαλείων και καλουπιών (5% έως 18% του W). Αυτοί οι τύποι χάλυβα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κοπτικών υλικών και λεπίδων ανθεκτικών στην τριβή.
Πιο κοντά στην καθημερινή ζωή των κοινωνιών, το βολφράμιο είναι α κύριο συστατικό των λαμπτήρων πυρακτώσεως, αποτελώντας το κύριο συστατικό του μεταλλικό νήμα από αυτούς τους λαμπτήρες. Η χρήση βολφραμίου σε αυτά καθόρισε το τέλος της χρήσης άνθρακα, οσμίου και τανταλίου ως νημάτων. Ενώ οι λαμπτήρες άνθρακα, που αναπτύχθηκαν από Τόμας Έντισον, διήρκεσε λίγες ώρες, τα όσμιο ήταν πολύ ακριβά και τα ταντάλιο ήταν πολύ εύθραυστα.
Το βολφράμιο χρησιμοποιείται επίσης στο παραγωγή στυλό, που εφευρέθηκε από τον Ούγγρο László Biró και διαδόθηκε στην Ευρώπη από τον Marcel Bich. Σε αυτά τα στυλό, το μελάνι εναποτίθεται στο χαρτί μέσω μιας κυλιόμενης μπάλας στην άκρη του στυλό. Καθώς αυτή η σφαίρα έπρεπε να είναι υψηλής σκληρότητας και πυκνότητας, το βολφράμιο αποδείχθηκε εξαιρετικός υποψήφιος, ακριβώς επειδή περιείχε τέτοιες ιδιότητες.
Το βολφράμιο έχει εφαρμογή κατασκευή κοσμημάτων, καθώς παρουσιάζεται ως υποαλλεργικό υλικό, με πυκνότητα κοντά σε αυτή του χρυσού, ανθεκτικό σε γρατσουνιές, παραμορφώσεις και γρατσουνιές, εκτός από πρακτικά μόνιμη λάμψη, δηλαδή δεν χρειάζεται γυάλισμα σταθερές. δαχτυλίδια βολφραμίου, για παράδειγμα, είναι πολύ περιζήτητα για την καλή τους αντοχή, εμφάνιση και σκληρότητα, εκτός από το ότι έχουν φυσικά χαμηλότερη τιμή σε σύγκριση με τις ευγενέστερες μεταλλικές συμμαχίες.
Υπάρχει μια πιο τεχνολογική χρήση του βολφραμίου κατασκευή έξυπνων παραθύρων (έξυπνα παράθυρα), τα οποία διαθέτουν ηλεκτροχρωμική μεμβράνη ικανή να ελέγχει την ένταση του φωτός και της θερμότητας που προσπίπτει σε ένα περιβάλλον, εξασφαλίζοντας μεγαλύτερη φωτεινή και ενεργειακή απόδοση του χώρου. Τέτοιες συσκευές εμφανίζονται ήδη στην αγορά, τόσο σε αυτοκίνητα όσο και γενικότερα στο real estate και μπορούν να ελέγχονται από απόσταση.
Διαβάστε περισσότερα:Διαφορές μεταξύ λαμπτήρων φθορισμού και πυρακτώσεως
ιστορία βολφραμίου
Το βολφράμιο έχει α ενδιαφέρουσα ιστορία για το όνομά σου, ή μάλλον τα ονόματά τους, αφού είναι γνωστό και ως βολφράμι, σε γερμανικές και σλαβικές γλώσσες.
Το 1783, στην Ισπανία, οι αδελφοί Juan José και Fausto Delhuyar ήταν οι πρώτοι που απομόνωσαν το βολφράμιο ως καθαρό στοιχείο, έχοντας ως προέλευση το ορυκτό βολφραμίτης. Οι Ισπανοί αδελφοί αποφάσισαν τότε να καλέσουν το νέο στοιχείο βολφράμι (μετάφραση για βολφράμι), λόγω του καταγόμενου μεταλλεύματος. Το όνομα wolfram προέρχεται από το γερμανικό, λύκος ραχμ, που μεταφράζεται ως σάλιο σάλιου ή λύκου, αναφορά σε απώλειες κασσίτερου κατά την επεξεργασία μεταλλευμάτων βολφραμίου.
Ωστόσο, η απόφαση που έλαβαν οι αδελφοί Delhuyar να ονομάσουν το νέο στοιχείο ως wolfram δημιούργησε κάποια σύγχυση, καθώς δύο χρόνια νωρίτερα, μεταξύ 1779 και 1781, οι Ιρλανδοί Πήτερ Γουλφ και τα σουηδικά Carl Wilhelm Scheele ανακάλυψε σήμερα μια όξινη ένωση οξύ βολφραμικό, με βάση το ορυκτό βολφραμίτη (τώρα γνωστό ως scheelite, CaWO4). Από αυτή την όξινη ένωση, απομόνωσαν το οξείδιο βολφραμίου VI, WO3.
Αν και οι Ισπανοί αδερφοί ήταν μπροστά, ακόμη και επειδή κατάφεραν να απομονώσουν το μέταλλο, το νέο στοιχείο ήταν επίσης γνωστό παγκοσμίως ως βολφράμιο, μια ένωση σουηδικών λέξεων tung (βαρύ) και Στεν (πέτρα) και αναφέρεται στο μέταλλο βολφρενίτη.
Ωστόσο, παρόλο που και τα δύο ονόματα επιμένουν μέχρι σήμερα, το διεθνώς υιοθετημένο σύμβολο για το βολφράμιο είναι το W, λόγω του γερμανικού ονόματος βολφράμι. Το όνομα βολφράμιο είναι πιο κοινό στις αγγλικές και λατινικές γλώσσες.
ασκήσεις βολφραμίου
Ερώτηση 1 (Uece)
Σημειώστε τα ακόλουθα αποσπάσματα για το βολφράμιο: «Ο θείος μου εκτίμησε την πυκνότητα του βολφραμίου που ετοίμασε, την ανθεκτικότητά του, τη μεγάλη χημική του σταθερότητα […]». «Η αίσθηση του να αγγίζεις το πυροσυσσωματωμένο βολφράμιο είναι ασύγκριτη».
ΣΑΚΣ, Όλιβερ. θείος βολφράμιο: Εταιρία της τσέπης.
Για βολφράμιο, επιλέξτε την αληθινή επιλογή.
α) Η ηλεκτρονική κατανομή του βολφραμίου είναι [Xe] 4f14 5δ6.
β) Ανήκει στην ομάδα 5 του Περιοδικού Πίνακα.
γ) Είναι μέταλλο μετάπτωσης, με υψηλό σημείο τήξης.
δ) Βρίσκεται στην πέμπτη περίοδο του Περιοδικού Πίνακα.
Απάντηση: γράμμα Γ
Μεταξύ των εναλλακτικών, αυτό που ισχύει για το βολφράμιο είναι το γράμμα C, καθώς αυτό το στοιχείο είναι μέταλλο μετάβασης (ομάδα 6) και έχει, στην πραγματικότητα, υψηλό σημείο τήξης (το υψηλότερο μεταξύ των μετάλλων και το δεύτερο υψηλότερο στον πίνακα Περιοδικός).
Η πρόταση Α είναι λανθασμένη καθώς η κατανομή της είναι [Xe] 6s2 4στ14 5δ4.
Η εναλλακτική Β είναι λάθος, καθώς αυτό το στοιχείο ανήκει στην ομάδα 6 του Περιοδικού Πίνακα.
Η εναλλακτική Δ είναι λάθος, καθώς αυτό το στοιχείο βρίσκεται στην έκτη περίοδο του Περιοδικού Πίνακα.
Ερώτηση 2 (Uepa)
«Το βολφράμιο είναι το μόνο μέταλλο στην 3η μεταβατική γραμμή του Περιοδικού Πίνακα με αποδεδειγμένη βιολογική λειτουργία. Εμφανίζεται σε ορισμένα βακτήρια και σε ένζυμα που ονομάζονται οξειδορεδουκτάσες, παίζοντας παρόμοιο ρόλο με το μολυβδαίνιο στις οξειδορεδουκτάσες στο ανθρώπινο σώμα. Το βολφράμιο έχει το υψηλότερο σημείο τήξης από όλα τα μέταλλα, δεύτερο μόνο μετά τον άνθρακα σε ολόκληρο τον Περιοδικό Πίνακα. Είναι ανθεκτικό στα οξέα και μόνο μείγμα HNO3 + Το HF το διαλύει αργά όταν είναι ζεστό. Αντέχει καλά στα αλκαλικά διαλύματα, αλλά προσβάλλεται από συντήξεις με NaOH ή Na2CO3, μετατροπή σε βολφραμίδια. το WO3 Χρησιμοποιείται ως χρωστική ουσία αλλά και για χρωματισμό κεραμικών υλικών. Τα βολφραμίδια CaWO4 και MgWO4 Είναι συστατικά της λευκής σκόνης που επικαλύπτει εσωτερικά τους λαμπτήρες φθορισμού. Τα βολφραμικά άλατα νατρίου και καλίου χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία δέρματος και δέρματος, στην καθίζηση πρωτεϊνών του αίματος και στην κλινική ανάλυση. Για τον καθαρισμό μετάλλων, τα φυσικά βολφραμικά άλατα υποβάλλονται σε σύντηξη με ανθρακικό νάτριο (Na2CO3) σε υψηλή θερμοκρασία, με αποτέλεσμα βολφραμικό νάτριο (Na2WO4), διαλυτό στο νερό. Από αυτό το διάλυμα, με την προσθήκη HCl, βολφραμικό οξύ (Η2WO4), το οποίο μετατρέπεται σε WO3 μετά την πύρωση. Το μεταλλικό βολφράμιο λαμβάνεται μέσω της αναγωγής του WO3 με αναγωγικό αέριο (Η2) σε υψηλή θερμοκρασία. Το μέταλλο λαμβάνεται με τη μορφή σκόνης, νημάτων ή στερεών ράβδων»
(Πηγή: Química Nova na Escola).
Σχετικά με όσα εκτίθενται στο κείμενο, είναι σωστό να αναφερθεί ότι:
α) το είδος CaWO4 και MgWO4 είναι οξέα Arrenhius.
β) είδη CaWO4 και WO3 είναι βασικά οξείδια.
γ) το είδος NaOH ή Na2CO3 είναι βάσεις του Arrenhius.
δ) η αντίδραση μεταξύ των ειδών Na2WO4 και το HCl παράγει το είδος Η2WO4.
ε) πύρωση του Η2WO4 παράγει διοξείδιο του βολφραμίου.
Απάντηση: γράμμα Δ
Υπάρχει ένα απόσπασμα από το κείμενο της ερώτησης που λέει: «...με αποτέλεσμα βολφραμικό νάτριο (Να2WO4), διαλυτό στο νερό. Από αυτό το διάλυμα, με την προσθήκη HCl, κατακρημνίζεται το βολφραμικό οξύ (H2WO4)…», δηλαδή η αντίδραση μεταξύ βολφραμικού νατρίου και HCl έχει ως αποτέλεσμα το είδος Η2WO4, και, επομένως, το πρότυπο είναι αυτό του γράμματος D.
Η εναλλακτική Α είναι λανθασμένη καθώς τα χημικά είδη που αναφέρονται δεν είναι οξέα αλλά άλατα.
Η εναλλακτική Β είναι λανθασμένη ως CaWO4 δεν είναι οξείδιο, και επιπλέον WO3 είναι ένα όξινο οξείδιο, καθώς προέρχεται από την αφυδάτωση του βολφραμικού οξέος:
H2WO4 → WO3 + Η2Ο
Η εναλλακτική C είναι λανθασμένη καθώς, σύμφωνα με τη θεωρία του Arrhenius, μόνο το NaOH μπορεί να θεωρηθεί βάση. Σε αυτή τη θεωρία, οι βάσεις είναι είδη που αυξάνουν τη συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ- σε υδατικό διάλυμα. Και στο2CO3 δεν έχει, στη δομή του, το ιόν υδροξειδίου, δεν μπορεί να θεωρηθεί ως βάση υπό το φως της θεωρίας του Arrhenius.
Η εναλλακτική λύση Ε είναι λανθασμένη καθώς το βολφραμικό οξύ παράγει τριοξείδιο του βολφραμίου και όχι διοξείδιο.
Του Στέφανο Αραούχο Νοβάις
Καθηγητής Χημείας
