Volframi (W): ominaisuudet, tuotanto, käyttö

THE volframi, symboli W, atominumero 74, on ryhmän 6 metalli TKaunotar Pjaksollinen. Sen pääominaisuus on se, että se on metalli, jolla on korkein sulamislämpötila ja toinen alkuaine, jolla on korkein sulamislämpötila, toiseksi vain hiili. Sillä on teräkseen viittaava harmaa väri, se on vakaa ilmassa, mutta palaa kuumennettaessa.

Volframia on kahdessa jokapäiväisessä tuotteessa: kuulakärkikynissä ja hehkulampuissa (hehkulangalla). Teollisuudessa volframia käytetään kuitenkin laajalti sen valmistuksessa metalliseokset ja lisäaineena teräs. Sitä on myös koruissa ja älyikkunoissa, laitteissa, jotka onnistuvat säätelemään paikkaan osuvan auringonvalon voimakkuutta parantaen energiatehokkuutta.

Lue lisää: Metallit ovat elementtejä, joille on ominaista kirkkaus, lujuus, lämmön- ja sähkönjohtavuus

volframi yhteenveto

• Se on siirtymämetalli, joka on jaksollisen järjestelmän ryhmässä 6 kuudennessa jaksossa.

• Se on metalli, jolla on jaksollisen järjestelmän korkein sulamispiste.

• Se on väriltään harmaa ja on vakaa ilmassa.

• Suuri osa siitä on otettu wolframiitista ja scheeliitistä.

• Siitä valmistetaan muun muassa hehkulamppuja, kuulakärkikyniä, koruja, älylaseja.

volframin ominaisuudet

• Symboli: W

• atominumero: 74

• atomimassa: 183.84 a.m.u.

• Fuusiopiste: 3422 °C

• Kiehumispiste: 5555 °C

• Tiheys: 19,3 g/cm³

• elektronegatiivisuus: 2,36

• Sähköinen jakelu: [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴

• Kemiallinen sarja: ryhmä 6, siirtymämetalli, d-lohko

Volframin ominaisuudet

Volframi on harmahtava metalli, jonka väri voi muistuttaa terästä. Eniten erottuu sen erittäin korkea sulamispiste, 3422 °C, suurin metallien joukossa ja toiseksi suurin jaksollisessa taulukossa, toiseksi vain hiilen jälkeen. Jotkut volframin ominaisuudet ja ominaisuudet ovat hyvin samankaltaisia ​​kuin molybdeeni, toinen ryhmän 6 alkuaine.

Mitä tulee reaktiivisuuteen, tämä metalli on stabiili ilman läsnä ollessa huoneenlämpötilassakorkeammissa lämpötiloissa se kuitenkin kärsii palaminen WO₃, yksi tämän alkuaineen tärkeimmistä yhdisteistä. volframi hapettuu helposti halogeenit, saavuttaen hapetusasteet välillä +2 - +6. Se kestää happohyökkäystä, mukaan lukien aqua regia, mutta sulat emäkset hyökkäävät siihen nopeasti hapettavien aineiden läsnä ollessa.

Volframin esiintyminen ja tuotanto

volframi on 18. runsain elementti Maankuori, jota esiintyy pääasiassa wolframiitissa (tai wolframiitissa), (Fe, Mn) WO-malmeissa₄, scheeliitti (CaWO₄), ferberiitti (FeWO₄) ja hubneriitti (MnWO₄). Kaksi ensimmäistä, wolframiitti ja scheeliitti, jossa on korkea WO-pitoisuus₃, ovat tärkeimmät lähteet tästä metallista ympäri maailmaa.

Suurin osa planeetan volframista sijaitsee Kiina, Venäjä, Vietnam, Espanja ja ColorjaOlin lähdössä pohjoisesta. Kiinan varannot edustavat yli puolta koko planeettasta, ja Kiinan osuus maailman volframituotannosta on yli 80 prosenttia. THE Brasilia sillä on wolframiittivarantoja Parán, Rondônian, Rio Grande do Sulin, Santa Catarinan ja São Paulon osavaltioissa ja scheeliittiä Seridón alueella Paraíban ja Rio Grande do Norten välissä. Brasilian volframivarat edustavat noin 1 % maailman kokonaisvarannoista.

Sen tuotantoa ja hankintaa varten ennen kaikkea volframimalmeille on suoritettava fyysiset murskaus- ja jauhatusprosessit. Sitten yksi tavoista saada volframia on fuusio natriumkarbonaatin (Na₂CO₃) korkeassa lämpötilassa, jolloin muodostuu natriumvolframaattia (Na₂WO₄), mikä on liukeneva vedessä.

lisääminen suolahappo tuottaa volframihappoa, joka muunnetaan myöhemmin volframioksidiksi VI, WO₃kalsinoinnin kautta (kemiallinen menetelmä, jossa näytteet muunnetaan korkeissa lämpötiloissa). WO: sta₃, on mahdollista valmistaa metallista volframia redox-toiminnolla vetykaasun tai hiilen kanssa korkeassa lämpötilassa. Joskus kovametallia (tai karbidia) valmistetaan volframista, WC: stä tai W: stä₂C, lopputuotteena, joka tunnetaan karbidina.

Lue lisää: Kaivostoiminta - koostuu maanalaisten malmien louhinnasta ja käsittelystä

Volframi sovellukset

Teollisesti ja kaupallisesti volframikarbidia käytetään laajalti a nopeiden leikkaus- ja poraustyökalujen pinnoitus, poranteränä porakoneisiin, koska sillä on korkea kovuus ja korkea mekaaninen kestävyys.

Volframikarbideja käytetään poranterien ja muiden leikkauslaitteiden päällystämiseen.

Volframi on myös a hyvä lisäaine teräkselle, jota käytetään nopean teräksen (8 % - 20 % painosta) ja työkalu- ja muottiterästen (5 % - 18 % painosta) tuotannossa. Näitä teräsmodaliteetteja käytetään kulutusta kestävien leikkausmateriaalien ja terien valmistuksessa.

Lähempänä yhteiskuntien jokapäiväistä elämää volframi on a hehkulamppujen pääkomponentti, joka on sen pääkomponentti metallinen filamentti näistä lampuista. Volframin käyttö niissä päätti hiilen, osmiumin ja tantaalin käytön filamenteina. Vaikka hiililamput, kehittäjä thomas Edison, kesti muutaman tunnin, osmiumvalmisteet olivat erittäin kalliita ja tantaaliset olivat erittäin hauraita.

Myös volframia käytetään kuulakärkikynien tuotanto, jonka keksi unkarilainen László Biró ja jonka Euroopassa popularisoi Marcel Bich. Näissä kynissä muste levitetään paperille kynän kärjessä olevan pyörivän pallon kautta. Koska tämän pallon piti olla korkea kovuus ja tiheys, volframi osoittautui erinomaiseksi kandidaatiksi juuri siksi, että se sisälsi tällaisia ​​ominaisuuksia.

Kuulakärkikynän kärjessä olevat pienet pallot on valmistettu volframista.

Volframille on sovellus korujen valmistus, koska se on hypoallergeeninen materiaali, jonka tiheys on lähellä kullan tiheyttä ja kestää naarmuja, muodonmuutoksia ja naarmuja, lisäksi käytännössä pysyvä kiilto, eli ei tarvetta kiillotukseen vakioita. volframi renkaat, ovat esimerkiksi kysyttyjä hyvän kestävyyden, ulkonäön ja kovuuden vuoksi, sekä tietysti halvemman hinnan jalometalliliittoihin verrattuna.

Volframiyhdisteet ovat älylasien koostumuksessa, jotka pystyvät säätelemään valon tuloa ympäristöön.

Volframin teknologinen käyttö on tulossa älyikkunoiden valmistus (älykkäät ikkunat), joissa on sähkökrominen kalvo, joka pystyy säätelemään ympäristöön tulevan valon ja lämmön voimakkuutta ja varmistamaan paikan paremman valo- ja energiatehokkuuden. Tällaisia ​​laitteita on jo tulossa markkinoille sekä autoissa että yleensä kiinteistöissä, ja niitä voidaan ohjata etänä.

Lue lisää:Erot loistelamppujen ja hehkulamppujen välillä

volframi historiaa

Volframissa on a kiehtova tarina nimestäsi, tai pikemminkin heidän nimensä, koska se tunnetaan myös nimellä wolfram, germaanisilla ja slaavilaisilla kielillä.

Vuonna 1783 Espanjassa veljekset Juan José ja Fausto Delhuyar olivat ensimmäiset, jotka eristivät volframin puhtaana alkuaineena, jonka alkuperä oli mineraali wolframiitti. Espanjalaiset veljet päättivät kutsua uuden elementin wolfram (käännös sanalle wolfram), peräisin olevan malmin vuoksi. Nimi wolfram tulee saksan kielestä, susi rahm, joka käännettynä kuolaa tai suden sylkeä, viittaus tinahävikkiin volframimalmien käsittelyn aikana.

Delhuyarin veljien päätös nimetä uusi elementti wolframiksi aiheutti kuitenkin hämmennystä, sillä kaksi vuotta aiemmin, vuosina 1779-1781, irlantilaiset. Peter Woulfe ja ruotsalainen Carl Wilhelm Scheele löysi tänään happaman yhdisteen happoa volframi, joka perustuu mineraaliin volframiittiin (tunnetaan nykyään nimellä scheelite, CaWO₄). Tästä happamasta yhdisteestä he eristivät oksidi volframi VI, WO₃.

Vaikka espanjalaiset veljet olivat edellä, vaikka onnistuivat eristämään metallin, uusi elementti tunnettiin maailmanlaajuisesti myös nimellä volframi, ruotsinkielisten sanojen risteys tung (raskas) ja sten (kivi) ja viitaten volframiittimetalliin.

Vaikka molemmat nimet ovat säilyneet tähän päivään asti, kansainvälisesti hyväksytty volframin symboli on W saksalaisen nimen vuoksi. wolfram. Nimi volframi on yleisempi englannin ja latinan kielillä.

volframi harjoitukset

Kysymys 1 (Uece)

Huomaa seuraavat volframia koskevat lainaukset: ”Setäni arvosti valmistamansa volframin tiheyttä, sen tulenkestävyyttä, sen suurta kemiallista stabiilisuutta […]”; "Sintratun volframin koskettaminen on vertaansa vailla."

SACHS, Oliver. setä volframi: Yhtiö taskusta.

Jos kyseessä on volframi, valitse oikea vaihtoehto.

a) Volframin elektroninen jakautuminen on [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶.

b) Kuuluu jaksollisen järjestelmän ryhmään 5.

c) Se on siirtymämetalli, jolla on korkea sulamispiste.

d) Se sijaitsee jaksollisen järjestelmän viidennessä jaksossa.

Vastaa: kirjain C

Vaihtoehtojen joukossa yksi, joka pitää paikkansa volframista, on kirjain C, koska tämä elementti on metallia siirtymävaihe (ryhmä 6) ja sillä on itse asiassa korkea sulamispiste (korkein metallien joukossa ja toiseksi korkein taulukossa Jaksottainen).

Väite A on väärä, koska sen jakauma on [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴.

Vaihtoehto B on väärä, koska tämä elementti kuuluu jaksollisen järjestelmän ryhmään 6.

Vaihtoehto D on väärä, koska tämä elementti sijaitsee jaksollisen järjestelmän kuudennessa jaksossa.

Kysymys 2 (Uepa)

"Volframi on ainoa metalli jaksollisen järjestelmän 3. siirtymälinjassa, jolla on todistettu biologinen toiminta. Sitä esiintyy joissakin bakteereissa ja entsyymeissä, joita kutsutaan oksidoreduktaaseiksi, ja sillä on samanlainen rooli kuin molybdeenillä ihmiskehon oksidoreduktaaseissa. Volframilla on korkein sulamispiste kaikista metalleista, toiseksi vain hiilen koko jaksollisessa taulukossa. Se on haponkestävä ja vain HNO-seos₃ + HF liukenee hitaasti kuumana. Se kestää hyvin emäksisiä liuoksia, mutta sitä hyökkäävät fuusiot NaOH: n tai Na: n kanssa₂CO₃, muuttuvat volframiyhdisteiksi. WO₃ Sitä käytetään pigmenttinä ja myös keraamisten materiaalien värjäämiseen. CaWO-volframit₄ ja MgWO₄ ne ovat osia valkoisesta jauheesta, joka pinnoittaa loistelamput sisäisesti. Natrium- ja kaliumvolframaattia käytetään nahka- ja ihoteollisuudessa, veren proteiinien saostamisessa ja kliinisissä analyyseissä. Metallien puhdistamista varten luonnolliset volframimetallit fuusioidaan natriumkarbonaatin (Na₂CO₃) korkeassa lämpötilassa, mikä johtaa natriumvolframaattiin (Na₂WO₄), liukenee veteen. Tästä liuoksesta, kun lisättiin HCl: a, volframihappo (H₂WO₄), joka muunnetaan WO: ksi₃ kalsinoinnin jälkeen. Metallista volframia saadaan pelkistämällä WO₃ pelkistävällä kaasulla (H₂) korkeassa lämpötilassa. Metalli saadaan jauheen, filamenttien tai kiinteiden tankojen muodossa"

(Lähde: Química Nova na Escola).

Mitä tulee tekstiin, on oikein todeta, että:

a) CaWO-lajit₄ ja MgWO₄ ovat Arrenhius-happoja.

b) CaWO-lajit₄ ja WO₃ ovat emäksisiä oksideja.

c) NaOH- tai Na-lajit₂CO₃ ne ovat Arrenhiuksen tukikohtia.

d) Na-lajien välinen reaktio₂WO₄ ja HCl tuottaa lajia H₂WO₄.

e) H: n kalsinointi₂WO₄ tuottaa volframidioksidia.

Vastaa: kirjain D

Kysymyksen tekstistä on ote, jossa sanotaan: "...johtaen natriumvolframaattiin (Na₂WO₄), liukenee veteen. Tästä liuoksesta, kun lisätään HCl: a, volframihappo (H2WO4)…” saostuu, eli natriumvolframaatin ja HCl: n välinen reaktio johtaa lajiin H₂WO₄, ja siksi malli on D-kirjaimen malli.

Vaihtoehto A on virheellinen, koska mainitut kemialliset lajit eivät ole happoja vaan suoloja.

Vaihtoehto B on virheellinen CaWO: na₄ ei ole oksidi, ja lisäksi WO₃ on hapan oksidi, koska se on peräisin volframihapon dehydraatiosta:

H₂WO₄ → WO₃ + H₂THE

Vaihtoehto C on virheellinen, koska Arrheniuksen teorian mukaan vain NaOH: ta voidaan pitää emäksenä. Tässä teoriassa emäkset ovat lajeja, jotka lisäävät OH-ionien pitoisuutta vesiliuoksessa. Ja sisään₂CO₃ sillä ei ole rakenteeltaan hydroksidi-ionia, sitä ei voida pitää perustana Arrheniuksen teorian valossa.

Vaihtoehto E on virheellinen, koska volframihappo tuottaa volframitrioksidia, ei dioksidia.

Kirjailija: Stéfano Araújo Novais
Kemian opettaja