Volframas (W): charakteristikos, gamyba, pritaikymas

THE volframas, simbolis W, atominis skaičius 74, yra 6 grupės metalas TGrožis Pperiodinis. Jo pagrindinė charakteristika yra ta, kad tai yra metalas, kurio lydymosi temperatūra aukščiausia, ir antrasis elementas, kurio lydymosi temperatūra yra aukščiausia, antrasis po elemento. anglies. Jis yra pilkos spalvos, atsižvelgiant į plieną, yra stabilus ore, tačiau dega kaitinant.

Volframo yra dviejuose kasdieniuose gaminiuose: tušinukuose ir kaitrinėse lempose (su siūleliais). Tačiau pramonėje volframas plačiai naudojamas gaminant metalo lydiniai ir kaip priedas prie plieno. Jo taip pat yra papuošaluose ir išmaniuosiuose languose – įrenginiuose, kurie sugeba valdyti saulės spindulių, patenkančių į vietą, intensyvumą ir taip pagerina energijos vartojimo efektyvumą.

Skaityti daugiau: Metalai – elementai, pasižymintys ryškumu, stiprumu, šilumos ir elektros laidumu

volframo santrauka

• Tai pereinamasis metalas, esantis 6 periodinės lentelės grupėje, šeštajame periode.

• Tai metalas, kurio lydymosi temperatūra yra aukščiausia periodinėje lentelėje.

• Jis yra pilkos spalvos ir stabilus ore.

• Didžioji jo dalis paimta iš volframito ir scheelito.

• Iš jo gaminamos kaitrinės lempos, tušinukai, papuošalai, išmanieji akiniai ir kt.

volframo savybės

• Simbolis: W

• atominis skaičius: 74

• atominė masė: 183.84 val.

• Susiliejimo taškas: 3422 °C

• Virimo temperatūra: 5555 °C

• Tankis: 19,3 g/cm³

• elektronegatyvumas: 2,36

• Elektroninis platinimas: [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴

• Cheminė serija: 6 grupė, pereinamasis metalas, d-blokas

Volframo charakteristikos

Volframas yra pilkšvas metalas, kurio spalva gali priminti plieną. Labiausiai išsiskiria jo labai aukšta lydymosi temperatūra – 3422 °C, didžiausias tarp metalų ir antras pagal dydį periodinėje lentelėje, antras po anglies. Kai kurios volframo savybės ir charakteristikos yra labai panašios į molibdeną, kitą 6 grupės elementą.

Kalbant apie reaktyvumą, šis metalas yra stabilus esant orui kambario temperatūroje, tačiau esant aukštesnei temperatūrai, jis kenčia degimo WO₃, vienas iš pagrindinių šio elemento junginių. volframas lengvai oksiduojasi halogenai, įgyja oksidacijos laipsnius nuo +2 iki +6. Jis yra atsparus rūgščių poveikiui, įskaitant Aqua Regia, bet greitai jį atakuoja išlydytos bazės, kai yra oksidatorių.

Volframo atsiradimas ir gamyba

volframas yra 18-as gausiausias elementas Žemės pluta, daugiausia randama volframito (arba volframito), (Fe, Mn) WO rūdose₄, scheelitas (CaWO₄), ferberitas (FeWO₄) ir hubnerite (MnWO₄). Pirmieji du, volframitas ir scheelitas, su dideliu WO kiekiu₃, yra pagrindiniai šaltiniai šio metalo visame pasaulyje.

Didžioji dalis planetos volframo yra Kinija, Rusija, Vietnamas, Ispanija ir spalvairVažiavau iš šiaurės. Kinijos atsargos sudaro daugiau nei pusę visos planetos, o Kinija pagamina daugiau nei 80 % pasaulio volframo produkcijos. THE Brazilija jis turi volframito rezervų Paros, Rondonijos, Rio Grande do Sul, Santa Catarina ir San Paulo valstijose, o scheelito – Serido regione, tarp Paraíbos ir Rio Grande do Norte. Brazilijos volframo atsargos sudaro apie 1% viso pasaulio.

Jo gamybai ir pirkimui pirmiausia volframo rūdos turi būti fiziškai susmulkinamos ir šlifuojamos. Tada vienas iš būdų gauti volframą yra lydymas su natrio karbonatu (Na₂CO₃) esant aukštai temperatūrai, susidaro natrio volfratas (Na₂WO₄), kas yra tirpus vandenyje.

pridėjimas vandenilio chlorido rūgštis generuoja volframo rūgštį, vėliau virsta volframo oksidu VI, WO₃, kalcinuojant (cheminis metodas, kai mėginiai paverčiami aukštoje temperatūroje). iš WO₃, galima gaminti metalinį volframą redokso būdu su vandenilio dujomis arba su anglimi aukštoje temperatūroje. Kartais karbidas (arba karbidas) gaminamas iš volframo, WC ar W₂C, kaip galutinis produktas, žinomas kaip karbidas.

Skaityti daugiau: Kasyba – susideda iš požeminių rūdų gavybos ir perdirbimo

Volframo programos

Pramoniniu ir komerciniu požiūriu volframo karbidas plačiai naudojamas kaip a didelio greičio pjovimo ir gręžimo įrankių dengimas, kaip grąžtai grąžtams, nes pasižymi dideliu kietumu ir dideliu mechaniniu atsparumu.

Volframo karbidai naudojami grąžtams ir kitiems pjovimo įtaisams padengti.

Volframas taip pat yra a geras priedas prie plieno, naudojamas greitapjovio plieno (8–20 % W) ir įrankių bei štampavimo plieno (5–18 % W) gamyboje. Šie plieno būdai naudojami dilimui atsparių pjovimo medžiagų ir peilių gamybai.

Arčiau kasdieninio visuomenių gyvenimo volframas yra a pagrindinis kaitinamųjų lempučių komponentas, kuris yra pagrindinis komponentas metalinis siūlas šių lempų. Volframo naudojimas juose nulėmė anglies, osmio ir tantalo kaip gijų naudojimą. Nors anglies lempos, kurias sukūrė Tomas Edisonas, truko kelias valandas, osminiai buvo labai brangūs, o tantalo – labai trapūs.

Volframas taip pat naudojamas tušinukų gamyba, kurį išrado vengras László Biró, o Europoje išpopuliarino Marcelis Bichas. Šiuose rašikliuose rašalas nusėda ant popieriaus per besisukantį rutulį rašiklio gale. Kadangi ši sfera turėjo būti didelio kietumo ir tankio, volframas pasirodė esąs puikus kandidatas būtent dėl ​​to, kad jame yra tokių savybių.

Tušinukų galiukų mažos sferos pagamintos iš volframo.

Volframas turi pritaikymą papuošalų gamyba, nes jis atrodo kaip hipoalerginė medžiaga, kurios tankis artimas aukso tankiui ir yra atsparus įbrėžimai, deformacijos ir įbrėžimai, be to, praktiškai išliekantis blizgesys, tai yra, nereikia poliruoti konstantos. volframo žiedaiPavyzdžiui, yra labai geidžiami dėl gero patvarumo, išvaizdos ir kietumo, be to, žinoma, jų kaina yra mažesnė, palyginti su kilniausiais metalų aljansais.

Volframo junginiai yra išmaniųjų akinių sudėtyje, galinčių kontroliuoti šviesos patekimą į aplinką.

Yra technologiškesnis volframo panaudojimas išmaniųjų langų gamyba (protingi langai), kurios turi elektrochrominę plėvelę, galinčią kontroliuoti į aplinką patenkančios šviesos ir šilumos intensyvumą, užtikrinant didesnį vietos šviesos ir energetinį efektyvumą. Tokie įrenginiai jau pasirodo rinkoje tiek automobiliuose, tiek apskritai nekilnojamajame turte, valdomi nuotoliniu būdu.

Skaityti daugiau:Skirtumai tarp fluorescencinių ir kaitinamųjų lempų

volframo istorija

Volframas turi a intriguojanti istorija apie tavo vardą, tiksliau jų pavadinimai, nes jis taip pat žinomas kaip volframas, germanų ir slavų kalbomis.

1783 metais Ispanijoje broliai Juanas José ir Fausto Delhuyar buvo pirmieji, kurie išskyrė volframą kaip gryną elementą, kurio kilmė yra mineralas volframitas. Tada broliai ispanai nusprendė paskambinti naujam elementui volframas (vertimas, skirtas volframas), dėl kilmės rūdos. Volframo pavadinimas kilęs iš vokiečių kalbos vilkas rahmas, kuris verčiamas kaip seilės ar vilko seilės, nuoroda į alavo nuostolius apdorojant volframo rūdas.

Tačiau brolių Delhuyarų sprendimas naująjį elementą pavadinti volframu sukėlė tam tikrą painiavą, nes prieš dvejus metus, 1779–1781 m., airiai. Peteris Woulfe'as ir švedas Carl Wilhelm Scheele šiandien atrado rūgštinį junginį rūgšties volframas, pagrįstas mineraliniu volfranitu (dabar žinomas kaip scheelitas, CaWO₄). Iš šio rūgštinio junginio jie išskyrė oksidas volframo VI, WO₃.

Nors broliai ispanai buvo pranašesni, net ir dėl to, kad sugebėjo izoliuoti metalą, naujasis elementas taip pat buvo žinomas visame pasaulyje kaip volframas, švediškų žodžių sandūra tung (sunkus) ir sten (akmuo) ir kalbant apie volframo metalą.

Tačiau, nors abu pavadinimai išlieka iki šių dienų, dėl vokiško pavadinimo tarptautiniu mastu priimtas volframo simbolis yra W. volframas. Volframo pavadinimas labiau paplitęs anglų ir lotynų kalbomis.

volframo pratimai

1 klausimas (Uece)

Atkreipkite dėmesį į šias citatas apie volframą: „Mano dėdė įvertino jo paruošto volframo tankį, jo atsparumą ugniai, puikų cheminį stabilumą […]“; „Jausmas prisilietus prie sukepinto volframo yra nepalyginamas.

SACHS, Oliveris. dėdė volframas: Bendrovė iš kišenės.

Volframo atveju pažymėkite tikrąją parinktį.

a) Elektroninis volframo pasiskirstymas yra [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶.

b) Priklauso periodinės lentelės 5 grupei.

c) Tai pereinamasis metalas, kurio lydymosi temperatūra yra aukšta.

d) Jis yra penktame periodinės lentelės periode.

Atsakyti: raidė C

Tarp alternatyvų volframo atveju tiesa yra raidė C, nes šis elementas yra metalas perėjimas (6 grupė) ir iš tikrųjų turi aukštą lydymosi temperatūrą (aukščiausia tarp metalų ir antra aukščiausia lentelėje). Periodinis).

Teiginys A yra neteisingas, nes jo pasiskirstymas yra [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴.

Alternatyva B yra klaidinga, nes šis elementas priklauso periodinės lentelės 6 grupei.

Alternatyva D yra klaidinga, nes šis elementas yra šeštajame periodinės lentelės periode.

2 klausimas (Uepa)

„Volframas yra vienintelis metalas 3-ioje periodinės lentelės pereinamojoje linijoje, turintis įrodytą biologinę funkciją. Jo yra kai kuriose bakterijose ir fermentuose, vadinamuose oksidoreduktazėmis, kurie žmogaus organizme atlieka panašų vaidmenį kaip molibdenas oksidoreduktazėse. Volframo lydymosi temperatūra yra aukščiausia iš visų metalų, nusileidžianti tik anglies periodinei lentelei. Jis yra atsparus rūgštims ir yra tik HNO mišinys₃ + HF lėtai ištirpsta, kai karšta. Jis gerai atsparus šarminiams tirpalams, tačiau jį puola susiliejimas su NaOH arba Na₂CO₃, paverčiant volframiais. WO₃ naudojamas kaip pigmentas, taip pat keraminėms medžiagoms dažyti. CaWO volframatai₄ ir MgWO₄ jie yra baltų miltelių, kurie padengia fluorescencines lemputes viduje, komponentai. Natrio ir kalio volframatai naudojami odos ir odos pramonėje, kraujo baltymų nusodinimui ir klinikinei analizei. Metalo valymui natūralūs volframatai yra suliejami su natrio karbonatu (Na₂CO₃) aukštoje temperatūroje, todėl susidaro natrio volfratas (Na₂WO₄), tirpsta vandenyje. Iš šio tirpalo, pridėjus HCl, volframo rūgštis (H₂WO₄), kuris paverčiamas WO₃ po kalcinavimo. Metalinis volframas gaunamas redukuojant WO₃ su redukuojančiomis dujomis (H₂) esant aukštai temperatūrai. Metalas gaunamas miltelių, gijų arba kietų strypų pavidalu.

(Šaltinis: Química Nova na Escola).

Kalbant apie tai, kas atskleista tekste, teisinga pasakyti, kad:

a) CaWO rūšis₄ ir MgWO₄ yra Arenhius rūgštys.

b) CaWO rūšys₄ ir WO₃ yra baziniai oksidai.

c) NaOH arba Na rūšys₂CO₃ jie yra Arenhius bazės.

d) reakcija tarp Na rūšių₂WO₄ o HCl gamina H rūšis₂WO₄.

e) H kalcinavimas₂WO₄ gamina volframo dioksidą.

Atsakyti: raidė D

Yra ištrauka iš klausimo teksto, kuriame sakoma: „...susidaro natrio volframo (Na)₂WO₄), tirpsta vandenyje. Iš šio tirpalo, pridėjus HCl, volframo rūgštis (H2WO4)…“ nusėda, tai yra, vykstant reakcijai tarp natrio volframo ir HCl susidaro H rūšis.₂WO₄, todėl šablonas yra D raidės šablonas.

Alternatyva A yra neteisinga, nes nurodytos cheminės rūšys yra ne rūgštys, o druskos.

Alternatyva B yra neteisinga kaip CaWO₄ nėra oksidas, be to, WO₃ yra rūgštinis oksidas, nes jis susidaro dehidratuojant volframo rūgštį:

H₂WO₄ → WO₃ + H₂THE

Alternatyva C yra neteisinga, nes pagal Arrheniuso teoriją baze galima laikyti tik NaOH. Šioje teorijoje bazės yra rūšys, kurios padidina OH- jonų koncentraciją vandeniniame tirpale. Ir į₂CO₃ savo struktūroje neturi hidroksido jono, jis negali būti laikomas pagrindu, atsižvelgiant į Arrheniuso teoriją.

Alternatyva E yra neteisinga, nes volframo rūgštis gamina volframo trioksidą, o ne dioksidą.

Stéfano Araújo Novais
Chemijos mokytojas