Volfram (W): značilnosti, proizvodnja, uporaba

THE volfram, simbol W, atomska številka 74, je kovina iz skupine 6 TLepota Pperiodično. Njegova glavna značilnost je dejstvo, da je kovina z najvišjo temperaturo tališča in drugi element z najvišjo temperaturo taljenja, takoj za ogljik. Ima sivo barvo, ki se nanaša na jeklo, je stabilna na zraku, vendar gori pri segrevanju.

Volfram je prisoten v dveh vsakdanjih izdelkih: kemičnih svinčnikih in žarnicah z žarilno nitko (z filamenti). Vendar pa se v industriji volfram pogosto uporablja pri izdelavi kovinske zlitine in kot dodatek k jeklo. Prisoten je tudi v nakitu in pametnih oknih, napravah, ki uspejo nadzorovati intenzivnost sončne svetlobe, ki pade na lokacijo, in izboljša energetsko učinkovitost.

Preberi več: Kovine - elementi, za katere je značilna svetlost, trdnost, toplotna in električna prevodnost

povzetek volframa

• Je prehodna kovina, ki je v skupini 6 periodnega sistema v šestem obdobju.

• Je kovina z najvišjo tališčem v periodnem sistemu.

• Je sive barve in je stabilen na zraku.

• Velik del je vzet iz volframita in scheelite.

• Uporablja se za izdelavo žarnic z žarilno nitko, kemičnih svinčnikov, nakita, pametnih očal, med drugim.

lastnosti volframa

• Simbol: W

• atomsko število: 74

• atomska masa: 183,84 am.u.

• Fuzijska točka: 3422 °C

• Vrelišče: 5555 °C

• Gostota: 19,3 g/cm³

• elektronegativnost: 2,36

• Elektronska distribucija: [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴

• Kemijska serija: skupina 6, prehodna kovina, d-blok

Lastnosti volframa

Volfram je sivkasta kovina, katere barva lahko spominja na jeklo. Najbolj izstopa njegovo zelo visoko tališče, 3422 °C, največja med kovinami in druga največja v periodnem sistemu, takoj za ogljikom. Nekatere lastnosti in značilnosti volframa so zelo podobne molibdenu, drugemu elementu v skupini 6.

Kar se tiče reaktivnosti, ta kovina je stabilna v prisotnosti zraka pri sobni temperaturi, vendar pri višjih temperaturah na koncu trpi zgorevanje WO₃, ena glavnih spojin tega elementa. volfram zlahka oksidira halogeni, ki pridobiva oksidacijska stanja v razponu od +2 do +6. Je odporen na napade kislin, vključno z aqua regia, vendar ga hitro napadejo staljene baze v prisotnosti oksidantov.

Pojav in proizvodnja volframa

volfram je 18. najbolj razširjen element Zemljina skorja, ki se pojavlja predvsem v volframitu (ali volframitu), (Fe, Mn) WO rudah₄, scheelite (CaWO₄), ferberit (FeWO₄) in hubnerit (MnWO₄). prva dva, volframit in šeelit, z visoko vsebnostjo WO₃, so glavni viri te kovine po vsem svetu.

Večina volframa na planetu se nahaja v Kitajska, Rusija, Vietnam, Španija in barvainŠla sem s severa. Kitajske rezerve predstavljajo več kot polovico celotnega planeta, pri čemer Kitajska predstavlja več kot 80 % svetovne proizvodnje volframa. THE Brazilija ima zaloge volframita v zveznih državah Pará, Rondônia, Rio Grande do Sul, Santa Catarina in São Paulo ter scheelite v regiji Seridó, med Paraíbo in Rio Grande do Norte. Brazilske rezerve volframa predstavljajo približno 1 % vseh svetovnih rezerv.

Za njegovo proizvodnjo in nabavo najprej volframove rude morajo opraviti fizično drobljenje in mletje. Potem je eden od načinov pridobivanja volframa z fuzijo z natrijevim karbonatom (Na₂CO₃) pri visoki temperaturi, ki proizvaja natrijev volframat (Na₂WO₄), kaj je topen v vodi.

dodatek klorovodikova kislina tvori volframovo kislino, ki se kasneje pretvori v volframov oksid VI, WO₃, s kalcinacijo (kemijska metoda, pri kateri se vzorci pretvarjajo pri visokih temperaturah). od WO₃, je možno proizvajati kovinski volfram z redoksom z vodikovim plinom ali z ogljikom pri visoki temperaturi. Včasih pride do proizvodnje karbida (ali karbida) iz volframa, WC ali W₂C, kot končni produkt, znan kot karbid.

Preberi več: Rudarstvo – sestoji iz pridobivanja in predelave podzemnih rud

Volframove aplikacije

V industrijskem in komercialnem smislu se volframov karbid pogosto uporablja kot a prevleka rezalnih in vrtalnih orodij za visoke hitrosti, kot svedri za svedre, saj ima visoko trdoto in visoko mehansko odpornost.

Volframovi karbidi se uporabljajo za premazovanje svedrov in drugih rezalnih naprav.

Volfram je tudi a dober dodatek za jeklo, ki se uporablja pri proizvodnji hitroreznega jekla (8 % do 20 % W) ter orodnih in matalnih jekel (5 % do 18 % W). Ti jekleni modaliteti se uporabljajo pri izdelavi rezalnih materialov in rezil, odpornih proti obrabi.

Bližje vsakdanjemu življenju družb je volfram a glavni sestavni del žarnic z žarilno nitko, ki je glavna sestavina kovinski filament teh svetilk. Uporaba volframa v njih je odredila konec uporabe ogljika, osmija in tantala kot filamentov. Medtem ko ogljikove svetilke, ki jih je razvil Thomas Edison, je trajalo nekaj ur, so bile osmijeve zelo drage, tantalne pa zelo krhke.

Volfram se uporablja tudi v proizvodnja kemičnih svinčnikov, ki ga je izumil Madžar László Biró, v Evropi pa populariziral Marcel Bich. Pri teh pisalih se črnilo nanese na papir s pomočjo valjaste kroglice na konici peresa. Ker je morala biti ta krogla visoke trdote in gostote, se je volfram izkazal kot odličen kandidat, prav zato, ker je vseboval takšne lastnosti.

Majhne krogle na konici kemičnih svinčnikov so narejene iz volframa.

Volfram se uporablja v izdelava nakitaker se predstavlja kot hipoalergen material, z gostoto blizu zlata, je odporen na praske, deformacije in praske, poleg praktično trajnega sijaja, torej ni potrebe po poliranju konstante. volframovi obroči, so na primer zelo iskani zaradi dobre vzdržljivosti, videza in trdote, poleg tega pa imajo seveda nižjo ceno v primerjavi z najžlahtnejšimi kovinskimi zvezami.

Volframove spojine so v sestavi pametnih očal, ki lahko nadzorujejo vpad svetlobe v okolju.

Obstaja bolj tehnološka uporaba volframa izdelava pametnih oken (pametna okna), ki imajo elektrokromno folijo, ki lahko nadzoruje intenzivnost svetlobe in toplote, ki pada na okolje, kar zagotavlja večjo svetlobno in energetsko učinkovitost prostora. Takšne naprave se že pojavljajo na trgu, tako v avtomobilih kot v nepremičninah nasploh in jih je mogoče upravljati na daljavo.

Preberi več:Razlike med fluorescenčnimi in žarnicami z žarilno nitko

zgodovina volframa

Volfram ima a zanimiva zgodba o vašem imenu, oziroma njihova imena, saj je znana tudi kot volfram, v germanskih in slovanskih jezikih.

Leta 1783 so v Španiji bratje Juan José in Fausto Delhuyar so bili prvi, ki so izolirali volfram kot čisti element, katerega izvor je bil mineral volframit. Španski bratje so se nato odločili poklicati nov element volfram (prevod za volfram), zaradi rude izvora. Ime wolfram izhaja iz nemškega, volk ​​rahm, kar se prevaja kot sline ali volčja slina, sklicevanje na izgube kositra med predelavo volframovih rud.

Vendar je odločitev bratov Delhuyar, da novi element poimenujejo kot wolfram, povzročila nekaj zmede, saj so dve leti prej, med letoma 1779 in 1781, Irci Peter Woulfe in švedski Carl Wilhelm Scheele danes odkrili kislo spojino kisline volfram, ki temelji na mineralu volstenita (zdaj znan kot scheelite, CaWO₄). Iz te kisle spojine so izolirali oksid volframa VI, WO₃.

Čeprav so bili španski bratje pred nami, tudi zato, ker so uspeli izolirati kovino, je bil novi element po vsem svetu znan tudi kot volfram, stičišče švedskih besed tung (težka) in sten (kamen) in se nanaša na kovino volstenita.

Čeprav obe imeni obstajata še danes, je mednarodno sprejet simbol za volfram W zaradi nemškega imena volfram. Ime volfram je pogostejše v angleškem in latinskem jeziku.

volframove vaje

1. vprašanje (Uece)

Upoštevajte naslednje citate o volframu: »Moj stric je cenil gostoto volframa, ki ga je pripravil, njegovo ognjevzdržnost, njegovo veliko kemično stabilnost […]«; "Občutek dotika sintranega volframa je neprimerljiv."

SACHS, Oliver. stric volfram: Podjetje žepa.

Za volfram označite pravo možnost.

a) Elektronska porazdelitev volframa je [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶.

b) Spada v skupino 5 periodnega sistema.

c) Je prehodna kovina z visokim tališčem.

d) Nahaja se v peti dobi periodnega sistema.

Odgovori: črka C

Med alternativami je tista, ki drži za volfram, črka C, saj je ta element kovina prehod (skupina 6) in ima dejansko visoko tališče (najvišje med kovinami in drugo najvišje v tabeli periodično).

Izjava A je napačna, saj je njena porazdelitev [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴.

Alternativa B je napačna, saj ta element spada v skupino 6 periodnega sistema.

Alternativa D je napačna, saj se ta element nahaja v šestem obdobju periodnega sistema.

2. vprašanje (Uepa)

»Volfram je edina kovina v 3. prehodni vrstici periodnega sistema z dokazano biološko funkcijo. Pojavlja se v nekaterih bakterijah in v encimih, imenovanih oksidoreduktaze, ki igrajo podobno vlogo kot molibden v oksidoreduktazah v človeškem telesu. Volfram ima najvišje tališče med vsemi kovinami, takoj za ogljikom v celotnem periodnem sistemu. Je odporen na kisline in samo mešanica HNO₃ + HF se počasi raztopi, ko je vroč. Dobro je odporen na alkalne raztopine, vendar ga napadejo fuzije z NaOH ali Na₂CO₃, pretvarjanje v volframate. WO₃ uporablja se kot pigment in tudi za barvanje keramičnih materialov. Volframati CaWO₄ in MgWO₄ so sestavni deli belega prahu, ki notranje prevleče fluorescenčne žarnice. Natrijev in kalijev volframat se uporabljata v usnjarski in kožni industriji, pri obarjanju krvnih beljakovin in v kliničnih analizah. Za čiščenje kovin se naravni volframati fuzijo z natrijevim karbonatom (Na₂CO₃) pri visoki temperaturi, kar povzroči natrijev volframat (Na₂WO₄), topen v vodi. Iz te raztopine po dodatku HCl nastane volframova kislina (H₂WO₄), ki se pretvori v WO₃ po kalcinaciji. Kovinski volfram dobimo z redukcijo WO₃ z redukcijskim plinom (H₂) pri visoki temperaturi. Kovina se pridobiva v obliki prahu, filamentov ali trdnih palic"

(Vir: Química Nova na Escola).

Glede tega, kar je izpostavljeno v besedilu, je pravilno navesti, da:

a) vrsta CaWO₄ in MgWO₄ so Arrenhijeve kisline.

b) vrste CaWO₄ in WO₃ so bazični oksidi.

c) vrsta NaOH ali Na₂CO₃ so Arrenhiusove baze.

d) reakcija med vrstami Na₂WO₄ in HCl proizvaja vrsto H₂WO₄.

e) kalcinacija H₂WO₄ proizvaja volframov dioksid.

Odgovori: črka D

Obstaja odlomek iz besedila vprašanja, ki pravi: »... ki ima za posledico natrijev volframat (Na₂WO₄), topen v vodi. Iz te raztopine se ob dodatku HCl obori volframova kislina (H2WO4)…”, kar pomeni, da reakcija med natrijevim volframatom in HCl povzroči vrsto H.₂WO₄, zato je predloga tista črke D.

Alternativa A je napačna, saj navedene kemične vrste niso kisline, ampak soli.

Alternativa B je napačna kot CaWO₄ ni oksid, poleg tega pa WO₃ je kisli oksid, saj izvira iz dehidracije volframove kisline:

H₂WO₄ → WO₃ + H₂THE

Alternativa C je napačna, saj lahko po Arrheniusovi teoriji za bazo štejemo samo NaOH. V tej teoriji so baze vrste, ki povečajo koncentracijo OH- ionov v vodni raztopini. In v₂CO₃ nima v svoji strukturi hidroksidnega iona, ga ni mogoče razumeti kot osnovo v luči Arrheniusove teorije.

Alternativa E je napačna, saj volframova kislina proizvaja volframov trioksid in ne dioksid.

Avtor: Stéfano Araújo Novais
Učiteljica kemije