Vonfram là gì? Vật liệu này là gì? Tính chất hóa học của vonfram. Đặc điểm và ứng dụng của vonfram

BỘ GIÁO DỤC VÀ KHOA HỌC LIÊN BANG NGA

VIỆN CÔNG NGHỆ SEVERSKY – chi nhánh

cơ sở giáo dục tự trị của nhà nước liên bang

giáo dục chuyên nghiệp cao hơn

“Đại học hạt nhân nghiên cứu quốc gia” MEPhI “

Khoa ChiTMSE

TUNGSTEN

tóm tắt về kỷ luật

“Các chương được chọn lọc về Hóa học của các nguyên tố”

Sinh viên gr. D-143

Androsov V. Ô.

“____” ___________ 2014

đã kiểm tra

Phó giáo sư Khoa ChiTMSE

Bezrukova S.A.

“____” _________ năm 2014

Seversk 2014

Giới thiệu

Sự kết luận

Thư mục

Giới thiệu

Vonfram là một nguyên tố hóa học có số nguyên tử 74 trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D. I. Mendeleev, được ký hiệu bằng ký hiệu W (lat. Wolframium). Ở điều kiện bình thường, nó là một kim loại chuyển tiếp cứng, sáng bóng, màu xám bạc.

Vonfram là kim loại chịu lửa nhất. Chỉ nguyên tố phi kim loại, cacbon, có nhiệt độ nóng chảy cao hơn. Ở điều kiện tiêu chuẩn, bền về mặt hóa học.

Lịch sử nguồn gốc của tên

Tên Wolframium được chuyển sang nguyên tố từ khoáng vật wolframite, được biết đến từ thế kỷ 16. được gọi là “bọt sói” – “Spuma lupi” trong tiếng Latinh, hoặc “Wolf Rahm” trong tiếng Đức. Tên gọi này là do vonfram, quặng thiếc đi kèm, đã cản trở quá trình nấu chảy thiếc, biến nó thành bọt xỉ (“nó nuốt chửng thiếc như một con sói, một con cừu”).

Hiện nay, ở Mỹ, Anh và Pháp, tên gọi “vonfram” (vonfram Thụy Điển – “đá nặng”) được sử dụng cho vonfram.

Năm 1781, nhà hóa học nổi tiếng người Thụy Điển, Scheele, khi xử lý khoáng vật scheelite bằng axit nitric, đã thu được “đá nặng” màu vàng (vonfram trioxit). Năm 1783, các nhà hóa học Tây Ban Nha, anh em nhà Eluard, báo cáo rằng đã thu được từ khoáng vật Saxon wolframite cả một oxit màu vàng của một kim loại mới hòa tan trong amoniac và chính kim loại này. Cùng lúc đó, một trong những người anh em, Fausto, ở Thụy Điển vào năm 1781 và giao tiếp với Scheele. Scheele không tuyên bố đã phát hiện ra vonfram, và anh em nhà Eluard cũng không nhấn mạnh vào ưu tiên của họ.

Biên lai

Các chất cô đặc wolframite và scheelite (50-60% WO 3) được dùng làm nguyên liệu để sản xuất Vonfram.

Ferrotungsten (một hợp kim của sắt với 65-80% Vonfram) được nấu chảy trực tiếp từ các chất cô đặc, được sử dụng trong sản xuất thép; để thu được Vonfram, các hợp kim và hợp chất của nó, anhydrit vonfram được phân lập từ tinh chất cô đặc.

Trong công nghiệp, một số phương pháp được sử dụng để thu được WO 3:

1. Các chất cô đặc của Scheelite được phân hủy trong nồi hấp với dung dịch soda ở 180-200 ° C (thu được dung dịch kỹ thuật natri vonfram) hoặc axit clohydric (thu được axit vonfram kỹ thuật):

1. CaWO 4 (tv) + Na 2 CO 3 (l) = Na 2 WO 4 (l) + CaCO 3 (tv)

2. CaWO 4 (tv) + 2 HCl (l) \ u003d H 2 WO 4 (tv) + CaCl 2 (dung dịch).

Các chất cô đặc wolframite được phân hủy bằng cách thiêu kết với soda ở 800-900 ° C, tiếp theo là rửa trôi Na 2 WO 4 với nước, hoặc bằng cách xử lý với dung dịch natri hydroxit khi đun nóng. Khi bị phân hủy bởi tác nhân kiềm (sôđa hoặc xút) sẽ tạo thành dung dịch Na 2 WO 4, có lẫn tạp chất. Sau khi tách chúng ra khỏi dung dịch tạo ra H 2 WO 4. Để thu được kết tủa thô hơn, dễ lọc và rửa được, trước tiên, CaWO 4 được kết tủa từ dung dịch Na 2 WO 4, sau đó được phân hủy bằng axit clohydric. H 2 WO 4 khô chứa 0,2 – 0,3% tạp chất.

Bằng cách nung H 2 WO 4 ở 700-800 ° C, người ta thu được WO 3 và từ đó thu được hợp kim cứng.

2. Để sản xuất Vonfram kim loại, H 2 WO 4 được tinh chế bổ sung bằng phương pháp amoniac – bằng cách hòa tan trong amoniac và kết tinh amoni paratungstat 5 (NH 4) 2 O 12WO 3 nH 2 O. Nung muối này thu được WO 3 tinh khiết.

3. Bột vonfram thu được bằng cách khử WO 3 với hydro (và trong sản xuất hợp kim cứng – cũng với cacbon) trong lò điện hình ống ở 700-850 ° C. Kim loại nén thu được từ bột bằng phương pháp gốm kim loại, nghĩa là, bằng cách ép trong khuôn thép dưới áp suất 3000-5000 (kg * s / cm 2) và xử lý nhiệt các phôi – thanh đã ép. Giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý nhiệt – làm nóng lên đến khoảng 3000 ° C được thực hiện trực tiếp trong các thiết bị đặc biệt bằng cách cho dòng điện chạy qua thanh trong môi trường hydro. Kết quả là, vonfram thu được, nó có lợi cho việc xử lý áp suất (rèn, kéo, cán, v.v.) khi nung nóng.

Tính chất vật lý

Vonfram là một kim loại màu xám nhạt sáng bóng với nhiệt độ nóng chảy và sôi cao nhất đã được chứng minh (người ta cho rằng seaborgium thậm chí còn chịu lửa hơn, nhưng cho đến nay điều này vẫn chưa thể khẳng định chắc chắn – thời gian tồn tại của seaborgium là rất ngắn). Điểm nóng chảy – 3695 K (3422 ° C), sôi ở 5828 K (5555 ° C). Khối lượng riêng của vonfram nguyên chất là 19,25 g / cm³. Nó có tính chất thuận từ. Độ cứng Brinell 488 kg / mm², điện trở suất ở 20 ° C – 55 · 10−9 Ohm · m, ở 2700 ° C – 904 · 10−9 Ohm · m. Nó có lợi cho việc rèn và có thể được kéo thành một sợi mỏng.

Tính chất hóa học

Nó có hóa trị II, III và VI. Bền nhất là vonfram hóa trị VI. Các hợp chất hóa trị II, III của vonfram không bền và không có ý nghĩa thực tiễn.

Ở điều kiện thường Vonfram bền về mặt hóa học. Ở 400-500 ° C, nó bị oxy hóa trong không khí thành WO 3. Hơi nước oxy hóa mạnh ở nhiệt độ trên 600 ° C thành WO 3. Các halogen, lưu huỳnh, cacbon, silic, bo tương tác với vonfram ở nhiệt độ cao (flo với vonfram dạng bột – ở nhiệt độ thường). Vonfram không phản ứng với hydro cho đến nhiệt độ nóng chảy; với nitơ trên 1500 ° C tạo thành nitrua. Trong điều kiện bình thường, Vonfram có khả năng chống lại các axit clohydric, sulfuric, nitric và hydrofluoric, cũng như nước cường toan; ở 100 ° С, tương tác yếu với chúng; tan nhanh trong hỗn hợp axit flohiđric và axit nitric.

Trong các dung dịch kiềm, khi đun nóng, vonfram hòa tan nhẹ, và trong các kiềm nóng chảy khi tiếp xúc với không khí hoặc có mặt chất oxy hóa – nhanh chóng; trong trường hợp này, vonfram được hình thành.

Vonfram tạo thành bốn oxit:

Anhydrit vonfram là một chất bột tinh thể màu vàng chanh, hòa tan trong dung dịch kiềm để tạo thành vonfram. Khi nó bị khử bằng hydro, các oxit thấp hơn và vonfram liên tiếp được tạo thành.

Anhydrit vonfram tương ứng với axit vonfram H 2 WO 4 – một chất bột màu vàng, thực tế không tan trong nước và axit. Khi nó tương tác với các dung dịch kiềm và amoniac, các dung dịch vonfram được tạo thành. Ở 188 ° C H 2 WO 4 bị phân hủy tạo thành WO 3 và nước.

Với clo, vonfram tạo thành một loạt clorua và oxyclorua. Chất quan trọng nhất trong số đó: WCl 6 (nóng chảy 275 ° C, nhiệt độ 348 ° C) và WO 2 Cl 2 (nóng chảy 266 ° C, thăng hoa trên 300 ° C), thu được bằng cách cho clo tác dụng với anhydrit vonfram khi có mặt than đá.

Với lưu huỳnh, vonfram tạo thành hai sunfua WS 2 và WS 3.

Cacbua vonfram WC (nóng chảy 2900 ° C) và W 2 C (nóng chảy 2750 ° C) là các hợp chất chịu lửa cứng; thu được bằng sự tương tác của Vonfram với cacbon ở 1000-1500 ° C

đồng vị

Vonfram tự nhiên bao gồm năm đồng vị (180 W, 182 W, 183 W, 184 W và 186 W). 30 hạt nhân phóng xạ khác đã được tạo ra và xác định nhân tạo (Bảng 1). Năm 2003, người ta phát hiện ra tính phóng xạ cực kỳ yếu của vonfram tự nhiên (khoảng hai lần phân rã trên gam nguyên tố mỗi năm), do hoạt độ α là 180 W, có chu kỳ bán rã 1,8 × 10 18 năm.

Bảng 1.

Biểu tượngnuclide

Khối lượng đồng vị (a.u.m.)

Thời gian bán hủy (T 1/2
)

Quay tính chất chẵn lẻ của hạt nhân

Năng lượng kích thích

1,2 10 18 năm

ổn định