Volframas yra cheminis elementas, kurio atominis skaičius yra 74. Šis sunkusis metalas nuo plieno pilkumo iki b alto yra labai patvarus, todėl daugeliu atvejų jis yra tiesiog nepakeičiamas. Jo lydymosi temperatūra yra aukštesnė nei bet kurio kito metalo, todėl jis naudojamas kaip kaitinamosios lempos ir kaitinimo elementai elektrinėse krosnyse (pavyzdžiui, cirkonio-volframo lydinys). Elemento chemija leidžia jį naudoti kaip katalizatorių. Dėl išskirtinio kietumo jis tinkamas naudoti greitaeigiams plienams, kurie leidžia pjauti medžiagas didesniu greičiu nei anglinis plienas ir aukštos temperatūros lydiniai. Volframo karbidas, elemento junginys su anglimi, yra viena iš kiečiausių žinomų medžiagų, naudojama frezavimo ir tekinimo įrankiams gaminti. Kalcio ir magnio volframatai plačiai naudojami fluorescencinėse lempose, o volframo oksidai plačiai naudojami dažuose ir keraminėse glazūrose.
Atradimų istorija
Pirmą kartą šio cheminio elemento egzistavimą 1779 m. pasiūlė Peteris Woolfas, tyrinėjęs mineralą volframitą ir priėjęs prieišvada, kad jame turi būti naujos medžiagos. 1781 m. Carl Wilhelm Scheele nustatė, kad iš volframito galima gauti naują rūgštį. Scheele ir Thorburn Bergman pasiūlė apsvarstyti galimybę gauti naują metalą redukuojant šią rūgštį, vadinamą volframo rūgštimi. 1783 m. du broliai José ir Fausto Elguiar aptiko volframite rūgštį, kuri buvo identiška volframo rūgščiai. Tais pačiais metais broliams pavyko iš jo izoliuoti volframą naudojant medžio anglį.
Antrojo pasaulinio karo metu šis cheminis elementas vaidino didžiulį vaidmenį. Dėl metalo atsparumo aukštai temperatūrai, taip pat dėl itin didelio jo lydinių stiprumo volframas tapo svarbiausia karinės pramonės žaliava. Kariaujančios šalys daro spaudimą Portugalijai, kaip pagrindiniam volframito š altiniui Europoje.
Būti gamtoje
Gamtoje elementas randamas volframite (FeWO4/MnWO4), scheelite (CaWO4), ferberitas ir hübneritas. Svarbūs šių mineralų telkiniai randami JAV Kalifornijoje ir Kolorado valstijoje, Bolivijoje, Kinijoje, Pietų Korėjoje, Rusijoje ir Portugalijoje. Apie 75% pasaulio volframo produkcijos sutelkta Kinijoje. Metalas gaunamas redukuojant jo oksidą vandeniliu arba anglimi.
Pasaulio atsargos siekia 7 mln. tonų. Manoma, kad 30 % jų sudaro volframito telkiniai ir 70 % scheelito telkiniai. Šiuo metu jų plėtra ekonomiškai neapsimoka. Esant dabartiniam vartojimo lygiui, šių atsargų užteks tik 140 metų. Kitas vertingas š altinisvolframas yra metalo laužo perdirbimas.
Pagrindinės funkcijos
Volframas yra cheminis elementas, klasifikuojamas kaip pereinamasis metalas. Jo simbolis W kilęs iš lotyniško žodžio wolframium. Periodinėje lentelėje jis yra VI grupėje tarp tantalo ir renio.
Gryniausia volframas yra kieta medžiaga, kurios spalva svyruoja nuo pilkos plieno iki alavo b altos spalvos. Dėl priemaišų metalas tampa trapus ir sunkiai apdirbamas, tačiau jei jų nėra, jį galima pjauti metaliniu pjūklu. Be to, jį galima k alti, valcuoti ir tempti.
Volframas yra cheminis elementas, kurio lydymosi temperatūra yra aukščiausia iš visų metalų (3422 °C). Jis taip pat turi mažiausią garų slėgį. Jis taip pat turi didžiausią atsparumą tempimui esant T> 1650 °C. Elementas itin atsparus korozijai ir tik nežymiai veikiamas mineralinių rūgščių. Susilietus su oru ant metalinio paviršiaus susidaro apsauginis oksido sluoksnis, tačiau volframas aukštoje temperatūroje visiškai oksiduojasi. Kai jo įdedama į plieną nedideliais kiekiais, jo kietumas labai padidėja.
Izotopai
Gamtoje volframas susideda iš penkių radioaktyvių izotopų, tačiau jų pusinės eliminacijos laikas yra toks ilgas, kad gali būti laikomas stabiliu. Visi jie skyla į hafnį-72, išskirdami alfa daleles (atitinkančias helio-4 branduolius). Alfa skilimas stebimas tik 180W, lengviausia ir rečiausia iš jųizotopų. 1 g natūralaus volframo per metus vidutiniškai įvyksta du alfa skilimas 180W.
Be to, buvo aprašyti 27 dirbtiniai radioaktyvieji volframo izotopai. Stabiliausias iš jų yra 181W, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 121,2 dienos, 185W (75,1 dienos), 188 W (69, 4 dienos) ir 178W (21, 6 dienos). Visų kitų dirbtinių izotopų pusinės eliminacijos laikas yra trumpesnis nei para, o daugumos jų yra mažiau nei 8 minutes. Volframas taip pat turi keturias „metastabilias“būsenas, iš kurių stabiliausia yra 179mW (6,4 min).
Ryšiai
Cheminiuose junginiuose volframo oksidacijos būsena pakinta nuo +2 iki +6, iš kurių +6 yra dažniausiai. Elementas paprastai jungiasi su deguonimi, sudarydamas geltoną trioksidą (WO3), kuris tirpsta vandeniniuose šarminiuose tirpaluose kaip volframo jonai (WO42−).
Programa
Kadangi volframas turi labai aukštą lydymosi temperatūrą ir yra plastiškas (gali būti įtrauktas į vielą), jis plačiai naudojamas kaip kaitinamųjų ir vakuuminių lempų siūlas, taip pat elektrinių krosnių kaitinimo elementuose. Be to, medžiaga atlaiko ekstremalias sąlygas. Vienas iš žinomų jo pritaikymo būdų yra dujomis ekranuotas volframo lankinis suvirinimas.
Išskirtinai kietas volframas yra idealus sunkiųjų ginklų lydinių komponentas. Didelis tankis naudojamas virduliuose,atsvarai ir balastiniai kiliai jachtoms, taip pat smiginiu (80-97%). Greitajame pliene, kuris gali pjauti medžiagą didesniu greičiu nei anglinis plienas, šios medžiagos yra iki 18%. Turbinų mentėse, susidėvinčiose dalyse ir dangose naudojami „superlydiniai“, kurių sudėtyje yra volframo. Tai karščiui atsparūs, labai atsparūs lydiniai, veikiantys aukštesnėje temperatūroje.
Cheminio elemento šiluminis plėtimasis panašus į borosilikatinį stiklą, todėl jis naudojamas stiklo ir metalo sandarikliams gaminti. Kompozitai, kurių sudėtyje yra volframo, yra puikus švino pakaitalas kulkose ir šūviuose. Lydiniuose su nikeliu, geležimi ar kob altu iš jo gaminami smūginiai sviediniai. Kaip ir kulka, jos kinetinė energija naudojama pataikyti į taikinį. Integriniuose grandynuose volframas naudojamas jungtims prie tranzistorių. Kai kurių tipų muzikos instrumentų stygos yra pagamintos iš volframo vielos.
Ryšių naudojimas
Dėl išskirtinio volframo karbido kietumo (W2C, WC) jis yra labiausiai paplitusi frezavimo ir tekinimo įrankių medžiaga. Jis naudojamas metalurgijos, kasybos, naftos ir statybos pramonėje. Volframo karbidas taip pat naudojamas papuošalų gamyboje, nes yra hipoalergiškas ir nepraranda savo blizgesio.
Glazūra gaminama iš jos oksidų. Volframo „bronza“(taip vadinama dėl oksidų spalvos) naudojama dažuose. Magnio ir kalcio volframatai naudojami fluorescencinėje lempojelempos. Kristalinis volframas naudojamas kaip scintiliacijos detektorius branduolinėje medicinoje ir fizikoje. Druskos naudojamos chemijos ir odos pramonėje. Volframo disulfidas yra aukštos temperatūros tepalas, galintis atlaikyti 500°C. Kai kurie junginiai, kurių sudėtyje yra volframo, naudojami chemijoje kaip katalizatoriai.
Ypatybės
Pagrindinės W fizinės savybės yra šios:
- Atominis numeris: 74.
- Atominė masė: 183, 85.
- Lydymosi temperatūra: 3410 °C.
- Virimo temperatūra: 5660 °C.
- Tankis: 19,3 g/cm3 esant 20°C.
- Oksidacijos būsenos: +2, +3, +4, +5, +6.
- Elektroninė konfigūracija: [Xe]4 f 145 d 46 s 2.
