Вольфрам — что это, химические и физические свойства элемента

Вольфрам является наиболее тугоплавким из всех известных на текущий момент металлов. Он может варьироваться в зависимости от марки, каждая из которых характеризуется особыми свойствами. Главной характеристикой вольфрама считается температура плавления, которая и определяет область использования конкретного образца.

История открытия вольфрама

Вольфрам был открыт одновременно двумя специалистами в 1781 и 1783 году. Первым это сделал химик Шееле из Швеции, который решил использовать азотную кислоту для воздействия на шеелит. Вторыми были химики из Испании, которым также удалось повторить эксперимент и выделить чистый вольфрам.внешний вид вольфрама

Отдельного внимания заслуживает история становления названия данного металла. В переводе с латинского это название можно трактовать как «волчья пена», в немецком варианте перевода – «волчьи сливки». Подобное странное название объясняется тем, что в средние века вольфрам в значительной степени мешал выплавке олова, поскольку его попадание в плавильню вместе с оловянной рудой приводило к тому, что все металлы в ходе выплавки становились пеной шлаков. Именно в этот момент сложилась поговорка о том, что металл «ест олово как волк». По этой причине после своего открытия он и получил подобное название.

Основные характеристики вольфрама

Вольфрам обладает довольно широкой, но специфической областью применения, которая определяется его особыми характеристиками. Среди них можно выделить следующие:

  • Сопротивление электрическому току;
  • Коэффициент линейного расширения;
  • Температура плавления.

Стоит отметить, что вольфрам в отсутствие примесей обладает крайне высокой пластичностью, к тому же его невозможно расплавить в кислотном растворе, если металл предварительно не будет нагрет минимум до 500 °C. В наиболее активную реакцию вольфрам вступает с углеродом, результатом подобного соединения является карбид вольфрама, отличающийся значительной прочностью. На втором месте по распространенности находятся оксиды вольфрама, наиболее используемым из них является вольфрамовый ангидрид. Несмотря на свои значительные преимущества, вольфрам также обладает некоторыми свойствами, которые существенно затрудняют его практическое использование:

  • Высокая плотность;
  • Склонность к окислению при низких температурах;
  • Ломкость.

Сам факт добычи материала осложняется его высокой температурой кипения и испарения.

Температура плавления вольфрама составляет 3422 °C, температура кипения – 5555 °C. По своим магнетическим свойствам вольфрам относится к классу парамагнетиков. В чистом виде он характеризуется серебристо-белым цветом, который в значительной степени напоминает платину. Ковка вольфрама требует его разогрева минимум до 1600 градусов Цельсия. Для того чтобы перевести вольфрам в газообразное состояние, требуется температура в 13610 °C.

Способы получения вольфрама

В природе вольфрам встречается только в виде окисленных отложений либо в составе других минералов. Наиболее распространенными являются трехокиси вольфрама с кальцием, железом и марганцем. В более редких ситуациях в составе подобных смесей могут находиться медь или свинец.

Для того чтобы выделить вольфрам из минералов, насыщенных им, требуется проводить тщательный анализ грунтовых пород, где он имеется в небольшом процентном соотношении (обычно не превышает 2%).

На текущий момент из всех открытых месторождений вольфрама наиболее крупные находятся в США, Китае и Канаде. В год в среднем добывают 50 тысяч тонн этого металла.

Промышленный способ получения вольфрама подразумевает следование вполне конкретному алгоритму действий, который начинается с добычи руды и ее последующей доставки на соответствующее перерабатывающее предприятие. Первоначальный этап обработки подразумевает выделение триоксида из всей полученной руды, после чего он проходит процедуру восстановления, результатом которой является металлический порошок. Сама процедура восстановления требует значительного количества водорода, а также нагрева сырья до температуры в 700 °C. Впоследствии весь полученный порошок проходит прессование, нагрев до температуры в 1300 °C. Стоит отметить, что при повторном нагреве вновь задействуется значительное количество водорода, который формирует защитную атмосферу для прессованного порошка.

Области использования вольфрама

Практически половина всего производимого вольфрама используется для последующего создания твердых материалов, наиболее распространенным из которых является карбид вольфрама. Главная характеристика данного карбида заключается в том, что его температура плавления составляет 2770 °C.

В состав этого карбида входит одинаковое количество атомов вольфрама и углерода, которые формируют специфическое химическое соединение. Прочность данного соединения превышает аналогичный параметр стали в 2 раза, по шкале Мооса твердость достигает 9. Стоит отметить, что коэффициент Мооса для алмаза равен 10.Кольцо и карбида вольфрама

В связи с подобной повышенной прочностью карбида вольфрама он используется для изготовления специального технического оборудования, к примеру режущих инструментов, которые будут характеризоваться высокой стойкостью к изнашиванию, а также устойчивостью к высоким температурам. Другими сферами использования карбида вольфрама можно выделить создание оружия, а именно бронебойных боеприпасов, танковой брони. Широкое распространение карбид вольфрама также получил в авиастроении и строении космических кораблей и ракет. Из него изготавливаются основные компоненты фюзеляжа и двигателя. Атомная промышленность также невозможна без использования вольфрама.

Стоит отметить, что этот сплав используется даже в медицине, поскольку из него создают специальные хирургические инструменты, предназначенные для полостной хирургии. Дело в том, что подобные инструменты обладают значительно большей производительностью, чем обычная медицинская сталь.

В последнее время растет популярность карбида вольфрама при создании ювелирных изделий, в особенности свадебных колец. Все больше партнеров выбирают подобные кольца, поскольку свойства металла (тугоплавкость, устойчивость) должны символизировать аналогичную прочность отношений.

При этом это не все области использования вольфрама и его соединений. Существует множество других, менее распространенных сплавов, которые могут использоваться в качестве пигментов, катализаторов для создания других металлов или разновидностей инструментов.

Добавить комментарий
Adblock
detector