Propiedades químicas do tungsteno. Características e aplicacións do tungsteno

O tungsteno é un elemento químico do sistema periódico de Mendeleev, que pertence ao grupo VI. Na natureza, o tungsteno ocorre como unha mestura de cinco isótopos. Na súa forma habitual e baixo condicións normais é un metal sólido de cor gris plateado. Tamén é o máis refractario de todos os metais.

Propiedades básicas do tungsteno

O tungsteno é un metal que ten propiedades físicas e químicas notables. Case todas as ramas da produción moderna usan tungsteno. A súa fórmula adoita expresarse en forma de óxido metálico - WO ₃ . O tungsteno é considerado o máis refractario dos metais. Suponse que só a siborgia pode ser aínda máis refractaria. Pero por agora, polo momento, isto non se pode afirmar, xa que a siborgia ten un tempo moi breve de existencia.

Este metal ten propiedades físicas e químicas especiais. O tungsteno ten unha densidade de 19300 kg / m ³ , o seu punto de fusión é de 3410 ° C. Neste parámetro, leva o segundo lugar despois do carbono - grafito ou diamante. Na natureza, o tungsteno atópase en forma de cinco isótopos estables. Os seus números de masas están dentro do intervalo de 180 a 186. O tungsteno ten a 6ª valencia e nos compostos pode ser 0, 2, 3, 4 e 5. O metal tamén ten un nivel suficientemente alto de condutividade térmica. Para o tungsteno, esta cifra é de 163 W / (m * deg). Por esta propiedade, supera incluso compostos como aliaxes de aluminio. A masa de tungsteno débese á súa densidade, que equivale a 19 kg / m ³ . O grao de oxidación do tungsteno varía de +2 a +6. Nos graos máis altos da súa oxidación, o metal ten propiedades ácidas e nas máis baixas, as propiedades básicas.

Neste caso as aliaxes de compostos de tungsteno inferiores considéranse inestables. Os compoñentes máis persistentes teñen un grao de +6. Presentan as propiedades químicas máis características do metal. O tungsteno ten a propiedade de formar complexos facilmente. Pero o wolframio metálico adoita ser moi resistente. Comeza a interactuar con osíxeno só a unha temperatura de +400 ° C. A rede cristalina do tungsteno refírese ao tipo de cúbico centrado no corpo.

Interacción con outros produtos químicos

Se o tungsteno mestúrase con flúor seco, é posible obter un composto chamado "hexafluoruro", que se funde xa a unha temperatura de 2,5 ° C e ferve a 19,5 ° C. Unha substancia similar obtense pola combinación de tungsteno con cloro. Pero para tal reacción, é necesaria unha temperatura suficientemente alta, da orde de 600 ° C. Con todo, a sustancia resiste fácilmente ao efecto destrutivo da auga e prácticamente non experimenta cambios no frío. O tungsteno é un metal que, sen osíxeno, non produce unha reacción de disolución en álcalis. Non obstante, disólvese facilmente nunha mestura de HNO ₃ e HF. O máis importante dos compostos químicos de tungsteno é o trióxido WO ₃ , H ₂ WO ₄ - ácido tungstico, así como os seus derivados - sales de tungstato.

Podemos considerar algunhas propiedades químicas do tungsteno con ecuacións de reacción. Por exemplo, a fórmula WO ₃ + 3H ₂ = W + 3H ₂ Ou. Nela, o metal de volframio é reducido a partir do óxido, maniféstase a súa propiedade da interacción co hidróxeno. Esta ecuación reflicte o proceso de obtención de tungsteno a partir do seu trióxido. A seguinte fórmula denota unha propiedade como a insolubilidade práctica do tungsteno en ácidos: W + 2HNO3 + 6HF = WF6 + 2NO + 4H2O. Unha das sustancias máis notables que conteñen tungsteno é o carbonilo. Produce revestimentos densos e ultra-finos de tungsteno puro.

Historia do descubrimento

O tungsteno é un metal que ten o seu nome da lingua latina. Na tradución esta palabra significa "escuma de lobo". Un nome tan inusual apareceu debido ao comportamento do metal. Acompañando o mineral de estaño extraído, o tungsteno impediu o lanzamento de estaño. Debido a iso no proceso de fundición só se formaron escorias. Sobre este metal dixo que "come estaño, coma un lobo come unha ovella". Para moitos, pregúntome quen descubriu o elemento químico do tungsteno?

Este descubrimento científico foi realizado simultaneamente en dous lugares por diferentes científicos, independentemente doutros. En 1781 un químico de Suecia Scheele recibiu a chamada "pedra pesada", realizando experimentos con ácido nítrico e scheelita. En 1783, os irmáns quimicos de España, chamados Eluar, tamén anunciaron o descubrimento dun novo elemento. Máis precisamente, descubriron óxido de tungsteno disolto en amoníaco.

Ligas con outros metais

Na actualidade, distintas aliaxes de volframio monofásicas e multifásicas distínguense. Eles conteñen un ou máis elementos estraños. O composto máis famoso é unha aliaxe de tungsteno e molibdeno. A adición de molibdeno dá forza de tungsteno cando se estira. Tamén á categoría de aleaciones monofásicas pertencen compostos de tungsteno con titanio, hafnio e circonio. A maior plasticidade do tungsteno é dada polo renio. Non obstante, o uso práctico desta liga é un proceso bastante laborioso, xa que o renio é moi difícil de extraer.

Dado que o tungsteno é un dos materiais máis refractarios, non é unha tarefa sinxela obter aleacións de tungsteno. Cando este metal só comeza a ferver, os outros xa están pasando ao líquido ou ao estado do gas. Pero os científicos modernos saben como facer aleaciones usando o proceso de electrólise. As aleaciones que conteñen tungsteno, níquel e cobalto úsanse para aplicar unha capa protectora a materiais inestables.

Na industria metalúrxica moderna, as aliaxes tamén se producen utilizando un po de tungsteno. Para crealo, son necesarias condicións especiais, incluída a creación dun ambiente de baleiro. Debido a certas características da interacción do tungsteno con outros elementos, os metalúrxicos prefiren crear aliaxes non de características bifásicas, senón co uso de 3, 4 ou máis compoñentes. Estas aleaciones son particularmente fortes, pero con estrita observancia das fórmulas. Na menor desviación dos compoñentes porcentuais, a aleación pode ser fráxil e non axeitada para o seu uso.

O tungsteno é un elemento empregado na enxeñaría

Deste filamento metálico están feitos con lámpadas comúns. Ademais de tubos para máquinas de raios X, os compoñentes dos fornos de baleiro, que se deben empregar a temperaturas extremadamente altas. O aceiro, que inclúe o tungsteno, ten un alto nivel de forza. Estas aliaxes son usadas para a fabricación de ferramentas en diversas áreas: para pozos de perforación, en medicina e en construción de máquinas.

A principal vantaxe de unir aceiro e tungsteno é a resistencia ao desgaste, baixa probabilidade de danos. O máis famoso na construción de aleación de tungsteno chámase "vitoria". Tamén este elemento é amplamente utilizado na industria química. Coa súa adición, crea pinturas, pigmentos. O óxido de tungsteno 6 foi especialmente utilizado neste campo. Utilízase para a produción de carburos de tungsteno e haluros. Outro nome para esta sustancia é o trióxido de tungsteno. O óxido de tungsteno 6 úsase como pigmento amarelo en pinturas para cerámica e produtos de vidro.

¿Que son as ligas pesadas?

Todas as ligas baseadas en tungsteno, que teñen unha gran densidade, son chamadas pesadas. Son obtidos só polos métodos de metalurxia do po. O tungsteno sempre é a base das aleaciones pesadas, onde o seu contido pode ser ata o 98%. Ademais deste metal, engádense níquel, cobre e ferro ás aleaciones pesadas. Non obstante, poden incluír cromo, prata, cobalto, molibdeno. Os máis populares eran as aliaxes de VMZ (tungsteno-níquel-ferro) e VNM (tungsteno-níquel-cobre). Un alto nivel de densidade destas aliaxes permítelles absorber a radiación gamma perigosa. Destes son fabricados volantes de roda, contactos eléctricos, rotores para xiroscopios.

Carburo de tungsteno

Aproximadamente a metade de todo o tungsteno úsase para fabricar metales fortes, especialmente carburo de tungsteno, que ten un punto de fusión de 2770 ° C. O carburo de volframio é un composto químico que contén un número igual de átomos de carbono e de tungsteno. Esta aleación ten propiedades químicas especiais. O tungsteno proporciónalle unha forza que, segundo este indicador, supera ao aceiro ao medio.

O carburo de tungsteno é amplamente utilizado na industria. Produce obxectos de corte, que deben ser moi resistentes a altas temperaturas e abrasión. Tamén a partir deste elemento están fabricados:

• Detalles de aeronaves, motores de automóbiles.
• Detalles para as naves espaciais.
• Instrumentos cirúrxicos médicos que se utilizan no campo da cirurxía cavitaria. Estas ferramentas son máis caras que o aceiro médico convencional, pero son máis produtivas.
• Xoias, especialmente aneis de compromiso. Tal popularidade do tungsteno está asociada coa súa forza, que para a voda simboliza a forza da relación, así como a aparencia. As características do tungsteno en forma pulida son tales que conserva un espello, aparencia brillante durante moito tempo.
• Bolas para bolígrafos de luxo.

Win - aleación de tungsteno

Na segunda metade dos anos 20, as aliaxes comezaron a producirse en moitos países por ferramentas de corte fabricadas con carburos de volframio e cobalto metálico. En Alemania, tal aleación foi chamada vidia, nos Estados - carbol. Na Unión Soviética esa aleación foi chamada "vitoria". Estas aleaciones foron excelentes para o procesamento de produtos de fundición. O gañador é unha aleación de cerámica metálica cun alto nivel de forza. Está feita en forma de placas de varias formas e tamaños.

O proceso de fabricación véndoo polos seguintes: tomar un po de carburo de volframio, un po fino de níquel ou cobalto, e todo está mesturado e presionado en formas especiais. As placas así comprimidas están suxeitas a un maior tratamento térmico. Isto dá unha aleación moi dura. Estas placas non se utilizan só para o corte de ferro fundido, senón tamén para a fabricación de ferramentas de perforación. Os pratos da ganancia son soldados aos equipos de perforación con cobre.

Prevalencia de tungsteno na natureza

Este metal é moi raro no medio. Despois de todos os elementos, ocupa o lugar 57 e está contido en forma de cloro de volframio. Ademais, o metal forma minerais - scheelite e wolframite. O tungsteno migra nas augas subterráneas, xa sexa en forma de ión propio, ou en forma de todo tipo de compostos. Pero a súa maior concentración nas augas subterráneas é insignificante. Ela ascende a centésimas de mg / l e prácticamente non cambia as súas propiedades químicas. O tungsteno tamén pode entrar en depósitos naturais dos drenos de fábricas e fábricas.

Influencia no corpo humano

O tungsteno prácticamente non entra ao corpo con auga ou comida. Pode haber un risco de inhalación de partículas de volframio xunto co aire no lugar de traballo. Non obstante, a pesar de pertencer á categoría de metais pesados, o tungsteno non é tóxico. A intoxicación por tungsteno ocorre só nos que están asociados coa produción de tungsteno. Neste caso, o grao de influencia do metal no corpo é diferente. Por exemplo, o po de volframio, o carburo de volframio e unha substancia como a anhidrita do ácido tungsténico poden causar danos pulmonares. Os seus principais síntomas son o malestar xeral, a febre. Os síntomas máis fortes prodúcense cando as aleaciones de tungsteno son envenenadas. Isto ocorre ao inhalar po de aliaxes e leva a bronquitis, pneumosclerosis.

O tungsteno metálico, que entra dentro do corpo humano, non se absorbe no intestino e elimínase gradualmente. Os compostos de tungsteno relacionados con compostos solúveis poden ser de gran perigo. Están depositados no bazo, os ósos ea pel. Con exposición prolongada aos compostos de tungsteno, poden ocorrer síntomas como as uñas fráxiles, pelar a pel, varios tipos de dermatite.

Reservas de tungsteno en varios países

Os maiores recursos de tungsteno están en Rusia, Canadá e China. Segundo as previsións dos científicos, preto de 943 mil toneladas deste metal sitúanse nos territorios domésticos. Se cree que estas estimacións, a gran maioría das reservas están localizadas no sur de Siberia e no Extremo Oriente. Moi pouco é a porcentaxe de recursos probados: só un 7%.

Segundo o número de depósitos explorados de tungsteno, Rusia é a segunda só en Chinesa. A maioría está situada nas rexións de Kabardino-Balkaria e Buriatia. Pero nestes depósitos non se produce o tungsteno puro, pero os seus minerais tamén conteñen molibdeno, ouro, bismuto, tellurium, escandio e outras substancias. Os dous terzos dos volumes de tungsteno obtidos das fontes recoñecidas están encerrados en minerais de difícil enriquecemento, onde o mineral principal que contén o tungsteno é esqueleto. A porcentaxe de mineral enriquece a luz representa só un terzo da produción total. As características do tungsteno producido en Rusia son máis baixas que noutros países. Os minerais conteñen unha gran porcentaxe de trióxido de tungsteno. En Rusia, hai moi poucos depósitos de metal. As areas de tungsteno tamén son de baixa calidade, con gran número de óxidos.

Tungsteno na economía

A produción mundial de tungsteno comezou a crecer aproximadamente a partir de 2009, cando a industria asiática comezou a recuperarse. O maior produtor de tungsten permanece en China. Por exemplo, en 2013, a porcentaxe de produción deste país representou o 81% da oferta mundial. Cerca do 12% da demanda de tungsteno está asociada á produción de equipos de iluminación. Segundo os expertos, o uso de tungsteno nesta área reducirase no contexto do uso de lámpadas LED e fluorescentes tanto en condicións nacionais como en produción.

Crese que haberá unha crecente demanda de tungsten na produción de equipos electrónicos. A alta resistencia ao desgaste do tungsteno ea súa capacidade de resistir a electricidade fan deste metal o máis adecuado para a produción de reguladores de tensión. Non obstante, en termos de volume, esta demanda segue sendo bastante insignificante, e estímase que en 2018 crecerá só un 2%. Con todo, segundo as previsións dos científicos, nun futuro próximo debería haber un aumento da demanda de carburo cementado. Isto é debido ao crecemento da produción automotriz en EE. UU., China, Europa, así como un aumento na industria mineira. Crese que ata 2018 a demanda de tungsteno aumentará un 3,6%.