Презентація на тему:
Вольфрам - хімічний елемент

Вольфрам-хімічний елемент Виконала: учениця 8-Б класу Волкова Вікторія

Вольфрам (англ. tungsten, нім. Wolfram n) — хімічний елемент. Символ W, ат. н. 74, ат. маса — 183,85. Сріблясто-білий метал. Найбільш характерними і стійкими є сполуки В. зі ступенем окиснення +6. В. має схильність до комплексоутворень. Металічний В. у звичайних умовах хімічно стійкий. З киснем починає взаємодіяти при т-рі вище 400 °C. Протистоїть дії води, але при т-рі червоного розжарювання легко окиснюється водяною парою. Найважливіші із сполук В.: триоксид вольфраму WO3, вольфрамова кислота H2WO4 і її солі —вольфрамати.

Історія та походження назви Назва Wolframium перейшло на елемент з мінералу вольфраму, відомого ще в XVI ст. під назвою "вовча піна" - "Spuma lupi" на латині, або "Wolf Rahm" по-німецьки. Назва була пов'язана з тим, що вольфрам, супроводжуючи олов'яні руди, заважав виплавці олова, переводячи його в піну шлаків ("пожирає олово як вовк вівцю"). В даний час в США, Великобританії і Франції для вольфраму використовують назву "tungsten" ( швед. tung sten - "Важкий камінь"). У 1781 знаменитий шведський хімік Шееле, обробляючи азотною кислотою мінерал шеєліт, отримав жовтий "важкий камінь". У 1783 іспанські хіміки брати Елюар повідомили про отримання з саксонського мінералу вольфраміту жовтої окису нового металу, розчинної в аміаку. При цьому один з братів, Фаусто, був у Швеції в 1781 і спілкувався з Шеєле. Шееле не претендував на відкриття вольфраму, а брати Елюар не наполягали на своєму пріоритеті.

Властивості атома

Поширення В. мало поширений в природі; вміст в земній корі 1,3х10−4% (за масою). У вільному стані не зустрічається. Утворює власні мінерали (вольфрамати Са, Fe, Mn, іноді Pb, Zn, рідше оксиди WO3, H2WO4, ще рідше сульфіди WS2) або входить у вигляді ізоморфної домішки в інші мінерали, переважно в мінерали Мо, Ti, а також в деякі силікати (слюда, польові шпати). Найбільш важливими мінералами В. є вольфраміт та шеєліт, які можуть утворюватися і нагромаджуватися до рівня промислових концентрацій у скарновому, ґрейзеновому і гідротермальному процесах. У природних мінеральних парагенезисах В. часто асоціює з Si, Мо, Sn, Be, Та, F, рідше — з Au, Sb, Hg.

Отримання Процес отримання вольфраму проходить через стадію виділення триоксиду WO3 з рудних концентратів та подальшому відновленні до металевого порошку воднем при температурі бл. 700° C. Через високу температуру плавлення вольфраму для отримання компактної форми використовуються методи порошкової металургії: отриманий порошок пресують, спікають в атмосфері водню при температурі 1200—1300° C, потім пропускають через нього електричний струм. Метал нагрівається до 3000° C, при цьому відбувається спікання в монолітний матеріал. Для подальшої очистки та отримання монокристалічної форми використовується зонна плавка Вольфрамовий порошок

Ізотопи Природний вольфрам складається з п'яти ізотопів (180 W, 182 W, 183 W, 184 W, 186 W). Штучно створені та ідентифіковані є ще 27 радіонуклідів. У 2003 відкрита надзвичайно слабка радіоактивність природного вольфраму (приблизно два розпади на грам елемента в рік), зумовлена α-активністю 180 W, який має період напіврозпаду 1,8×1018 років. Вольфрам не відіграє значної біологічної ролі. У деяких архей і бактерій є ферменти, які включають вольфрам до свого активного центру. Існують облігатно-залежні від вольфраму форми архей-гіпертермофілів, що живуть навколо глибоководних гідротермальних джерел. Присутність вольфраму в складі ферментів може розглядатися як фізіологічний релікт раннього архея — існують припущення, що вольфрам грав роль в ранніх етапах виникнення життя. Біологічна роль

Горіння вольфрамової нитки на повітрі з утворенням оксиду вольфраму при розгерметизації колби лампи.

Властивості атома Вольфрам застосовують для легування сталі, як основу для сплавів вольфраму, в електротехніці та радіоелектроніці тощо. Металічний вольфрам Тугоплавкість та пластичність вольфраму роблять його незамінним для ниток розжарювання в освітлювальних приладах, а також в кінескопах і інших вакуумних трубках. Вольфрам використовують в якості електродів для аргоно-дугового зварювання. Сплави вольфраму отримують методом порошкової металургії. З них виготовляють хірургічні інструменти, танкову броню, оболонки торпед і снарядів, найбільш важливі деталі літаків і двигунів, контейнери для зберігання радіоактивних речовин. Сполуки вольфраму Для механічної обробки металів і неметалічних конструкційних матеріалів в машинобудівництві. Сульфід вольфраму WS2 використовується як високотемпературне (до 500 °C) мастило. Деякі сполуки використовуються як каталізатори і пігменти. WTe2 використовується для перетворення теплової енергії в електричну.

 Фізичні властивості Вольфрам - світло-сірий метал, що має найвищі доведені температури плавлення і кипіння (передбачається, що Сиборг ще більш тугоплавкий, але поки що про це твердо стверджувати не можна - час існування Сиборг дуже мало). Деякі фізичні властивості наведені в таблиці (див. вище). Інші фізичні властивості вольфраму: твердість по Брінеллю 488 кг / мм . питомий електричний опір при 20 C 55 10 -9 Ом м, при 2700 C - 904 10 -9 Ом м. швидкість звуку в отожженном вольфрамі 4290 м / с. Вольфрам є одним з найбільш важких, твердих і самим тугоплавким металом. У чистому вигляді являє собою метал сріблясто-білого кольору, схожий на платину, при температурі близько 1600 C добре піддається куванню і може бути витягнуть в тонку нитку.

 Хімічні властивості Валентність від 2 до 6. Найбільш стійкий 6-валентний вольфрам. Третій 2-валентні з'єднання вольфраму нестійкі і практичного значення не мають. Вольфрам має високу корозійну стійкість: при кімнатній температурі не змінюється на повітрі; при температурі червоного розжарювання повільно окислюється в оксид вольфраму VI; в соляній, сірчаної і плавикової кислотах майже не розчинний. В азотній кислоті і царській горілці окислюється з поверхні. У суміші азотної і плавикової кислоти розчиняється, утворюючи вольфрамову кислоту. З сполук вольфраму найбільше значення мають: триоксид вольфраму або вольфрамовий ангідрид, вольфрамати, перекисні сполуки із загальною формулою Me 2 WO X, а також сполуки з галогенами, сіркою і вуглецем. Вольфрамати схильні до утворення полімерних аніонів, у тому числі гетерополисоединений з включенням інших перехідних металів.

Металевий вольфрам Тугоплавкість і пластичність вольфраму роблять його незамінним для ниток розжарювання в освітлювальних приладах, а також у кінескопах та інших вакуумних трубках. Завдяки високій щільності вольфрам використовується для противаг, бронебійних сердечників підкаліберних і стріловидний оперених снарядів артилерійських знарядь, сердечників бронебійних куль і надшвидкісних роторів гіроскопів для стабілізації польоту балістичних ракет (до 180 тис. об / хв). Вольфрам використовують як електродів для аргоно-дугового зварювання. Сплави вольфраму, зважаючи на його високу температуру плавлення, отримують методом порошкової металургії. Сплави, що містять вольфрам, відрізняються жаропрочностью, кислотостійкістю, твердістю і стійкістю до стирання. З них виготовляють хірургічні інструменти (сплав "Амаль"), танкову броню, оболонки торпед і снарядів, найбільш важливі деталі літаків і двигунів, контейнери для зберігання радіоактивних речовин. Вольфрам - важливий компонент кращих марок інструментальних сталей. Карбід вольфраму (часто поряд або замість карбіду титану) використовують як наповнювач в твердих сплавах - кермети ( переможе), де матрицею служить кобальт (5-16%). Вольфрам застосовується у високотемпературних вакуумних печах опору в якості нагрівальних елементів і теплоізоляції. Сплав вольфраму і ренію застосовується в таких печах як термопари. Нитка розжарювання

Штучний радіонуклід 185 W використовується як радіоактивності при дослідженнях речовини. Стабільний 184 W використовується як компонент сплавів з ураном-235, що застосовуються в твердофазних ядерних ракетних двигунах, оскільки це єдиний з поширених ізотопів вольфраму, що має низький перетин захоплення теплових нейтронів (близько 2 барн). Ринок вольфраму  Інші сфери застосування

Штучний радіонуклід 185 W використовується як радіоактивності при дослідженнях речовини. Стабільний 184 W використовується як компонент сплавів з ураном-235, що застосовуються в твердофазних ядерних ракетних двигунах, оскільки це єдиний з поширених ізотопів вольфраму, що має низький перетин захоплення теплових нейтронів (близько 2 барн). Ціни на металевий вольфрам чистотою близько 99% на кінець 2010 року становили близько 40-42 доларів США за кілограм, в травні 2011 року становили близько 53-55 доларів США за кілограм. Напівфабрикати від 58 USD (прутки) до 168 (тонка смуга). Ринок вольфраму Інші сфери застосування

Термодинамічні властивості

Вольфрамовий дріт у лампі розжарювання.

Кристалічна ґратка

Сполуки вольфраму Для механічної обробки металів і неметалевих конструкційних матеріалів в машинобудуванні ( точіння, фрезерування, стругання, довбання), буріння свердловин, в гірничодобувній промисловості широко використовуються тверді сплави та композитні матеріали на основі карбіду вольфраму (наприклад, переможе, що складається з кристалів WC в кобальтової матриці; широко застосовуються в Росії марки - ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а також сумішей карбіду вольфраму, карбіду титану, карбіду танталу (марки ТТ для особливо важких умов обробки, наприклад, довбання і стругання поковок з жароміцних сталей і перфораторное ударно-поворотне буріння міцного матеріалу). Сульфід вольфраму WS 2 застосовується як високотемпературна (до 500 C) мастило. Триокис вольфраму знаходить застосування для виробництва твердого електроліту високотемпературних паливних елементів. Деякі сполуки вольфраму застосовуються як каталізатори і пігменти. Монокристали вольфраматів ( вольфрамати свинцю, кадмію, кальцію) використовуються як сцинтиляційні детектори рентгенівського випромінювання та інших іонізуючих випромінювань в ядерної фізики та ядерній медицині. Дітеллурід вольфраму WTe 2 застосовується для перетворення теплової енергії в електричну ( термо-ЕРС близько 57 мкВ / К).

 Цікаві факти Вольфрам - найтугоплавкіший метал. Температура плавлення 3380 C, кипіння 5900 C . Щільність вольфраму майже дорівнює щільності золота: 19,30 г / см проти 19,32 г / см відповідно.