คุณสมบัติทางเคมีของทังสเตน ลักษณะและการใช้งานของทังสเตน

ทังสเตน - เป็นองค์ประกอบทางเคมีในตารางธาตุซึ่งเป็นกลุ่มที่หก ในธรรมชาติทังสเตนเกิดขึ้นเป็นส่วนผสมของห้าไอโซโทป ในลักษณะธรรมดาและภายใต้เงื่อนไขที่ธรรมดามันเป็นโลหะสีเงินสีเทาที่เป็นของแข็ง นอกจากนี้ยังเป็นวัสดุทนไฟมากที่สุดของโลหะทุกชนิด

คุณสมบัติพื้นฐานของทังสเตน

ทังสเตน - โลหะที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่น่าทึ่ง ในทังสเตนเกือบทุกสาขาการผลิตที่ทันสมัยถูกนำมาใช้ สูตรมักจะมีการกำหนดแสดงเป็นโลหะออกไซด์ - WO ₃ ทังสเตนเป็นโลหะที่ทนไฟมากที่สุด สันนิษฐานว่าเป็นเพียงซีบอร์เกียมสามารถ tugoplavok มากยิ่งขึ้น แต่ตราบใดที่มันไม่สามารถกล่าวหาเป็นซีบอร์เกียมมีอายุการใช้งานที่สั้นมาก

โลหะนี้มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เฉพาะเจาะจง ทังสเตนมีความหนาแน่นของ 19300 กิโลกรัม / เมตร ^{3 อุณหภูมิหลอมละลายของมันคือ} 3410 องศาเซลเซียส โดยพารามิเตอร์นี้มันเป็นที่สองเท่านั้นที่คาร์บอน - แกรไฟต์หรือเพชร ในธรรมชาติทังสเตนเกิดขึ้นเป็นห้าไอโซโทป หมายเลขมวลของพวกเขาในช่วงตั้งแต่ 180 ถึง 186 ทังสเตนมีความจุ 6 นาทีและสารประกอบที่มันอาจจะเป็น 0, 2, 3, 4 และ 5 โลหะยังมีระดับสูงพอของการนำความร้อน สำหรับทังสเตนคิดเป็น 163 W / (m * องศา) ตามคุณสมบัตินี้แม้มันเกินสารประกอบเช่นอลูมิเนียม ทังสเตนมวลเนื่องจากความหนาแน่นซึ่งเท่ากับ 19kg / m ³ ระดับของการเกิดออกซิเดชันของทังสเตนช่วง 2-6 โลหะมีคุณสมบัติเป็นกรดและลดลงในระดับสูงสุดของการเกิดออกซิเดชันของ - พื้นฐาน

ดังนั้นโลหะผสมของสารทังสเตนต่ำจะถือว่าไม่เสถียร ทนมากที่สุดเป็นสารประกอบที่มีการศึกษาระดับปริญญาของหก พวกเขาแสดงคุณสมบัติลักษณะส่วนใหญ่และทางเคมีของโลหะ ทังสเตนมีแนวโน้มที่จะหาได้ง่ายในรูปแบบคอมเพล็กซ์ แต่ทังสเตนโลหะมักจะทนมาก มันเริ่มต้นในการโต้ตอบกับออกซิเจนเท่านั้นที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส ตาข่ายคริสตัลของทังสเตนเกี่ยวข้องกับร่างแน่นิ่งลูกบาศก์ประเภท

การมีปฏิสัมพันธ์กับสารเคมีอื่น ๆ

หากทังสเตนมีการผสมกับฟลูออรีนแห้งสารประกอบที่สามารถได้รับภายใต้ชื่อ "hexafluoride" ซึ่งละลายที่อุณหภูมิ 2,5 องศาเซลเซียสและเดือดที่ 19,5 องศาเซลเซียส วัสดุที่คล้ายกันคือได้รับเมื่อสารประกอบของทังสเตนกับคลอรีน แต่สำหรับปฏิกิริยานี้ต้องใช้อุณหภูมิสูงมากกว่า - ประมาณ 600 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตามสารได้อย่างง่ายดายต่อต้านการกระทำการทำลายล้างของน้ำและจริงไม่ได้อาจมีการเปลี่ยนแปลงในเย็น ทังสเตน - โลหะซึ่งไม่ได้โดยไม่มีปฏิกิริยาออกซิเจนผลิตการสลายตัวในด่าง แต่ก็จะละลายได้ง่ายในส่วนผสมของ HNO ₃ และ HF ส่วนใหญ่ของสารประกอบทางเคมีที่สำคัญของทังสเตน - เป็นออกไซด์ของ WO ₃ H ₂ WO ₄ - กรดทังและอนุพันธ์ - เกลือ tungstates

หนึ่งสามารถพิจารณาบางส่วนของคุณสมบัติทางเคมีของทังสเตนจากสมการปฏิกิริยา ยกตัวอย่างเช่นสูตร WO ₃ + 3H ₂ = W + 3H ₂ ทุมมันมีการกู้คืนจากโลหะทังสเตนออกไซด์ปรากฏคุณสมบัติในการโต้ตอบกับไฮโดรเจน สมการนี้สะท้อนให้เห็นถึงกระบวนการของการได้รับมันจาก trioxide ทังสเตน สูตรต่อไปนี้หมายถึงคุณสมบัติดังกล่าวเป็นทังสเตนแก้ไม่ตกในทางปฏิบัติในกรด: W + + 2HNO3 6HF = WF6 + 2NO + 4H2O หนึ่งในสารที่น่าทึ่งที่สุดที่มีคาร์บอนิลทังสเตนพิจารณา นั้นและได้รับการเคลือบบางเฉียบหนาแน่นของทังสเตนบริสุทธิ์

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ

ทังสเตน - โลหะที่ได้รับมาจากชื่อภาษาละติน แปลว่ามันหมายความว่า "ฟองหมาป่า" ชื่อแปลกนี้ปรากฏเนื่องจากพฤติกรรมของโลหะ ประกอบการทำเหมืองแร่ดีบุกทังสเตนดีบุกแทรกแซงเลือก เพราะมันอยู่ในกระบวนการของการหลอมตะกรันที่เกิดขึ้นเท่านั้น โลหะนี้มีการกล่าวว่า "กินดีบุกเหมือนหมาป่ากินแกะ." น่าแปลกใจที่หลายคนที่ค้นพบทังสเตนธาตุเคมี?

การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่ถูกสร้างขึ้นมาพร้อมกันในสองสถานที่โดยนักวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันเป็นอิสระจากกัน ในปี ค.ศ. 1781 นักเคมี Scheele ของสวีเดนได้รับการเรียกว่า "หินหนัก", การดำเนินการทดลองกับกรดไนตริกและ scheelite ใน 1783 นักเคมีพี่น้องจากสเปนชื่อ Eluard ยังมีรายงานการค้นพบขององค์ประกอบใหม่ แม่นยำมากขึ้นพวกเขาได้รับการเปิด ทังสเตนออกไซด์ ละลายในแอมโมเนีย

โลหะผสมกับโลหะอื่น ๆ

ปัจจุบันแยกแยะความแตกต่างเฟสเดียวและหลายเฟสโลหะผสมทังสเตน พวกเขามีองค์ประกอบหนึ่งหรือต่างประเทศ สารประกอบที่รู้จักมากที่สุด - เป็นโลหะผสมของทังสเตนและโมลิบดีนัม เพิ่มทังสเตนโมลิบดีนัมภูมิต้านทานแข็งแรงภายใต้ความตึงเครียด นอกจากนี้ในหมวดหมู่ของโลหะผสมทังสเตนเฟสเดียวเป็นสารประกอบที่มีไทเทเนียมแฮฟเนียมเซอร์โคเนียม ปั้นที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของทังสเตนรีเนียมที่แนบมา แต่ในทางปฏิบัติใช้โลหะผสม - กระบวนการที่ค่อนข้างใช้เวลานานเป็นรีเนียมเป็นเรื่องยากมากที่จะได้รับ

ตั้งแต่ทังสเตนเป็นหนึ่งในวัสดุทนไฟส่วนใหญ่ที่ได้รับการผสมทังสเตน - ไม่ใช่งานง่าย เมื่อโลหะนี้เป็นเพียงการเริ่มต้นที่จะต้มคนอื่น ๆ ที่มีอยู่แล้วไปในสถานะของเหลวหรือก๊าซ แต่นักวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัยสามารถที่จะได้รับการผสมโดยวิธีการของกระแสไฟฟ้า โลหะผสมที่มีทังสเตนนิกเกิลและโคบอลต์ถูกนำมาใช้สำหรับการใช้ชั้นป้องกันบนวัสดุที่เปราะบาง

ในอุตสาหกรรมโลหะผสมที่ทันสมัยนอกจากนี้ยังเตรียมใช้ผงทังสเตน เพื่อสร้างเงื่อนไขพิเศษที่จำเป็นรวมถึงการสร้างสภาพแวดล้อมที่สูญญากาศ เพราะคุณสมบัติบางอย่างของการปฏิสัมพันธ์ทังสเตนกับองค์ประกอบอื่น ๆ ของผู้ผลิตเหล็กโลหะผสมชอบไม่ได้สร้างลักษณะสองเฟสและการใช้ 3, 4 หรือมากกว่าส่วนประกอบ โลหะผสมเหล่านี้มีความคงทนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง แต่มีสูตรการปฏิบัติที่ชัดเจน ในอัตราร้อยละส่วนเบี่ยงเบนน้อยชิ้นส่วนโลหะผสมสามารถเปิดเปราะและใช้ไม่ได้

ทังสเตน - องค์ประกอบซึ่งจะใช้ในงานศิลปะ

จากหลอดไฟธรรมดาโลหะทำเส้นใยนี้ นอกจากนี้ X-ray หลอดอุปกรณ์ประกอบด้วยเตาสูญญากาศที่จะใช้ที่อุณหภูมิสูงมาก เหล็กซึ่งรวมถึงทังสเตนมีระดับที่สูงมากของความแข็งแรง โลหะผสมดังกล่าวจะใช้สำหรับการผลิตเครื่องมือในพื้นที่ต่างๆ: สำหรับการขุดเจาะการแพทย์วิศวกรรม

ประโยชน์หลักของสารและเหล็กทังสเตน - ความต้านทานการสึกหรอ unlikelihood ความเสียหาย อาคารที่มีชื่อเสียงมากที่สุดในทังสเตนโลหะผสมที่เรียกว่า "ชนะ." นอกจากนี้ยังมีองค์ประกอบนี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมี ด้วยการเพิ่มเม็ดสีสร้างสีของมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเขตที่ได้รับนี้ทังสเตนออกไซด์ 6. มันถูกใช้สำหรับการผลิตคาร์ไบด์ทังสเตนและไลด์ อีกชื่อหนึ่งของเอกสารนี้ - ทังสเตนไตรออกไซด์ 6 ทังสเตนออกไซด์จะใช้เป็นเม็ดสีเหลืองในสีสำหรับเซรามิกและผลิตภัณฑ์แก้ว

สิ่งที่เป็นโลหะหนัก?

โลหะผสมทังสเตน-based ซึ่งมีดัชนีความหนาแน่นสูงที่เรียกว่าหนัก พวกเขามีการผลิตโดยเฉพาะวิธีการของโลหะผง ทังสเตนอยู่เสมอพื้นฐานสำหรับโลหะหนักประเด็นเนื้อหาสามารถเป็นได้ถึง 98% นอกจากนี้โลหะนี้จะถูกเพิ่มโลหะหนักนิกเกิลทองแดงและเหล็ก แต่พวกเขาสามารถป้อนและโครเมี่ยม, เงิน, โคบอลต์โมลิบดีนัม ความนิยมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดได้รับโลหะผสมที่อยู่อาศัยชั่วคราว (ทังสเตน - นิกเกิล - เหล็ก) และ XIP (ทังสเตน - นิกเกิล - ทองแดง) ระดับสูงของความหนาแน่นของโลหะผสมเหล่านี้ช่วยให้พวกเขาที่จะดูดซับรังสีแกมมาอันตราย ของ flywheels เหล่านี้จะทำของล้อติดต่อไฟฟ้า, ใบพัดสำหรับวัดการหมุนวน

ทังสเตนคาร์ไบด์

ประมาณครึ่งหนึ่งของทังสเตนใช้สำหรับการผลิตโลหะทนทานทังสเตนคาร์ไบด์โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีอุณหภูมิหลอมละลายของ 2770 ซีทังสเตนคาร์ไบด์เป็นสารเคมีซึ่งมีจำนวนเท่ากับอะตอมของคาร์บอนและทังสเตน โลหะผสมนี้มีคุณสมบัติทางเคมีที่เฉพาะเจาะจง ทังสเตนให้มันแข็งแรงเช่นที่มันเกินกว่าเหล็กตัวบ่งชี้นี้สองเท่า

ทังสเตนคาร์ไบถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม เพราะมันเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตวัตถุตัดจะเป็นมากทนต่ออุณหภูมิสูงและรอยขีดข่วน ยังเป็นเพราะองค์ประกอบนี้จะทำ

• ชิ้นส่วนเครื่องบินเครื่องยนต์รถ
• รายละเอียดของยานอวกาศ
• เครื่องมือแพทย์และการผ่าตัดซึ่งจะใช้ในการผ่าตัดช่องท้อง เครื่องมือดังกล่าวมีราคาแพงกว่าเหล็กธรรมดาทางการแพทย์ แต่พวกเขาจะมีประสิทธิผลมากขึ้น
• เครื่องประดับโดยเฉพาะอย่างยิ่งแหวนหมั้น ทังสเตนความนิยมดังกล่าวเชื่อมโยงกับความแข็งแรงสำหรับคู่แต่งงานซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของความสัมพันธ์ที่แข็งแรงเช่นเดียวกับลักษณะ คุณสมบัติขัดทังสเตนในรูปแบบดังกล่าวว่ามันเป็นเวลานานมากแยมกระจกลักษณะเงา
• ลูกสำหรับความหรูหราปากกาลูกจุด

วิน - โลหะผสมทังสเตน

ประมาณในช่วงครึ่งหลังของปี 1920 หลายประเทศได้เริ่มผสมเพื่อผลิตเครื่องมือตัดที่ทำจากทังสเตนคาร์ไบและโลหะโคบอลต์ ในประเทศเยอรมนีเช่นโลหะผสมที่เรียกว่า Vidya ในสหรัฐอเมริกา - Karbolit ในสหภาพโซเวียตเช่นโลหะผสมที่เรียกว่า "ชนะ." โลหะผสมเหล่านี้เป็นที่ยอดเยี่ยมสำหรับการรักษาของผลิตภัณฑ์เหล็กหล่อ ชนะเป็นโลหะผสมเซรามิกโลหะที่มีระดับสูงมากของความปลอดภัย มันถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของแผ่นรูปทรงและขนาดที่แตกต่างกัน

กระบวนการผลิต Pobedita เป็นดังนี้: ใช้ผงทังสเตนคาร์ไบด์ผงละเอียดของนิกเกิลโคบอลต์หรือและทุกอย่างมีการผสมและกดในแม่พิมพ์พิเศษ แผ่นกดจึงอยู่ภายใต้การรักษาความร้อนต่อไป นี้จะช่วยให้โลหะผสมยากมาก แผ่นเหล่านี้ไม่ได้ใช้เฉพาะสำหรับการตัดเหล็กหล่อ แต่ยังสำหรับการผลิตเครื่องมือเจาะ แผ่น pobedita บัดกรีบนอุปกรณ์ขุดเจาะโดยใช้ทองแดง

ความชุกของทังสเตนในธรรมชาติ

โลหะนี่คือการแพร่กระจายน้อยมากในสภาพแวดล้อม หลังจากที่ทุกองค์ประกอบ 57 มันจะเกิดขึ้นและเป็นปัจจุบันเป็นคลาร์กทังสเตน นอกจากนี้โลหะแร่ธาตุ - scheelite และ wolframite ทังสเตนย้ายลงไปในน้ำบาดาลหรือเป็นไอออนเป็นเจ้าของหรือในรูปแบบของสารต่างๆ แต่เข้มข้นที่ใหญ่ที่สุดเป็นเล็กน้อยในน้ำบาดาล มันเป็นร้อยไม่กี่ mg / l และปฏิบัติจริงไม่ได้เปลี่ยนคุณสมบัติทางเคมีของพวกเขา ทังสเตนนอกจากนี้ยังสามารถปล่อยออกสู่แหล่งน้ำธรรมชาติจากพืชน้ำเสียและโรงงาน

ผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์

ทังสเตนแทบจะไม่ได้เข้ามาสัมผัสกับน้ำหรืออาหาร อาจจะมีความเสี่ยงจากการสูดดมของอนุภาคทังสเตนพร้อมกับอากาศในสถานที่ทำงานที่ อย่างไรก็ตามแม้จะเป็นของประเภทของโลหะหนักทังสเตนไม่เป็นพิษ ทังสเตนเป็นพิษเกิดขึ้นเฉพาะในผู้ที่มีการเชื่อมต่อกับการผลิตทังสเตน ระดับของผลกระทบโลหะในร่างกายสามารถแตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่นผงทังสเตนคาร์ไบด์ทังสเตนและเช่นสารกรดทังแอนไฮไดรต์ที่สามารถทำให้เกิดความเสียหายปอด อาการหลักของมัน - อาการป่วยไข้ไข้ อาการรุนแรงมากขึ้นเกิดขึ้นเมื่อวางยาพิษโลหะผสมทังสเตน นี้เกิดขึ้นโดยการหายใจเอาฝุ่นโลหะผสมและนำไปสู่โรคหลอดลมอักเสบปอดพังผืด

ทังสเตนโลหะลดลงภายในร่างกายของมนุษย์จะไม่ดูดซึมในลำไส้และค่อยๆปรากฏขึ้น อาจจะเป็นตัวแทนที่ดีสารอันตรายที่อยู่ในทังสเตนละลาย พวกเขาจะฝากไว้ในม้ามกระดูกและผิวหนัง สัมผัสเป็นเวลานานของสารประกอบทังสเตนสามารถเกิดขึ้นได้เช่นอาการเล็บเปราะ, ลอกผิวชนิดต่าง ๆ ของโรคผิวหนัง

หุ้นของทังสเตนในประเทศต่างๆ

ที่ใหญ่ที่สุดทรัพยากรทังสเตนในรัสเซียแคนาดาและจีน นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าในดินแดนของประเทศอยู่ประมาณ 943,000 ตันของโลหะนี้ ถ้าเราเชื่อว่าประมาณการเหล่านี้ส่วนใหญ่ของเงินสำรองที่ตั้งอยู่ในภาคใต้ของไซบีเรียและตะวันออกไกล น้อยมากคือทรัพยากรที่รู้จักกันส่วน - มันเป็นเพียงประมาณ 7%

จากจำนวนเงินฝากที่พิสูจน์แล้วของทังสเตนรัสเซียเป็นครั้งที่สองเท่านั้นไปยังประเทศจีน ส่วนใหญ่จะตั้งอยู่ในพื้นที่ของ Kabardino-Balkaria และ Buryatia แต่ในสาขาเหล่านี้ไม่ได้ผลิตทังสเตนบริสุทธิ์และแร่ยังมีโมลิบดีนัม, ทอง, บิสมัทเทลลูเรียม, แคน, และสารอื่น ๆ สองในสามของปริมาณของทังสเตนผลสำรวจแหล่งแร่ห่อหุ้มด้วยวัสดุทนไฟที่แร่ volframosoderzhaschim หลักคือ scheelite หุ้น legkoobogatimyh บัญชีแร่เพียงหนึ่งในสามของการผลิต ลักษณะของทังสเตนที่ผลิตในรัสเซียจะต่ำกว่าในต่างประเทศ แร่มีขนาดใหญ่ร้อยละของ trioxide ทังสเตน ในรัสเซียโลหะน้อยมากลุ่มน้ำฝาก หาดทรายทังสเตนนอกจากนี้ยังมีคุณภาพไม่ดีมีจำนวนมากของออกไซด์

ทังสเตนในทางเศรษฐกิจ

การผลิตทังสเตนทั่วโลกเริ่มที่จะเติบโตจากประมาณปี 2009 เมื่อผมเริ่มที่จะกู้คืนอุตสาหกรรมในเอเชีย ผลิตที่ใหญ่ที่สุดของทังสเตนจีน ยกตัวอย่างเช่นในปี 2013 ส่วนแบ่งของการผลิตในประเทศนี้คิดเป็น 81% ของอุปทานโลก ประมาณ 12 ของความต้องการสำหรับทังสเตนเกี่ยวข้องกับการผลิตแสงประปา% ตามที่ผู้เชี่ยวชาญการใช้งานของทังสเตนในบริเวณนี้จะลดลงในระหว่างการรักษาด้วยโคมไฟ LED และเรืองแสงในสภาพแวดล้อมภายในประเทศและสถานที่ทำงาน

เป็นที่เชื่อกันว่าจะมีความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับทังสเตนในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ต้านทานการสึกหรอสูงของทังสเตนและความสามารถในการรักษากระแสไฟฟ้านี้ทำให้โลหะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตของหน่วยงานกำกับดูแลแรงดันไฟฟ้า แต่ในแง่ของความต้องการที่ยังมีขนาดเล็กมากและก็คาดว่าภายในปี 2018 จะเติบโตเพียง 2% อย่างไรก็ตามตามที่นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าในอนาคตอันใกล้จะเกิดขึ้นความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับคาร์ไบด์ซีเมนต์ เพราะนี่คือการเจริญเติบโตของการผลิตยานยนต์ในสหรัฐอเมริกา, จีน, ยุโรปและการเพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ เป็นที่เชื่อกันว่าภายในปี 2018 ความต้องการทังสเตนจะเพิ่มขึ้น 3.6%