Plik wolfram, wolfram lub wolfram to ciężki metal przejściowy o symbolu chemicznym W. Znajduje się on w okresie 6 z grupą 6 układu okresowego, a jego liczba atomowa to 74. Jego nazwa ma dwa znaczenia etymologiczne: twardy kamień i wilcza piana; z drugiej wynika, że ten metal jest również znany jako wolfram.
Jest to srebrzystoszary metal i chociaż jest kruchy, ma dużą twardość, gęstość oraz wysoką temperaturę topnienia i wrzenia. Dlatego był używany we wszystkich zastosowaniach, które obejmują wysokie temperatury, ciśnienia lub siły mechaniczne, takie jak wiertła, pociski lub włókna emitujące promieniowanie..
Najbardziej znanym zastosowaniem tego metalu, na poziomie kulturowym i popularnym, są włókna żarówek elektrycznych. Ktokolwiek nimi manipulował, zda sobie sprawę, jak są kruche; jednak nie są one wykonane z czystego wolframu, który jest kowalny i ciągliwy. Ponadto w osnowie metalicznej, takiej jak stopy, zapewnia doskonałą odporność i twardość.
Charakteryzuje się i wyróżnia tym, że jest metalem o najwyższej temperaturze topnienia, a także jest gęstszy niż sam ołów, przewyższający go jedynie innymi metalami, takimi jak osm i iryd. Jest to również najcięższy metal, o którym wiadomo, że odgrywa biologiczną rolę w organizmie..
Anion wolframowy, WO4dwa-, które mogą polimeryzować tworząc klastry w środowisku kwaśnym. Z drugiej strony wolfram może tworzyć związki międzymetaliczne lub być spiekany z metalami lub solami nieorganicznymi, dzięki czemu jego ciała stałe nabierają różnych kształtów lub konsystencji..
Nie występuje zbyt obficie w skorupie ziemskiej, ponieważ zawiera tylko 1,5 grama tego metalu na tonę. Ponadto, ponieważ jest to pierwiastek ciężki, jego pochodzenie jest międzygalaktyczne; szczególnie z wybuchów supernowych, które musiały wyrzucać „dżety” atomów wolframu w kierunku naszej planety podczas jej formowania.
Indeks artykułów
Historia wolframu lub wolframu ma dwa oblicza, takie jak ich nazwy: jedna szwajcarska, a druga niemiecka. W XVII wieku w regionach okupowanych obecnie przez Niemcy i Austrię górnicy pracowali przy wydobywaniu miedzi i cyny, aby produkować brązy..
W tym czasie górnicy znaleźli cierń w tym procesie: był tam niezwykle trudny do stopienia minerał; minerał składający się z wolframitu, (Fe, Mn, Mg) WO4, które zatrzymywały lub „pożerały” puszkę, jakby to był wilk.
Stąd etymologia tego pierwiastka, „wilk” dla wilka po hiszpańsku, wilk, który zjadał cynę; oraz „baran” z pianki lub kremu, którego kryształy przypominały długie czarne futro. W ten sposób na cześć tych pierwszych obserwacji powstała nazwa „wolfram” lub „wolfram”.
W 1758 r. Po stronie szwajcarskiej podobny minerał, szelit, CaWO4, został nazwany `` tung sten '', co oznacza `` twardy kamień ''.
Obie nazwy, wolfram i wolfram, są szeroko stosowane zamiennie, w zależności wyłącznie od kultury. Na przykład w Hiszpanii i Europie Zachodniej ten metal jest najbardziej znany jako wolfram; podczas gdy na kontynencie amerykańskim dominuje nazwa wolfram.
Wiadomo było wtedy, że między XVII a XVIII wiekiem istniały dwa minerały: wolframit i scheelit. Ale kto widział, że był w nich metal inny niż pozostałe? Można je było scharakteryzować tylko jako minerały i dopiero w 1779 roku irlandzki chemik Peter Woulfe dokładnie przeanalizował wolfram i wydedukował istnienie wolframu..
Po stronie szwajcarskiej ponownie Carl Wilhelm Scheele w 1781 roku był w stanie wyodrębnić wolfram jako WO3; a nawet więcej, uzyskał kwas wolframowy (lub wolframowy), H.dwaWO4 i inne związki.
Jednak to nie wystarczyło, aby dostać się do czystego metalu, ponieważ konieczne było zredukowanie tego kwasu; to znaczy poddanie go procesowi, w wyniku którego odłączył się od tlenu i skrystalizował jako metal. Carl Wilhelm Scheele nie miał odpowiednich pieców ani metodologii tej reakcji redukcji chemicznej.
To tutaj w mieście Bergara do akcji wkroczyli hiszpańscy bracia d'Elhuyar, Fausto i Juan José, którzy zredukowali oba minerały (wolframit i scheelit) za pomocą węgla. Obaj otrzymują zasługi i zaszczyt bycia odkrywcami metalicznego wolframu lub wolframu (W).
Podobnie jak inne metale, jego zastosowania określają jego historię. Do najbardziej znanych pod koniec XIX wieku należały stopy stalowo-wolframowe i włókna wolframowe zastępujące węgiel w żarówkach elektrycznych. Można powiedzieć, że pierwsze żarówki, jakie znamy, były sprzedawane w latach 1903-1904.
Jest to błyszczący srebrnoszary metal. Kruchy, ale bardzo twardy (nie mylić z wytrzymałością). Jeśli kawałek jest wysokiej czystości, staje się ciągliwy i twardy, tak samo lub więcej jak kilka stali.
74.
183,85 g / mol.
3422ºC.
5930ºC.
19,3 g / ml.
52,31 kJ / mol.
774 kJ / mol.
24,27 kJ / mol.
7.5.
2,36 w skali Paulinga.
139 pm
52,8 nΩ · m przy 20ºC.
Występuje głównie w przyrodzie jako pięć izotopów: 182W, 183W, 184W, 186W i 180W. Zgodnie z masą molową 183 g / mol, która uśrednia masy atomowe tych izotopów (i pozostałych trzydziestu radioizotopów), każdy atom wolframu lub wolframu ma około stu dziesięciu neutronów (74 + 110 = 184).
Jest to metal bardzo odporny na korozję, jak cienka warstwa WO3 Chroni ją przed atakiem tlenu, kwasów i zasad. Po rozpuszczeniu i wytrąceniu innymi odczynnikami otrzymuje się jego sole, które nazywane są wolframianami lub wolframiniami; w nich zwykle wolfram ma stopień utlenienia +6 (zakładając, że są kationy W6+).
Z chemicznego punktu widzenia wolfram jest dość szczególny, ponieważ jego jony mają tendencję do gromadzenia się, tworząc heteropolikwasy lub polioksometalany. Czym oni są? Są to grupy lub skupiska atomów, które łączą się, tworząc trójwymiarowe ciało; Przede wszystkim taki o kulistej strukturze przypominającej klatkę, w której „zamykają” inny atom.
Wszystko zaczyna się od anionu wolframowego, WO4dwa-, który w środowisku kwaśnym szybko protonuje (HWO4-) i wiąże się z sąsiednim anionem tworząc [W.dwaLUB7(O)dwa]dwa-; a to z kolei łączy się z innym [WdwaLUB7(O)dwa]dwa- zapoczątkować [W.4LUB12(O)4]4-. Tak dalej, dopóki nie znajdzie się kilka polityk.
Paratungstates A i B, [W7LUB24]6- i HdwaW12LUB4210-, odpowiednio, są jednymi z najwybitniejszych z tych polianionów.
Wymyślenie zarysu i struktur Lewisa może być trudne; ale w zasadzie wystarczy wizualizować je jako zbiory ośmiościanów WO6 (górne zdjęcie).
Zwróć uwagę, że te szarawe oktaedry ostatecznie definiują dziesięcio-stan, politungstat; gdyby zawierał w sobie heteroatom (na przykład fosfor), byłby to polioksometalan.
Atomy wolframu definiują kryształ o sześciennej strukturze centralnej (bcc, for wyśrodkowany sześcienny). Ta krystaliczna postać jest znana jako faza α; podczas gdy faza β jest również sześcienna, ale trochę bardziej gęsta. Obie fazy lub formy krystaliczne, α i β, mogą współistnieć w równowadze w normalnych warunkach.
Ziarna krystaliczne fazy α są izometryczne, a fazy β przypominają kolumny. Niezależnie od tego, jaki jest kryształ, rządzą nim wiązania metaliczne, które ściśle łączą atomy W. W przeciwnym razie nie można wytłumaczyć wysokich temperatur topnienia i wrzenia lub dużej twardości i gęstości wolframu..
Atomy wolframu muszą być jakoś mocno związane. Aby wysnuć przypuszczenie, najpierw należy obserwować konfigurację elektronową tego metalu:
[Xe] 4f145 d46sdwa
Orbitale 5d są bardzo duże i rozmyte, co sugerowałoby, że pomiędzy dwoma pobliskimi atomami W występują efektywne zachodzenia orbitali. Podobnie orbitale 6s przyczyniają się do powstawania pasm, ale w mniejszym stopniu. Podczas gdy orbitale 4f znajdują się „głęboko w tle”, a zatem ich udział w wiązaniu metalicznym jest mniejszy.
To, rozmiar atomów i ziaren krystalicznych, są zmiennymi określającymi twardość wolframu i jego gęstość..
W wolframie lub wolframie metalicznym atomy W mają zerowy stopień utlenienia (W0). Wracając do konfiguracji elektronicznej, orbitale 5d i 6s można „opróżnić” z elektronów w zależności od tego, czy W występuje w towarzystwie atomów silnie elektroujemnych, takich jak tlen czy fluor..
Kiedy dwa elektrony 6s zostaną utracone, wolfram ma stopień utlenienia +2 (W.dwa+), co powoduje kurczenie się atomu.
Jeśli straci również wszystkie elektrony na swoich orbitaliach 5d, jego stopień utlenienia wyniesie +6 (W.6+); Stąd nie może stać się bardziej dodatni (w teorii), ponieważ orbitale 4f, ponieważ są wewnętrzne, wymagałyby wielkich energii, aby usunąć ich elektrony. Oznacza to, że najbardziej dodatni stopień utlenienia to +6, gdzie wolfram jest jeszcze mniejszy.
Ten wolfram (VI) jest bardzo stabilny w środowisku kwaśnym lub w wielu związkach utlenionych lub chlorowcowanych. Inne możliwe i dodatnie stany utlenienia to: +1, +2, +3, +4, +5 i +6.
Wolfram może również zyskać elektrony, jeśli połączy się z atomami mniej elektroujemnymi niż on. W tym przypadku jego atomy stają się większe. Może uzyskać maksymalnie cztery elektrony; to znaczy mają stopień utlenienia -4 (W.4-).
Wspomniano wcześniej, że wolfram znajduje się w minerałach wolframicie i scheelicie. W zależności od procesu uzyskuje się z nich dwa związki: tlenek wolframu, WO3, lub parawolframian amonu (NH4)10(H.dwaW12LUB42) · 4HdwaO (lub ATP). Każdy z nich można zredukować do metalicznego W z węglem powyżej 1050ºC.
Produkcja wlewków wolframu nie jest ekonomicznie opłacalna, ponieważ do ich stopienia potrzebowałaby dużo ciepła (i pieniędzy). Dlatego zaleca się wytwarzanie go w postaci proszku, aby od razu poddać go obróbce z innymi metalami w celu uzyskania stopów..
Warto wspomnieć, że Chiny są krajem o największej na świecie produkcji wolframu. A na kontynencie amerykańskim, Kanadzie, Boliwii i Brazylii zajmują również listę największych producentów tego metalu.
Oto kilka znanych zastosowań tego metalu:
-Jego sole służyły do barwienia bawełny dawnego stroju teatralnego.
-W połączeniu ze stalą utwardza ją jeszcze bardziej, będąc w stanie wytrzymać nawet mechaniczne cięcia przy dużych prędkościach.
-Spiekane włókna wolframowe są używane od ponad stu lat w żarówkach elektrycznych i lampach halogenowych. Ponadto, ze względu na wysoką temperaturę topnienia, służył jako materiał do produkcji lamp katodowych i dysz silników rakietowych..
-Zastępuje ołów w produkcji pocisków i osłon radioaktywnych.
-Nanodrutów wolframowych można używać w nanourządzeniach wrażliwych na pH i gaz.
-Do produkcji siarki w przemyśle naftowym zastosowano katalizatory wolframowe.
-Węglik wolframu jest najpowszechniej stosowanym spośród wszystkich jego związków. Od wzmacniania narzędzi tnących i wiertniczych, czy produkcji elementów uzbrojenia wojskowego, po obróbkę drewna, tworzyw sztucznych i ceramiki.
Ponieważ jest to metal stosunkowo rzadki w skorupie ziemskiej, jego negatywne skutki są rzadkie. W glebach kwaśnych poliwolframiany mogą nie wpływać na enzymy wykorzystujące aniony molibdenianowe; ale na glebach zasadowych WO4dwa- nie ingeruje (pozytywnie lub negatywnie) w procesy metaboliczne MoO4dwa- i miedź.
Na przykład rośliny mogą wchłaniać rozpuszczalne związki wolframu, a kiedy zwierzę je zjada, a następnie po spożyciu mięsa, atomy W dostają się do naszego organizmu. Większość jest wydalana z moczem i kałem, a niewiele wiadomo, co dzieje się z pozostałymi..
Badania na zwierzętach wykazały, że kiedy wdychają duże stężenia sproszkowanego wolframu, wywołują objawy podobne do objawów raka płuc.
Po spożyciu dorosły człowiek musiałby wypić tysiące galonów wody wzbogaconej solami wolframu, aby wykazać znaczące hamowanie enzymów cholinoesterazy i fosfatazy..
Ogólnie rzecz biorąc, wolfram jest pierwiastkiem nisko toksycznym, dlatego też istnieje niewielkie zagrożenie dla środowiska dla zdrowia..
Jeśli chodzi o metaliczny wolfram, unikaj wdychania jego pyłu; a jeśli próbka jest stała, należy pamiętać, że jest bardzo gęsta i może spowodować uszkodzenie fizyczne, jeśli spadnie lub uderzy w inne powierzchnie.
Jeszcze bez komentarzy