Tungsten - ni nini? Hali ya oxidation ya tungsten. Maombi ya tungsten

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 05:42

Tungsten ni kipengele cha kemikali ambacho nambari yake ya atomiki ni 74. Metali hii nzito kutoka chuma-kijivu hadi nyeupe ni ya kudumu sana, ambayo huifanya kuwa isiyoweza kubadilishwa katika hali nyingi. Kiwango chake cha kuyeyuka ni cha juu kuliko ile ya chuma kingine chochote, na kwa hivyo hutumiwa kama nyuzi kwenye taa za incandescent na vitu vya kupokanzwa kwenye tanuu za umeme (kwa mfano, aloi ya zirconium-tungsten). Kemia ya kipengele inaruhusu kutumika kama kichocheo. Ugumu wake wa kipekee huifanya kufaa kutumika katika "chuma za kasi ya juu" ambazo huruhusu nyenzo kukatwa kwa kasi ya juu kuliko vyuma vya kaboni na aloi za joto la juu. Tungsten CARBIDE, kiwanja cha elementi yenye kaboni, ni mojawapo ya vitu vigumu zaidi vinavyojulikana na hutumiwa kutengeneza zana za kusaga na kugeuza. Tungstates za kalsiamu na magnesiamu hutumiwa sana katika taa za fluorescent, na oksidi za tungsten hutumiwa sana katika rangi na glaze za kauri.

Historia ya uvumbuzi

Kuwepo kwa kipengele hiki cha kemikali kulipendekezwa kwa mara ya kwanza mnamo 1779 na Peter Woolf, alipochunguza madini ya wolframite na kujahitimisho kwamba lazima iwe na dutu mpya. Mnamo 1781, Carl Wilhelm Scheele alianzisha kwamba asidi mpya inaweza kupatikana kutoka kwa tungstenite. Scheele na Thorburn Bergman walipendekeza kuzingatia uwezekano wa kupata chuma kipya kwa kupunguza asidi hii, inayoitwa asidi ya tungsthenic. Mnamo 1783, ndugu wawili, José na Fausto Elguiar, walipata asidi katika wolframite ambayo ilikuwa sawa na asidi ya tungsthenic. Katika mwaka huo huo, ndugu walifanikiwa kutenga tungsten kutoka kwayo kwa kutumia mkaa.

Wakati wa Vita vya Pili vya Dunia, kipengele hiki cha kemikali kilikuwa na jukumu kubwa. Upinzani wa chuma kwa joto la juu, pamoja na nguvu kali ya aloi zake, ilifanya tungsten kuwa malighafi muhimu zaidi kwa sekta ya kijeshi. Wapiganaji hao waliweka shinikizo kwa Ureno kama chanzo kikuu cha wolframite barani Ulaya.

Kuwa katika asili

Kwa asili, kipengele hutokea katika wolframite (FeWO₄/MnWO₄), scheelite (CaWO_{4), ferberite na hübnerite. Amana muhimu za madini haya zinapatikana USA huko California na Colorado, huko Bolivia, Uchina, Korea Kusini, Urusi na Ureno. Takriban 75% ya uzalishaji wa tungsten duniani umejikita nchini China. Metali hupatikana kwa kupunguza oksidi yake kwa hidrojeni au kaboni.}

Hifadhi za dunia zinakadiriwa kuwa tani milioni 7. Inachukuliwa kuwa 30% kati yao ni amana za wolframite na 70% ya scheelite. Hivi sasa, maendeleo yao hayafai kiuchumi. Kwa kiwango cha sasa cha matumizi, hifadhi hizi zitadumu miaka 140 tu. Chanzo kingine cha thamanitungsten ni uchakataji wa vyuma chakavu.

Kiwango cha kuyeyuka cha kipengele cha kemikali cha tungsten

Sifa Muhimu

Tungsten ni kipengele cha kemikali ambacho huainishwa kama chuma cha mpito. Alama yake ya W inatokana na neno la Kilatini wolframium. Katika jedwali la mara kwa mara, iko katika kundi la VI kati ya tantalum na rhenium.

Katika umbo lake safi zaidi, tungsten ni nyenzo ngumu yenye rangi kutoka chuma kijivu hadi nyeupe pewter. Kwa uchafu, chuma huwa brittle na vigumu kufanya kazi, lakini ikiwa haipo, basi inaweza kukatwa na hacksaw. Kwa kuongeza, inaweza kughushiwa, kukunjwa na kuchorwa.

Tungsten ni kipengele cha kemikali ambacho kiwango chake myeyuko ni cha juu zaidi kati ya metali zote (3422 °C). Pia ina shinikizo la chini la mvuke. Pia ina nguvu ya juu zaidi ya mkazo katika T> 1650 °C. Kipengele hiki ni sugu sana kwa kutu na hushambuliwa kidogo tu na asidi ya madini. Baada ya kuwasiliana na hewa, safu ya oksidi ya kinga huunda juu ya uso wa chuma, lakini tungsten ni oxidized kabisa kwa joto la juu. Inapoongezwa kwa kiasi kidogo kwenye chuma, ugumu wake huongezeka sana.

Isotopu

Kwa asili, tungsten huundwa na isotopu tano zenye mionzi, lakini zina nusu ya maisha marefu hivi kwamba zinaweza kuzingatiwa kuwa dhabiti. Zote huoza hadi hafnium-72 kwa utoaji wa chembe za alpha (inayolingana na nuclei ya heli-4). Uozo wa alpha huzingatiwa pekee katika ¹⁸⁰W, nyepesi na adimu zaidi kati ya hizi.isotopu. Kwa wastani, uharibifu wa alpha mbili hutokea katika g 1 ya tungsten asili kwa mwaka ¹⁸⁰W.

Aidha, isotopu 27 za bandia zenye mionzi za tungsten zimeelezwa. Imara zaidi kati ya hizi ni ¹⁸¹W yenye nusu ya maisha ya siku 121.2, ¹⁸⁵W (siku 75.1), ¹⁸⁸ W (69, siku 4) na ¹⁷⁸W (siku 21, 6). Isotopu zingine zote za bandia zina nusu ya maisha ya chini ya siku, na nyingi ni chini ya dakika 8. Tungsten pia ina hali nne za "metastable", ambazo thabiti zaidi ni ^179mW (dakika 6.4).

Miunganisho

Katika misombo ya kemikali, hali ya oksidi ya tungsten hubadilika kutoka +2 hadi +6, ambayo +6 ndiyo inayojulikana zaidi. Kipengele hiki kwa kawaida hushikana na oksijeni na kuunda trioksidi ya manjano (WO₃), ambayo huyeyuka katika miyeyusho yenye maji ya alkali kama ioni za tungstate (WO₄₂₋).

Maombi

Kwa sababu tungsten ina sehemu ya juu sana ya kuyeyuka na ni ductile (inaweza kuchorwa ndani ya waya), hutumiwa sana kama nyuzi za taa za incandescent na taa za utupu, na pia katika vipengele vya kupasha joto vya tanuri za umeme. Kwa kuongeza, nyenzo zinakabiliwa na hali mbaya. Mojawapo ya programu zake zinazojulikana ni kulehemu kwa safu ya tungsten yenye ngao ya gesi.

Ngumu ya kipekee, tungsten ni kijenzi kinachofaa kwa aloi za silaha nzito. Msongamano mkubwa hutumiwa katika kettlebells,counterweights na keels ballast kwa yachts, pamoja na katika mishale (80-97%). Chuma cha kasi ya juu, ambacho kinaweza kukata nyenzo kwa kasi ya juu kuliko chuma cha kaboni, kina hadi 18% ya dutu hii. Vipande vya turbine, sehemu za kuvaa na mipako hutumia "superalloys" zilizo na tungsten. Hizi ni aloi zinazostahimili joto, sugu sana na hufanya kazi katika halijoto ya juu.

Upanuzi wa joto wa kipengele cha kemikali ni sawa na glasi ya borosilicate, kwa hivyo hutumiwa kutengeneza sili za glasi hadi chuma. Mchanganyiko ulio na tungsten ni mbadala bora ya risasi katika risasi na risasi. Katika aloi na nickel, chuma au cob alt, projectiles athari hufanywa kutoka humo. Kama risasi, nishati yake ya kinetic hutumiwa kulenga shabaha. Katika nyaya zilizounganishwa, tungsten hutumiwa kufanya uhusiano na transistors. Baadhi ya aina za nyuzi za ala za muziki zimetengenezwa kwa waya wa tungsten.

Kutumia miunganisho

Ugumu wa kipekee wa tungsten carbide (W₂C, WC) huifanya kuwa nyenzo inayotumika zaidi kwa zana za kusaga na kugeuza. Inatumika katika tasnia ya madini, madini, mafuta na ujenzi. Tungsten carbide pia hutumika katika utengenezaji wa vito kwa vile ni hypoallergenic na haipotezi mng'ao wake.

Mweko umetengenezwa kutokana na oksidi zake. Tungsten "shaba" (inayoitwa hivyo kwa sababu ya rangi ya oksidi) hutumiwa katika rangi. Tungstates ya magnesiamu na kalsiamu hutumiwa katika fluorescenttaa. Tungstate ya Crystalline hutumika kama kigunduzi cha ukali katika dawa za nyuklia na fizikia. Chumvi hutumiwa katika tasnia ya kemikali na ngozi. Tungsten disulfide ni grisi ya joto la juu ambayo inaweza kuhimili 500 ° C. Baadhi ya kampaundi zilizo na tungsten hutumika katika kemia kama vichocheo.