鎢是什麼？ 鎢的氧化度。 鎢的應用領域

鎢是一種原子序數為74的化學元素。這種重金屬從灰鋼到白色，其特徵是強度高，這在許多情況下是不可取代的。 其熔點高於任何其他金屬，因此在電爐（例如，鋯 - 鎢合金）中用作白熾燈和加熱元件中的長絲。 元素的化學性使其可以用作催化劑。 卓越的硬度使其適用於“高速鋼”，其允許以比碳鋼更高的速度切割材料和高溫合金。 碳化鎢，元素與碳的連接，是最著名的物質之一，用於製造銑削和車削工具。 鎢酸鎂和鎢酸鎂廣泛用於熒光燈，鎢氧化物用於油漆和陶瓷釉料中。

發現的歷史

1779年彼得·伍爾夫（Peter Woolf）首先表達了這一化學成分的存在，當時他調查了礦物鎢礦，並得出結論，他必須含有一種新物質。 1781年，卡爾·威廉·謝勒（Karl Wilhelm Scheele）認定，可以從鎢酸鹽獲得新的酸。 舍弗勒和雷恩伯格曼提出考慮通過重構這種稱為鎢的酸獲得新金屬的可能性。 在1783年，兩名兄弟何塞和福斯托·埃爾吉爾（Josef Fausto Elguyar）被發現在與鎢相同的鎢酸中。 在同一年，兄弟們用木炭來提取鎢。

第二次世界大戰期間，這一化學元素發揮了巨大的作用。 金屬對高溫的穩定性以及合金的極限強度使鎢成為軍工行業最重要的原料。 交戰方對葡萄牙施加了壓力，作為歐洲的主要來源。

在自然界

在本質上，該元素存在於鎢（FeWO ₄ / MnWO ₄ ），白鎢礦（CaWO ₄ ），白鼬和榴輝岩中。 美國在加利福尼亞和科羅拉多州，玻利維亞，中國，韓國，俄羅斯和葡萄牙都發現了這些礦物的重要礦藏。 在中國，世界鎢產量的75％左右是集中的。 通過用氫或碳還原其氧化物來生產金屬。

世界儲量估計為700萬噸，假設其中30％是鎢鐵礦和70％的白鎢礦。 目前，他們的發展在經濟上是不利的。 在目前的消費水平上，這些儲備只能持續140年。 鎢的另一個有價值的來源是廢金屬的回收利用。

主要特點

鎢是被分類為過渡金屬的化學元素。 它的符號W來自拉丁語wolframium。 在元素週期表中，鉭和錸之間是VI族。

在其純淨形式中，鎢是固體材料，其顏色從灰鋼到錫白變化。 用雜質，金屬變脆，難以加工，但如果沒有，則可以用鋼鋸切割。 此外，它可以鍛造，軋製和拉伸。

鎢是一種化學元素，其熔點在所有金屬中最高（3422°C）。 此外，它具有最低的蒸汽壓力。 T> 1650°C時的拉伸強度也是最大的。 該元素極耐腐蝕，僅對礦物酸敏感。 在與空氣接觸時，在金屬表面上形成保護性氧化物層，但完全在高溫下鎢氧化。 當它少量添加到鋼中時，其硬度急劇增加。

同位素

在本質上，鎢由五種放射性同位素組成，但它們具有如此長的半衰期 ，可被認為是穩定的。 所有這些都以α粒子（對應於氦-4核）的發射衰變成鉿-72。 只有¹⁸⁰ W才能觀察到α衰變，這是同位素中最輕和罕見的。 平均來說，在1克天然鎢中，每年發生¹⁸⁰瓦的兩次α衰變。

此外，還描述了二十八個鎢的人造放射性同位素。 其中最穩定的是181W，半衰期為121.2天，185W（75.1天）， ^188W （69.4天）和^178W （21.6天）。 對於所有其他人造同位素，半衰期不超過一天，大部分時間不超過8分鐘。 鎢還有四個“亞穩態”，其中最穩定的是^179mW （ ^6.4min ）。

連接

在鎢的化合物中， 氧化 度從+2到+6變化，其中+6是最常見的。 通常，該元素與氧接觸，形成以鎢酸根離子形式溶解在鹼性水溶液中的三氧化二（WO ₃ ）（WO ₄ ^2- ）。

應用

由於鎢具有非常高的熔點並且具有延展性（可以拉入導線），因此廣泛用作白熾燈和真空燈以及電爐的加熱元件。 此外，材料可以承受極端條件。 其已知的應用之一是在保護氣體中具有 鎢電極的 電弧焊接。

極硬的鎢是重武器合金的理想組成部分。 用於遊艇的重量，配重和壓載龍骨，以及飛鏢（80-97％）中使用較大的密度。 高速鋼可以以比碳更高的速度切割材料，含有高達18％的材料。 在渦輪葉片中，使用耐磨部件和塗層，包含鎢的“超級合金”。 這些是在高溫下起作用的高溫耐高溫合金。

化學元素的熱膨脹類似於 硼矽酸鹽玻璃， 因此用於製造玻璃 - 金屬密封。 含鎢的複合材料是子彈和射擊中鉛的極好替代品。 在與鎳，鐵或鈷的合金中，由其製成衝擊殼。 像子彈一樣，它的動能用來擊敗目標。 鎢的集成電路與晶體管連接。 用於樂器的一些類型的琴弦由鎢絲製成。

使用連接

碳化鎢（W ₂ C，WC）的卓越硬度使其成為製造銑削和車削工具最常見的材料。 用於冶金，礦山，石油和建築行業。 碳化鎢也用於製造首飾，因為它是低變應原性的，並不傾向於失去其光澤。

其氧化物使釉。 鎢“青銅”（因為氧化物的顏色而被稱為）用於油漆。 鎢和鈣的鎢酸鹽用於熒光燈。 結晶鎢酸鹽作為核醫學和物理學中的閃爍檢測器。 鹽用於化學和皮革行業。 二硫化鎢是可耐受500°C的高溫潤滑脂。 一些含鎢化合物在化學中被用作催化劑。

性能

W的基本物理性質如下：

• 原子數：74。
• 原子重量：183.85。
• 熔點：3410℃
• 沸點：5660℃
• 密度：20.3℃時為19.3g / cm ³
• 氧化態：+2，+3，+4，+5，+6。
• 電子配置：[Xe] 4 f ¹⁴ 5 d ⁴ 6 s ² 。