Toatemperatuuril on volfram vastupidav atmosfääri korrosioonile, kuid kuumutamisel temperatuurini 750 K oksüdeerub see WO 3-ks ja reageerib halogeenidega: toatemperatuuril fluoriga ja umbes 900 K temperatuuril joodiga.
Kõrge temperatuurini kuumutamisel reageerib see süsiniku, räni ja booriga, moodustades vastavalt karbiide, silitsiide ja boriide. Väävel ja fosfor ei mõjuta normaalsetes tingimustes volframit. Õhus lahustub see kuumades leeliste vesilahustes, kuid on nõrgalt tundlik hapete toimele, välja arvatud kuumutamisel vesinikfluoriid- ja lämmastikhape.
Vesinik ja lämmastik ei tekita volframiga keemilisi ühendeid, kuni
3000 0 C, kuigi mõned allikad viitavad WH 2 hüdriidi tekke võimalusele.
Hapnikuga moodustab volfram kolm stabiilset oksiidi:
WO 2 – pruun värvus;
WO 3 – kollane;
W 2 O 5 – värvuselt sinakas.
Kõik need oksiidid tekivad temperatuuril umbes 800 K õhus või hapnikus ning need on kõik väga lenduvad ja neil on madal sulamistemperatuur. Näiteks WO 3 sulab temperatuuril 1645 K.
Praktikas kasutatakse volframtraadi ja molübdeentraadi eristamiseks lihtsat tehnikat: traadi ots süüdatakse tikuga. Kui täheldatakse kollast või pruuni suitsu, siis on see volframtraat, kui valge, siis molübdeen.
Süsinik vähendab oksiide W:
temperatuuril 825 K;
temperatuuril 1325 K;
Temperatuuril 1425 K.
Lämmastikuga moodustab volfram temperatuuril üle 1600 K nitriide, üle 2275 K need aga lagunevad.
Suheldes süsinikuga ja temperatuuril üle 1800 K, moodustab volfram karbiidid W 2 Cu ja WC. Tihedus W 2 C - 16000 kg/m 3, WC - 9000 kg/m 3, kõvadus umbes 9 Mohsi ühikut. Temperatuuril 2875 K WC-kabriid laguneb vastavalt reaktsioonile
Joonisel 73 on näidatud W-C faasiskeem.
Nagu diagrammil näha, on volframkarbiidide sulamistemperatuur oluliselt madalam kui metallil endal. Seega, WC sulab temperatuuril umbes 2875 K, W 2 C - 3065 K. Lisaks võivad karbiidid moodustada volframiga eutektilisi sulameid, mille sulamistemperatuur on oluliselt madalam kui metallil, mis sulab temperatuuril 3683 K. Seetõttu on vaja juhtida raketiteadlaste tähelepanu karbiidide moodustumise reaktsiooni ohule grafiidi-volframi liidesel, mis tekib kuumutamisel üle 2675 K. Hoiatus tuleneb asjaolust, et düüsi kriitilise sektsiooni vooderdis on disainitud Tahkekütusemootori puhul on ühendatud volframist sisemine vooder grafiidist hoidikuga.
Selle reaktsiooni vältimiseks kantakse volframvoodri ja hoidiku grafiidi vahele nn "barjääri" kiht tantaali või titaankarbiidi (TaC, TiC).
Volframi suure tiheduse ja selle nappuse tõttu püüavad disainerid ja tehnoloogid selle asendada kergemate ja vähem nappide materjalidega, millest tuleb juttu allpool.
Riis. 73. W-C olekuskeem
Riis. 74. Massi ülekande skeem lambis
hõõglamp: 1 – kolvi sein, kuhu moodustub WJ 2; 2 – spiraal, kus WJ 2 laguneb W-ks ja J-ks
Kuigi volframi reaktsioonil joodiga pole raketitehnoloogiaga mingit pistmist, tahaksin sellel siiski põgusalt peatuda.
Temperatuuridel üle 850 K moodustab volfram koos joodiauruga jodiidi, mis on jodiidhappe kergesti sublimeeruv sool:
Temperatuuril 2475 K laguneb jodiid:
Neid kahte reaktsiooni kasutatakse volframi ülekandmiseks näiteks hõõglampides: vaatamata nende madalale aururõhule aurustub volfram vaakumis siiski. Selle aurud settivad lambi klaaskolvi seintele ja selle läbipaistvus väheneb. Kui kolb on täidetud joodiauruga, reageerib viimane lambi kuumseinal oleva volframiga ja moodustab WJ 2, mis difusiooni tõttu satub kuumutatud volframispiraali ja laguneb. Vaba jood liigub jälle seinale ja volfram jääb spiraalile ja nii edasi lõputult. Lõpptulemuseks on joodiga täidetud lampide suurem heledus ja vastupidavus.
Sama reaktsiooni kasutatakse tehnoloogias puhaste tulekindlate metallide tootmiseks: volfram, tantaal, molübdeen, hafnium jne.
Seda reaktsiooni saab kasutada ka õhukeste volframkestade tootmiseks. Lisaks jodiidimeetodile saate selleks kasutada karbonüülmeetodit, st. WCO 2 lagunemine. Reaktiivmootorites ei kasutata volframit reeglina puhtal kujul selle madala termilise stabiilsuse tõttu, vaid seda kasutatakse nn vasega pseudosulamite kujul. Seda arutatakse allpool.
Veel 16. sajandil oli tuntud mineraal volframiit, mis tõlgiti saksa keelest ( Wolf Rahm) tähendab "hundikreem". Selle nime sai mineraal oma omaduste tõttu. Fakt on see, et tinamaakidega kaasnenud volfram muutis tina sulatamisel selle lihtsalt räbu vahuks, mistõttu nad ütlesid: "õgib tina nagu hunt lamba." Aja jooksul pärandas volframi nimetuse perioodilise süsteemi 74. keemiline element.
Volframi omadused
Volfram on helehall siirdemetall. Sellel on väline sarnasus terasega. Oma üsna ainulaadsete omaduste tõttu on see element väga väärtuslik ja haruldane materjal, mille puhtal kujul looduses ei eksisteeri. Volframil on:
- üsna suur tihedus, mis võrdub 19,3 g/cm3;
- kõrge sulamistemperatuur 3422 0 C;
- piisav elektritakistus - 5,5 μOhm*cm;
- lineaarse paisumise parameetri koefitsiendi normaalne näitaja, mis on võrdne 4,32;
- kõrgeim keemispunkt kõigi metallide seas, võrdne 5555 0 C;
- madal aurustumiskiirus isegi hoolimata temperatuuridest üle 200 0 C;
- suhteliselt madal elektrijuhtivus. See aga ei takista volframil jäämast heaks juhiks.
| Iseloomulik | Tähendus |
|---|---|
| Aatomi omadused | |
| Nimi, sümbol, number | Volfram / Wolframium (W), 74 |
| Aatommass (moolmass) | 183.84(1) a. e.m. (g/mol) |
| Elektrooniline konfiguratsioon | 4f14 5d4 6s2 |
| Aatomi raadius | 141 õhtul |
| Keemilised omadused | |
| Kovalentne raadius | 170 õhtul |
| Ioonide raadius | (+6e) 62 (+4e) 70 õhtul |
| Elektronegatiivsus | 2.3 (Paulingi skaala) |
| Elektroodi potentsiaal | W ← W3+ 0,11 VW ← W6+ 0,68 V |
| Oksüdatsiooniseisundid | 6, 5, 4, 3, 2, 0 |
| Ionisatsioonienergia (esimene elektron) | 769,7 (7,98) kJ/mol (eV) |
| Lihtsa aine termodünaamilised omadused | |
| Tihedus (tavalistes tingimustes) | 19,25 g/cm³ |
| Sulamistemperatuur | 3695 K (3422 °C, 6192 °F) |
| Keemistemperatuur | 5828 K (5555 °C, 10031 °F) |
| Ud. sulamissoojus |
285,3 kJ/kg 52,31 kJ/mol |
| Ud. aurustumissoojus | 4482 kJ/kg 824 kJ/mol |
| Molaarne soojusmahtuvus | 24,27 J/(K mol) |
| Molaarne maht | 9,53 cm³/mol |
| Lihtaine kristallvõre | |
| Võre struktuur | kuubiku kehakeskne |
| Võre parameetrid | 3,160 Å |
| Debye temperatuur | 310 tuhat |
| Muud omadused | |
| Soojusjuhtivus | (300 K) 162,8 W/(mK) |
| CAS number | 7440-33-7 |
Kõik see muudab volframi väga vastupidavaks metalliks, mis ei ole vastuvõtlik mehaanilistele kahjustustele. Kuid selliste ainulaadsete omaduste olemasolu ei välista ka volframi puudusi. Need sisaldavad:
- kõrge haprus väga madalatel temperatuuridel;
- suur tihedus, mis muudab selle töötlemise keeruliseks;
- madal vastupidavus hapetele madalatel temperatuuridel.
Volframi tootmine
Volfram koos molübdeeni, rubiidiumi ja paljude teiste ainetega kuulub haruldaste metallide rühma, mida iseloomustab looduses väga madal levik. Tänu sellele ei saa seda traditsioonilisel viisil kaevandada, nagu paljusid mineraale. Seega koosneb volframi tööstuslik tootmine järgmistest etappidest:
- maagi kaevandamine, mis sisaldab teatud osa volframit;
- sobivate tingimuste korraldamine metalli eraldamiseks töödeldud massist;
- aine kontsentratsioon lahuse või sademe kujul;
- eelmises etapis saadud keemilise ühendi puhastamine;
- puhta volframi isoleerimine.
Seega saab kaevandatud volframi sisaldavast maagist puhast ainet eraldada mitmel viisil.
- Volframimaagi rikastamise tulemusena gravitatsiooni, flotatsiooni, magnetilise või elektrilise eraldamise teel. Selle protsessi käigus moodustub volframikontsentraat, mis koosneb 55–65% volframenanhüdriidist (trioksiidist) WO 3. Selle metalli kontsentraatides jälgitakse lisandite sisaldust, mis võivad sisaldada fosforit, väävlit, arseeni, tina, vaske, antimoni ja vismuti.
- Nagu teada, on volframtrioksiid WO 3 peamine materjal metalli volframi või volframkarbiidi eraldamiseks. WO 3- tootmine toimub kontsentraatide lagunemise, sulami või paagutamise jms tulemusena. Sel juhul on väljundiks materjal, mis koosneb 99,9% WO 3-st.
- Volframenanhüdriidist WO 3. Selle aine redutseerimisel vesiniku või süsinikuga saadakse volframipulber. Teise komponendi kasutamist redutseerimisreaktsioonis kasutatakse harvemini. Selle põhjuseks on WO 3 küllastumine karbiididega reaktsiooni käigus, mille tulemusena kaotab metall oma tugevuse ja muutub raskemini töödeldavaks. Volframipulbrit toodetakse spetsiaalsete meetoditega, tänu millele on võimalik kontrollida selle keemilist koostist, tera suurust ja kuju, samuti osakeste suuruse jaotust. Seega saab pulbriosakeste osa suurendada temperatuuri kiire tõstmise või madala vesiniku etteandekiiruse abil.
- Kompaktse volframi tootmine, mis on vardade või valuplokkide kujul ja on toorik pooltoodete - traadi, vardade, lindi jne - edasiseks tootmiseks.
Viimane meetod sisaldab omakorda kahte võimalikku varianti. Üks neist on seotud pulbermetallurgia meetoditega, teine aga kuluelektroodiga elektrikaareahjudes sulatamisega.
Pulbermetallurgia meetod
Tänu sellele, et tänu sellele meetodile on võimalik volframile erilisi omadusi andvaid lisandeid ühtlasemalt jaotada, on see populaarsem.
See sisaldab mitut etappi:
- Metallipulber pressitakse varrasteks;
- Toorikud paagutatakse madalal temperatuuril (nn eelpaagutamine);
- Toorikute keevitamine;
- Pooltoodete saamine toorikute töötlemise teel. Selle etapi rakendamine toimub sepistamise või mehaanilise töötlemisega (lihvimine, poleerimine). Väärib märkimist, et volframi mehaaniline töötlemine on võimalik ainult kõrgete temperatuuride mõjul, vastasel juhul on seda võimatu töödelda.
Samal ajal peab pulber olema hästi puhastatud maksimaalse lubatud lisandite protsendiga kuni 0,05%.
See meetod võimaldab saada volframvardaid ruudukujulise ristlõikega 8x8 kuni 40x40 mm ja pikkusega 280-650 mm. Väärib märkimist, et toatemperatuuril on need üsna tugevad, kuid neil on suurenenud haprus.
Kaitse
Seda meetodit kasutatakse juhul, kui on vaja saada üsna suurte mõõtmetega volframist toorikud - 200 kg kuni 3000 kg. Selliseid toorikuid on tavaliselt vaja valtsimiseks, torude tõmbamiseks ja toodete valmistamiseks valamise teel. Sulamiseks on vaja luua eritingimused - vaakum või vesiniku haruldane atmosfäär. Väljundiks on volframkangid, millel on jämekristalliline struktuur ja mis on ka suure hulga lisandite tõttu väga rabedad. Lisandite sisaldust saab vähendada volframi eelsulatamise teel elektronkiire ahjus. Struktuur jääb aga muutumatuks. Sellega seoses tera suuruse vähendamiseks sulatatakse valuplokid edasi, kuid elektrikaarahjus. Samal ajal lisatakse sulatusprotsessi käigus valuplokkidele legeerivaid aineid, mis annavad volframile erilised omadused.
Peeneteralise struktuuriga volframiplokkide saamiseks kasutatakse kaarkolju sulatamist koos metalli valamise vormiga.
Metalli saamise meetod määrab lisandite ja lisandite olemasolu selles. Seega toodetakse tänapäeval mitut sorti volframi.
Volframi klassid
- HF - puhas volfram, mis ei sisalda lisandeid;
- VA on metall, mis sisaldab alumiiniumi ja ränidioksiidi-leeliselisandeid, mis annavad sellele lisaomadusi;
- VM on metall, mis sisaldab tooriumi ja ränidioksiidi-leeliselisandeid;
- VT - volfram, mis sisaldab lisandina tooriumoksiidi, mis suurendab oluliselt metalli emissiooniomadusi;
- VI - ütriumoksiidi sisaldav metall;
- VL - lantaanoksiidiga volfram, mis suurendab ka heiteomadusi;
- VR - reeniumi ja volframi sulam;
- VРН - metallis ei ole lisandeid, kuid lisandeid võib esineda suurtes kogustes;
- MV on volframi sulam molübdeeniga, mis suurendab oluliselt tugevust pärast lõõmutamist, säilitades samal ajal elastsuse.
Kus kasutatakse volframit?
Tänu ainulaadsetele omadustele on keemiline element 74 muutunud paljudes tööstussektorites asendamatuks.
- Volframi peamine kasutusala on metallurgias tulekindlate materjalide tootmise alus.
- Volframi kohustuslikul osalusel toodetakse hõõgniite, mis on valgustusseadmete, pilditorude ja muude vaakumtorude põhielemendid.
- Samuti on see metall aluseks vastukaaluna kasutatavate raskete sulamite, alakaliibriga soomust läbistavate südamike ja suurtükiväerelvade pühitud uimedega mürskude tootmisel.
- Volfram on elektrood, mida kasutatakse argoon-kaarkeevitamisel;
- Selle sulamid on väga vastupidavad erinevatele temperatuuridele, happelistele keskkondadele, aga ka kõvadusele ja kulumiskindlusele ning seetõttu kasutatakse neid kirurgiainstrumentide, tankisoomuse, torpeedo- ja mürsukorpuste, lennuki- ja mootoriosade ning tuumahoidlate mahutite tootmisel. jäätmed;
- Vaakumtakistusahjud, mille temperatuur ulatub ülikõrgeteni, on varustatud samuti volframist valmistatud küttekehadega;
- Volframi kasutamine on populaarne kaitseks ioniseeriva kiirguse eest.
- Volframiühendeid kasutatakse legeerivate elementidena, kõrge temperatuuriga määrdeainetena, katalüsaatoritena, pigmentidena ja ka soojusenergia muundamiseks elektrienergiaks (volframditellüüriid).
Omades helehalli värvi. Mendelejevi perioodilises süsteemis on sellel 74. seerianumber. Keemiline element on tulekindel. See sisaldab 5 stabiilset isotoopi.
Volframi keemilised omadused
Volframi keemiline vastupidavus õhus ja vees on üsna kõrge. Kuumutamisel on see vastuvõtlik oksüdeerumisele. Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on keemilise elemendi oksüdatsioonikiirus. Temperatuuril üle 1000°C hakkab volfram aurustuma. Toatemperatuuril ei saa vesinikkloriid-, väävel-, vesinikfluoriid- ja lämmastikhape volframile mingit mõju avaldada. Lämmastik- ja fluoriidhappe segu lahustab volframi. Volfram ei segune ei vedelas ega tahkes olekus kulla, hõbeda, naatriumi ega liitiumiga. Samuti puudub koostoime tsingi, magneesiumi, kaltsiumi ega elavhõbedaga. Volfram lahustub tantaalis ja nioobiumis ning kroomi ja molübdeeniga võib see moodustada lahuseid nii tahkes kui vedelas olekus.
Volframi rakendused
Volframit kasutatakse kaasaegses tööstuses nii puhtal kujul kui ka sulamitena. Volfram on kulumiskindel metall. Volframi sisaldavaid sulameid kasutatakse sageli turbiinilabade ja lennukimootori ventiilide valmistamiseks. Samuti on see keemiline element leidnud oma rakenduse erinevate osade valmistamiseks röntgenitehnikas ja raadioelektroonikas. Volframit kasutatakse elektrilampide hõõgniitide jaoks.
Volframi keemilised ühendid on hiljuti leidnud oma praktilise rakenduse. Fosfor-volfram-heteropolühapet kasutatakse heledate, valguses stabiilsete värvide ja lakkide tootmisel. Haruldaste muldmetallide, leelismuldmetallide ja kaadmiumi volframi kasutatakse helendavate värvide ja laserite tootmiseks.
Tänapäeval on traditsioonilisi kullast abielusõrmuseid hakatud asendama muudest metallidest valmistatud toodetega. Populaarseks on saanud volframkarbiidist abielusõrmused. Sellised tooted on väga vastupidavad. Sõrmuse peegelpoleerimine ei tuhmu aja jooksul. Toode säilitab oma esialgse seisukorra kogu kasutusaja jooksul.
Volframit kasutatakse terase legeeriva lisandina. See annab terasele tugevuse ja kõvaduse kõrgetel temperatuuridel. Seega on volframterasest valmistatud tööriistadel võime taluda väga intensiivseid metallitöötlemisprotsesse.
Volfram on neljanda rühma keemiline element, mille aatomnumber on 74 Dmitri Ivanovitš Mendelejevi perioodilisuse tabelis, tähisega W (Wolframium). Metalli avastasid ja eraldasid kaks Hispaania keemikut, vennad d'Eluyardid, 1783. aastal. Nimetus “Wolframium” ise kandus elemendile üle varem tuntud mineraalist volframiidist, mida tunti juba 16. sajandil, siis nimetati seda “hundivahuks” ehk ladina keeles “Spuma lupi”, saksa keeles kõlab see fraas nii. "Hunt Rahm" (Volfram). Nime tingis asjaolu, et volfram segas tinamaakide saatel oluliselt tina sulatamist, sest muutis tina räbu vahuks (selle protsessi kohta hakati ütlema: "Tina õgib tina nagu hunt lamba!"). Praegu kasutatakse USA-s, Prantsusmaal, Suurbritannias ja mõnes teises riigis volframi nimetamiseks nimetust “tungsten” (rootsi keelest tung sten, mis tõlkes tähendab “raske kivi”).
Volfram on kõva, hall siirdemetall. Volframi peamine kasutusala on metallurgia tulekindlate materjalide alusmaterjal. Volfram on äärmiselt tulekindel, tavatingimustes on metall keemiliselt vastupidav.
Volfram erineb kõigist teistest metallidest oma ebatavalise kõvaduse, raskuse ja tulekindluse poolest. Iidsetest aegadest on inimesed kasutanud väljendeid "raske nagu plii" või "raskem kui plii", "pliisilmalaud" jne. Kuid õigem oleks nendes allegooriates kasutada sõna "volfram". Selle metalli tihedus on peaaegu kaks korda suurem plii tihedusest, täpsemalt 1,7 korda. Kõige selle juures on volframi aatommass väiksem ja selle väärtus on 184 versus 207 plii puhul.
Volfram on helehall metall, selle metalli sulamis- ja keemistemperatuur on kõrgeim. Volframi plastilisuse ja tulekindluse tõttu saab seda kasutada valgustusseadmete hõõgniitidena, pilditorudes, aga ka muudes vaakumtorudes.
Tuntud on kakskümmend volframmineraali. Levinumad: šeeliit-volframiitrühma mineraalid, millel on tööstuslik tähtsus. Harvem leitakse volframiitsulfiidi, s.o. volframiit (WS2) ja oksiiditaolised ühendid - ferro - ja kuprotungstiit, volframiit, hüdrovolframiit. Laialt levinud on kõrge volframisisaldusega psilomelanid.
Sõltuvalt volframimaardlate esinemistingimustest, morfoloogiast ja tüübist kasutatakse nende väljatöötamisel lahtist, maa-alust ja kombineeritud meetodeid.
Praegu puuduvad meetodid volframi saamiseks otse kontsentraatidest. Sellega seoses eraldatakse esmalt kontsentraadist vaheühendid ja seejärel saadakse neist metallivolfram. Volframi eraldamine hõlmab: kontsentraatide lagunemist, seejärel metalli üleminekut ühenditeks, millest see eraldatakse ülejäänud sellega kaasnevatest elementidest. Volframhappe vabanemine, s.o. puhas keemiline ühend volfram, jätkub järgneva metallilise volframi tootmisega.
Volframit kasutatakse masinate ja seadmete tootmisel metalli-, ehitus- ja mäetööstuses, valgustite ja lampide valmistamisel, transpordi- ja elektroonikatööstuses, keemiatööstuses jm.
Volframist terasest valmistatud tööriist suudab taluda kõige intensiivsemate metallitöötlemisprotsesside tohutuid kiirusi. Lõikekiirust sellise tööriista abil mõõdetakse tavaliselt kümnetes meetrites sekundis.
Volfram on looduses üsna haruldane. Metallisisaldus maakoores massi järgi on umbes 1,3·10-4%. Peamised volframit sisaldavad mineraalid on looduslikult esinevad volframid: šeeliit, mida algselt nimetati volframiks, ja volframiit.
Bioloogilised omadused
Volframi bioloogiline roll on tähtsusetu. Volfram on omadustelt väga sarnane molübdeeniga, kuid erinevalt viimasest ei ole volfram oluline element. Sellest hoolimata on volfram võimeline asendama molübdeeni loomades ja taimedes bakterite osana, samas kui see pärsib Mo-sõltuvate ensüümide, näiteks ksantiinoksüdaasi, aktiivsust. Volframisoolade kuhjumise tõttu loomadel väheneb kusihappesisaldus ning tõuseb hüpoksantiini ja ksantiini tase. Volframitolm, nagu ka muud metallitolmud, ärritab hingamisteid.
Keskmiselt saab inimkeha koos toiduga ligikaudu 0,001-0,015 milligrammi volframi päevas. Elemendi enda, aga ka volframisoolade seeduvus inimese seedetraktis on 1-10%, kergelt lahustuvatel volframhapetel - kuni 20%. Volfram koguneb peamiselt luukoesse ja neerudesse. Luud sisaldavad ligikaudu 0,00025 mg/kg ja inimveri ligikaudu 0,001 mg/l volframi. Metall eritub kehast tavaliselt loomulikul teel, uriiniga. Kuid 75% radioaktiivsest volframi isotoobist 185W eritub väljaheitega.
Volframi toiduallikaid ja selle igapäevast vajadust ei ole veel uuritud. Mürgist annust inimorganismile pole veel kindlaks tehtud. Surmav tulemus rottidel ilmneb veidi enam kui 30 mg aine kasutamisel. Meditsiinis arvatakse, et volframil ei ole inimestele ja loomadele metaboolset, kantserogeenset ega teratogeenset toimet.
Volframi elemendi seisundi indikaator inimkehas: uriin, täisveri. Puuduvad andmed volframi taseme languse kohta veres.
Suurenenud volframisisaldus kehas esineb kõige sagedamini metallurgiatehaste töötajatel, kes tegelevad tulekindlate ja kuumakindlate materjalide, legeerteraste tootmisega, samuti inimestel, kes on kokku puutunud volframkarbiidiga.
Kliiniline sündroom "raskemetallide haigus" või pneumokonioos võib tuleneda kroonilisest kokkupuutest volframitolmuga. Märgid võivad hõlmata köha ilmnemist, hingamisprobleeme, atoopilise astma teket ja muutusi kopsudes. Ülaltoodud sündroomid taanduvad tavaliselt pärast pikka puhkust ja lihtsalt otsese kontakti puudumisel vanaadiumiga. Kõige raskematel juhtudel, kui haigus diagnoositakse liiga hilja, areneb välja patoloogia “cor pulmonale”, emfüseem ja kopsufibroos.
"Raskmetallihaigused" ja selle esinemise eeldused ilmnevad tavaliselt kokkupuutel mitut tüüpi metallide ja sooladega (näiteks koobalt, volfram jne). On kindlaks tehtud, et volframi ja koobalti koosmõju inimorganismile suurendab kahjulikku mõju kopsusüsteemile. Volframi ja koobaltkarbiidide kombineerimine võib põhjustada lokaalset põletikku ja kontaktdermatiiti.
Meditsiini arengu praeguses etapis ei ole tõhusaid viise ainevahetuse kiirendamiseks või metalliühendite rühma kõrvaldamiseks, mis võivad esile kutsuda "raskmetallide haiguse". Seetõttu on nii oluline pidevalt läbi viia ennetavaid meetmeid ja kiiresti tuvastada raskemetallide suhtes kõrge tundlikkusega inimesed ning viia läbi diagnoos haiguse algstaadiumis. Kõik need tegurid määravad edasised võimalused patoloogia ravimisel. Kuid mõnel juhul kasutatakse vajadusel kompleksravi ja sümptomaatilist ravi.
Üle poole (täpsemalt 58%) kogu toodetavast volframist kasutatakse volframkarbiidi tootmiseks ning ligi veerand (täpsemalt 23%) erinevate teraste ja sulamite tootmiseks. Volframist "valtsitud" toodete tootmine (sealhulgas hõõglampide filamendid, elektrikontaktid jne) moodustab ligikaudu 8% maailmas tarbitavast volframist ning ülejäänud 9% kasutatakse katalüsaatorite ja pigmentide tootmiseks.
Elektrilampides kasutust leidnud volframtraat on hiljuti omandanud uue profiili: on tehtud ettepanek kasutada seda rabedate materjalide töötlemisel lõikeriistana.
Volframi suur tugevus ja hea elastsus võimaldavad valmistada sellest ainulaadseid esemeid. Näiteks saate sellest metallist tõmmata nii õhukese traadi, et 100 km selle traadi mass on ainult 250 kg.
Sulanud vedel volfram võib jääda sellisesse olekusse isegi Päikese enda pinna lähedal, sest metalli keemistemperatuur on üle 5500 °C.
Paljud teavad, et pronks koosneb vasest, tsingist ja tinast. Kuid nn volframpronks pole mitte ainult definitsiooni järgi pronks, sest... ei sisalda ühtegi ülalnimetatud metalli; see ei ole üldse sulam, sest selles ei ole puhtalt metallilisi ühendeid ning naatrium ja volfram on oksüdeerunud.
Virsikuvärvi saamine oli väga raske ja sageli täiesti võimatu. See pole ei punane ega roosa, vaid mingi vahepealne värv ja isegi roheka varjundiga. Legend ütleb, et selle värvi saamiseks kulus rohkem kui 8000 katset. 17. sajandil kaunistati Shanxi provintsis asuvas spetsiaalses tehases tollase Hiina keisri jaoks virsikuvärviga vaid kõige kallimad portselantooted. Kuid kui mõne aja pärast haruldase värvi saladus avastati, selgus, et see ei põhine muul kui volframoksiidil.
See juhtus 1911. aastal. Yunnani provintsi tuli Pekingist üliõpilane, tema nimi oli Li. Päevast päeva kadus ta mägedesse, püüdes leida mingit kivi, nagu ta selgitas, see oli tinakivi. Kuid miski ei töötanud tema jaoks. Maja omanik, kus üliõpilane Li elas, elas koos väikese tütrega, kelle nimi oli Xiao-mi. Tüdrukul oli õnnetu õpilasest väga kahju ja õhtul õhtusöögi ajal rääkis ta talle lihtsaid lugusid. Üks lugu rääkis ebaharilikust ahjust, mis ehitati tumedatest kividest, mis olid otse kaljult rebitud ja nende maja tagahoovi maha pandud. See pliit osutus üsna edukaks ja mis kõige tähtsam - vastupidavaks; see teenis omanikke aastaid. Noor Xiao-mi kinkis õpilasele isegi ühe sellise kivi. See oli valtsitud, pliid sisaldav pruun kivi. Hiljem selgus, et see kivi oli puhas volframiit...
1900. aastal demonstreeriti Pariisis ülemaailmse metallurgianäituse avamisel esimest korda täiesti uusi kiirterase (terase ja volframi sulam) näiteid. Sõna otseses mõttes kohe pärast seda hakati volframit laialdaselt kasutama kõigi kõrgelt arenenud riikide metallurgiatööstuses. Kuid on üsna huvitav fakt: volframteras leiutati esmakordselt Venemaal 1865. aastal Uuralites Motovilikha tehases.
2010. aasta alguses sattus Permi ufoloogide kätte huvitav artefakt. Arvatakse, et see on kosmoselaeva tükk. Fragmendi analüüs näitas, et objekt koosneb peaaegu täielikult puhtast volframist. Ainult 0,1% koostisest moodustavad haruldased lisandid. Teadlaste sõnul on raketipihustid valmistatud puhtast volframist. Kuid üht tõsiasja ei saa veel seletada. Õhus oksüdeerub volfram kiiresti ja roostetab. Aga millegipärast see fragment ei korrodeeru.
Lugu
Sõna "volfram" ise on saksa päritolu. Varem ei nimetatud volframit metalliks endaks, vaid selle peamiseks mineraaliks, s.o. volframiidile. Mõned viitavad, et seda sõna kasutati siis peaaegu vandesõnana. 16. sajandi algusest kuni 17. sajandi teise pooleni peeti volframit tinamineraaliks. Kuigi see käib üsna sageli tinamaagiga kaasas. Kuid maakidest, mis sisaldasid volframiiti, sulatati palju vähem tina. Tundus, nagu oleks keegi või miski kasulikku plekki “söömas”. Siit pärineb uue elemendi nimi. Saksa keeles tähendab Wolf hunti ja Ram vana saksa keeles jäära. Need. metalli nimeks sai väljend “tina sööb tina nagu hunt lambaliha”.
Tuntud USA keemiaabstraktne ajakiri või Mellori (Inglismaa) ja Pascali (Prantsusmaa) kõigi keemiliste elementide viiteväljaanded ei sisalda isegi mainimist sellisest elemendist nagu volfram. Keemilist elementi number 74 nimetatakse volframiks. Sümbol W, mis tähistab volframit, on laialt levinud alles viimastel aastatel. Prantsusmaal ja Itaalias tähistati elementi veel üsna hiljuti tähtedega Tu, s.o. sõna volfram esimesed tähed.
Sellise segaduse alus peitub elemendi avastamise ajaloos. 1783. aastal teatasid Hispaania keemikud vennad Eluardid, et nad on avastanud uue keemilise elemendi. Saksi mineraali “volframi” lagundamise käigus lämmastikhappega õnnestus neil saada “happemuld”, s.o. tundmatu metalli oksiidi kollane sade; sade osutus ammoniaagis lahustuvaks. Lähtematerjalis esines see oksiid koos mangaani ja raua oksiididega. Vennad Eluardid nimetasid selle elemendi volframiks ja mineraali, millest metall ekstraheeriti, volframiidiks.
Kuid vendi Eluarde ei saa 100% nimetada volframi avastajateks. Muidugi olid nad esimesed, kes oma leiust trükis teatasid, aga... 1781. aastal, kaks aastat enne vendade avastust, leidis kuulus Rootsi keemik Carl Wilhelm Scheele teist mineraali lämmastikuga töödeldes täpselt samasuguse “kollase maa”. hape. Teadlane nimetas seda lihtsalt "volframiks" (tõlkes rootsi keelest tung - raske, sten - kivi, st "raske kivi"). Karl Wilhelm Scheele leidis, et "kollane muld" erineb nii värvi kui ka muude omaduste poolest sarnasest molübdeenmullast. Teadlane sai ka teada, et mineraalis oli see seotud kaltsiumoksiidiga. Scheele auks muudeti mineraali "volfram" nimi "scheeliitiks". Huvitav on see, et üks vendadest Eluard oli Scheele õpilane, 1781. aastal töötas ta õpetajate laboris. Scheele ega vennad Eluardid ei jaganud seda avastust. Scheele lihtsalt ei pretendeerinud sellele avastusele ja vennad Eluardid ei nõudnud oma ülimuslikkuse prioriteeti.
Paljud inimesed on kuulnud nn volframpronksidest. Need on välimuselt väga ilusad metallid. Sinine volframpronks on järgmise koostisega Na2O · WO2 · ja kuldne – 4WO3Na2O · WO2 · WO3; violetne ja lillakaspunane on vahepealsel positsioonil, neis on WO3 ja WO2 suhe väiksem kui neli ja rohkem kui üks. Nagu valemid näitavad, ei sisalda need ained ei tina, vaske ega tsinki. Need pole pronksid ega üldse sulamid, sest... need ei sisalda isegi metalliühendeid ning siin oksüdeeritakse naatrium ja volfram. Sellised "pronksid" meenutavad tõelist pronksi mitte ainult välimuselt, vaid ka omadustelt: kõvadus, vastupidavus keemilistele reaktiividele ja kõrge elektrijuhtivus.
Iidsetel aegadel oli virsikuvärv üks haruldasemaid, öeldi, et selle saamiseks tuli teha 8000 katset. 17. sajandil värviti Hiina keisri kalleim portselan virsikuvärviks. Kuid pärast selle värvi saladuse paljastamist selgus ootamatult, et selle aluseks oli volframoksiid.
Looduses olemine
Volfram on looduses halvasti jaotunud, metallisisaldus maakoores on 1,3·10-4 massiprotsenti. Volframi leidub peamiselt keerulistes oksüdeeritud ühendites, mille moodustavad volframtrioksiid WO3, samuti raua ja kaltsiumi või mangaani oksiidid, mõnikord vask, plii, toorium ja mitmesugused haruldased muldmetallid. Levinuim mineraalvolframiit on volframaatide tahke lahus, s.o. volframhappe, mangaani ja raua soolad (nMnWO 4 mFeWO 4). Lahus näib olevat musta või pruuni värvi kõvad ja rasked kristallid, olenevalt erinevate ühendite ülekaalust lahuses. Kui mangaaniühendeid (Hübnerite) on rohkem, on kristallid mustad, aga kui ülekaalus on rauaühendid (ferberiit), siis on lahus pruun. Wolframiit on suurepärane elektrijuht ja paramagnetiline.
Teiste volframmineraalide osas on scheeliit tööstusliku tähtsusega, s.t. kaltsiumvolframaat (valem CaWO 4). Mineraal moodustab helekollaseid ja mõnikord peaaegu valgeid säravaid kristalle. Scheeliit ei ole üldse magnetiline, kuid sellel on veel üks omadus – luminestsentsvõime. Pärast ultraviolettvalgustamist pimedas fluorestseerib see helesinise värviga. Molübdeeni lisandite olemasolu muudab sära värvi; see muutub kahvatusiniseks, mõnikord kreemjaks. Tänu sellele omadusele on maavara geoloogilisi maardlaid lihtne tuvastada.
Tavaliselt seostatakse volframimaagi maardlaid graniidi pindalaga. Suured scheeliidi või volframiidi kristallid on väga haruldased. Tavaliselt asetatakse mineraalid lihtsalt graniidist kivimitesse. Graniidist volframi eraldamine on üsna keeruline, sest... selle kontsentratsioon ei ületa tavaliselt 2%. Kokku pole teada rohkem kui 20 volframmineraali. Nende hulgas saame eristada stolsiiti ja rasoiiti, mis on kaks erinevat plii-volframaadi PbWO 4 kristalset modifikatsiooni. Ülejäänud mineraalid on lagunemissaadused või tavaliste mineraalide sekundaarsed vormid, näiteks šeeliit ja volframiit (hüdrotungstiit, mis on volframiidist moodustunud hüdraatunud volframoksiid; volfram-ooker), Rousseliit, volframi ja vismuti oksiide sisaldav mineraal. Ainus oksiidivaba volframmineraal on volframiit (WS 2) ja selle peamised varud asuvad Ameerika Ühendriikides. Tavaliselt on volframi sisaldus vahemikus 0,3% kuni 1,0% WO3.
Kõik volframi ladestused on hüdrotermilist või magmaatilist päritolu. Scheeliiti ja volframiiti leidub üsna sageli veenidena, kohtades, kus magma on tunginud maakoore pragudesse. Suurem osa volframimaardlatest on koondunud noorte mäeahelike aladele – Alpidesse, Himaalajatesse ja Vaikse ookeani vööndisse. Suurimad volframiidi ja šeeliidi leiukohad asuvad Hiinas, Birmas, USA-s, Venemaal (Uuralis, Transbaikalias ja Kaukaasias), Portugalis ja Boliivias. Aastane volframimaakide toodang maailmas on ligikaudu 5,95 104 tonni metalli, millest 49,5 104 tonni (ehk 83%) kaevandatakse Hiinas. Venemaal kaevandatakse umbes 3400 tonni aastas, Kanadas - 3000 tonni aastas.
Hiina mängib volframi toorainete väljatöötamisel ülemaailmse liidri rolli (Jianshi maardla moodustab 60 protsenti Hiina toodangust, Hunan – 20 protsenti, Yunnan – 8 protsenti, Guandong – 6 protsenti, Sise-Mongoolia ja Guanzhi – kumbki 2 protsenti , on ka teisi). Venemaal asuvad suurimad volframimaagi leiukohad kahes piirkonnas: Põhja-Kaukaasias (Tyrnyauz, Kabardino-Balkaria) ja Kaug-Idas. Naltšiki rajatis töötleb volframimaaki ammooniumparavolframaadiks ja volframoksiidiks.
Suurim volframi tarbija on Lääne-Euroopa (30%). USA ja Hiina - kumbki 25%, 12%-13% - Jaapan. Aastas tarbitakse SRÜs umbes 3000 tonni metalli.
Rakendus
Kokku toodab maailm aastas ligikaudu 30 tuhat tonni volframi. Volframterast ja muid volframit ja selle karbiide sisaldavaid sulameid kasutatakse tankisoomuse, kestade ja torpeedode, lennukite ja sisepõlemismootorite olulisemate osade valmistamisel.
Parimad tööriistateraste tüübid sisaldavad kindlasti volframi. Metallurgia neelab üldiselt umbes 95% kogu toodetud volframist. Metallurgiale omaselt ei kasutata ainult puhast volframi, kasutatakse peamiselt odavamat volframi - ferrotungsteni, s.o. sulam, mis sisaldab umbes 80% volframit ja umbes 20% rauda. Seda toodetakse elektrikaarahjudes.
Volframisulamitel on mitmeid tähelepanuväärseid omadusi. Volframi, vase ja nikli sulam, nagu seda nimetatakse ka "raskemetalliks", on tooraine radioaktiivsete ainete hoidmiseks mõeldud mahutite valmistamisel. Sellise sulami kaitsev toime on 40% suurem kui plii oma. Seda sulamit kasutatakse ka kiiritusravis, sest ekraani suhteliselt väike paksus tagab piisava kaitse.
Volframkarbiidi ja 16-protsendilise koobalti sulamil on selline kõvadus, et see asendab puuraukudes osaliselt teemanti. Hõbeda ja vasega volframi pseudosulamid on suurepärane materjal lülitite ja lülitite jaoks kõrge elektripinge tingimustes. Sellised tooted kestavad 6 korda kauem kui tavalised vaskkontaktid.
Puhta volframi või volframi sisaldavate sulamite kasutamine põhineb suuresti nende kõvadusel, tulekindlusel ja keemilisel vastupidavusel. Puhtal kujul volframit kasutatakse laialdaselt elektriliste hõõglampide hõõgniitide tootmisel, samuti elektronkiiretorude tootmisel, kasutatakse metallide aurustamiseks tiiglite tootmisel, kasutatakse autode süütejaoturite kontaktides, kasutatakse sihtmärkides. röntgenitorud; kasutatakse elektriahjude mähiste ja kütteelementidena, samuti kõrgel temperatuuril töötavate kosmose- ja õhusõidukite konstruktsioonimaterjalina.
Volfram on osa kiirteraste (volframisisaldus 17,5–18,5%), stelliitide (valmistatud koobaltist, millele on lisatud Cr, C, W), hastalloy (Ni-põhised roostevabad terased) ja paljude muude sulamite osa. . Volframit kasutatakse alusena kuumakindlate ja tööriistasulamite, nimelt ferrotvolframi (W 68–86%, Mo ja raud kuni 7%) tootmisel, mida on lihtne saada scheeliidi või volframiidi kontsentraadi otsesel redutseerimisel. Pobediti tootmisel kasutatakse volframit. See on ülikõva sulam, mis sisaldab 80–85% volframi, 7–14% koobaltit, 5–6% süsinikku. Pobedit on metallitöötlemisprotsessis, aga ka nafta- ja kaevandustööstuses lihtsalt asendamatu.
Magneesiumi ja kaltsiumi volframi kasutatakse laialdaselt fluorestsentsseadmetes. Teisi volframisooli kasutatakse parkimis- ja keemiatööstuses. Volframdisulfiid on kuiv kõrgtemperatuuriline määrdeaine, stabiilne temperatuuril kuni 500 ° C. Värvide valmistamisel kasutatakse volframpronkse, aga ka muid volframiühendeid. Üsna paljud volframiühendid on suurepärased katalüsaatorid.
Elektrilampide tootmisel on volfram asendamatu, sest see pole mitte ainult ebatavaliselt tulekindel, vaid ka üsna plastiline. 1 kg volframi on tooraineks 3,5 km traadi valmistamiseks. Need. 1 kg volframist saate hõõgniite valmistada 23 tuhande 60-vatise lambi jaoks. Ainuüksi tänu sellele omadusele tarbib elektritööstus üle maailma umbes sada tonni volframi aastas.
Tootmine
Volframi saamise esimene etapp on maagi rikastamine, s.o. väärtuslike komponentide eraldamine maagi põhimassist, rämpsu. Kasutatavad rikastamismeetodid on samad, mis teiste raskmetallimaakide puhul: jahvatamine ja flotatsioon, millele järgneb magneteraldus (volframiidimaagid) ja oksüdatiivne röstimine. Selle meetodiga saadud kontsentraat põletatakse tavaliselt liigse soodaga, viies seeläbi volframi lahustuvasse olekusse, s.t. naatriumvolframiidis.
Teine meetod selle aine saamiseks on leostumine. Volfram ekstraheeritakse soodalahuse abil kõrgendatud temperatuuril ja rõhu all, millele järgneb neutraliseerimine ja kaltsiumvolframaadi sadestamine, s.o. scheeliit. Scheeliiti saadakse seetõttu, et puhastatud volframoksiidi on üsna lihtne ekstraheerida.
CaWO 4 → H 2 WO 4 või (NH 4) 2 WO 4 → WO 3
Volframoksiidi saadakse ka kloriidide kaudu. Volframikontsentraati töödeldakse kõrgendatud temperatuuril gaasilise klooriga. Sel juhul tekivad volframkloriidid, mis on sublimatsiooni teel kergesti teistest kloriididest eraldatavad. Saadud kloriidi saab kasutada oksiidi tootmiseks või metallist otse ekstraheerida.
Järgmises etapis muudetakse oksiidid ja kloriidid volframmetalliks. Parim viis volframoksiidi vähendamiseks on vesiniku kasutamine. Selle redutseerimisega on metall kõige puhtam. Oksiidide redutseerimine toimub spetsiaalses torukujulises ahjus, kus WO 3 “paat” liigub läbi mitme temperatuuritsooni. Kuiv vesinik voolab “paadi” suunas, oksiidi redutseerimine toimub kuumas (450-600°C) ja külmas (750-1100°C) tsoonis. Külmades tsoonides toimub redutseerimine WO 2-ks ja seejärel metalliks. Kuuma tsooni läbides muudavad volframipulbri terad oma suurust.
Redutseerimine võib toimuda mitte ainult vesiniku tarnimisel. Sageli kasutatakse kivisütt. Tahke redutseerija tõttu on tootmine lihtsustatud, kuid temperatuur peab sel juhul ulatuma 1300°C-ni. Kivisüsi ise ja selles alati sisalduvad lisandid, reageerides volframiga, moodustavad teiste ühendite karbiide. Selle tulemusena saab metall saastunud. Kuid elektritööstuses kasutatakse ainult kvaliteetset volframi. Isegi 0,1% raualisandist teeb volframi kõige õhema traadi tootmiseks, sest see muutub palju hapramaks.
Volframi eraldamine kloriididest põhineb pürolüüsil. Volfram ja kloor moodustavad mõningaid ühendeid. Liigne kloor võimaldab need kõik muundada WCl6-ks, mis omakorda laguneb temperatuuril 1600°C klooriks ja volframiks. Vesiniku olemasolul algab protsess 1000 °C juures.
Nii saadakse volfram pulbri kujul, mis seejärel pressitakse kõrgel temperatuuril vesinikuvoolus. Pressimise esimene etapp (kuumutamine ligikaudu 1100–1300 °C-ni) annab rabeda, poorse valuploki. Seejärel pressimine jätkub ja temperatuur hakkab tõusma peaaegu volframi sulamistemperatuurini. Sellises keskkonnas hakkab metall muutuma tahkeks ja omandab järk-järgult oma omadused ja omadused.
Tööstuses toodetavast volframist moodustab keskmiselt 30% taaskasutatud materjalidest valmistatud volfram. Volframijäägid, saepuru, laastud ja pulber oksüdeeritakse ja muudetakse ammooniumparavolframaadiks. Lõiketerase jäägid utiliseeritakse reeglina samu teraseid tootvas ettevõttes. Elektroodide, hõõglampide ja keemiliste reaktiivide jääke ei võeta peaaegu kunagi ringlusse.
Vene Föderatsioonis toodetakse volframtooteid: Skopino hüdrometallurgia tehas "Metallurg", Vladikavkazi tehas "Pobedit", Naltšiki hüdrometallurgia tehas, Kirovgradi kõvasulamitehas, Elektrostal, Tšeljabinski elektrometallurgia tehas.
Füüsikalised omadused
Volfram on helehall metall. Sellel on kõrgeim sulamistemperatuur kõigist teadaolevatest elementidest, välja arvatud süsinik. Selle indikaatori väärtus jääb vahemikku ligikaudu 3387 kuni 3422 kraadi Celsiuse järgi. Volframil on kõrgete temperatuuride saavutamisel suurepärased mehaanilised omadused; kõigi metallide hulgas on volframil sellise indikaatori väärtus nagu paisumiskoefitsient madalaim.
Volfram on üks raskemaid metalle, selle tihedus on 19250 kg/m3. Metallil on kuubikujuline kehakeskne võre parameetriga a = 0,31589 nm. Temperatuuril 0 kraadi Celsiuse järgi on volframi elektrijuhtivus vaid 28% hõbeda sama indikaatori väärtusest (hõbe juhib voolu paremini kui ükski teine metall). Puhast volframit on väga lihtne töödelda, kuid puhtal kujul leidub seda harva, sagedamini on selles süsiniku ja hapniku lisandeid, mille tõttu see saab oma tuntud kõvaduse. Metalli elektritakistus temperatuuril 20 kraadi Celsiuse järgi on 5,5 * 10 -4, temperatuuril 2700 kraadi Celsiuse järgi - 90,4 * 10 -4.
Volfram erineb kõigist teistest metallidest oma erilise tulekindluse, raskuse ja kõvaduse poolest. Selle metalli tihedus on peaaegu kaks korda suurem kui sama plii tihedus, täpsemalt 1,7 korda. Kuid elemendi aatommass on vastupidi väiksem ja on 184 versus 207.
Volframil on ebatavaliselt kõrged tõmbe- ja survemooduli väärtused, tohutu vastupidavus temperatuurimuutusele ning metallil on kõrge elektri- ja soojusjuhtivus. Volframil on üsna kõrge elektronide emissioonikoefitsient, mida saab oluliselt parandada, legeerides elementi mõne teise metalli oksiididega.
Saadud volframi värvus sõltub suuresti selle tootmismeetodist. Sulatatud volfram on läikiv hall metall, mis näeb välja nagu plaatina. Volframipulber võib olla hall, tumehall ja isegi must: mida väiksem on pulbri tera, seda tumedam see on.
Volfram on väga vastupidav: toatemperatuuril ei muutu see õhus; Kui temperatuur jõuab punase kuumuseni, hakkab metall aeglaselt oksüdeeruma, vabastades volframanhüdriidi. Volfram on väävel-, vesinikfluoriid- ja vesinikkloriidhappes peaaegu lahustumatu. Aqua regia ja lämmastikhappe puhul metall oksüdeerub pinnalt. Vesinikfluoriid- ja lämmastikhappe segus lahustub volfram, moodustades seeläbi volframhappe. Kõigist volframiühenditest on suurimad praktilised eelised: volfram anhüdriid või volframtrioksiid, peroksiidid üldvalemiga ME2WOX, volframaadid, ühendid süsiniku, väävli ja halogeenidega.
Looduses leiduv volfram koosneb 5 stabiilsest isotoobist, mille massinumbrid on 186 184, 183, 182, 181. Levinuim isotoop massinumbriga 184, selle osakaal on 30,64%. Elemendi nr 74 tehislike radioaktiivsete isotoopide suhtelisest mitmekesisusest on praktilise tähtsusega vaid kolm: volfram-181 (selle poolestusaeg on 145 päeva), volfram-185 (poolväärtusaeg on 74,5 päeva), volfram-187 ( selle poolväärtusaeg on 23,85 tundi). Kõik need isotoobid moodustuvad tuumareaktorites volframi isotoopide pommitamise käigus looduslikust segust pärit neutronitega.
Volframi valents on muutuv - 2 kuni 6, kõige stabiilsem on kuuevalentne volfram; keemilise elemendi kolme- ja kahevalentsed ühendid on ebastabiilsed ja neil pole praktilist tähtsust. Volframi aatomi raadius on 0,141 nm.
Maakoore volfram Clarke on Vinogradovi järgi 0,00013 g/t. Selle keskmine sisaldus kivimites, grammi/tonn: ülialuseline - 0,00001, aluseline - 0,00007, keskmine - 0,00012, happeline - 0,00019.
Keemilised omadused
Volframit ei mõjuta: vesi, väävel-, vesinikkloriid-, vesinikfluoriid- ja lämmastikhape, naatriumhüdroksiidi vesilahus, elavhõbe, elavhõbedaaur, ammoniaak (kuni 700°C), õhk ja hapnik (kuni 400°C), vesinik, vesi, vesinikkloriid (kuni 600°C), süsinikoksiid (kuni 800°C), lämmastik.
Juba pärast väikest kuumutamist hakkab kuiv fluor ühinema peeneks jahvatatud volframiga. Selle tulemusena moodustub heksafluoriid (valem WF 6) - see on väga huvitav aine, mille sulamistemperatuur on 2,5 ° C ja keemistemperatuur 19,5 ° C. Pärast reaktsiooni klooriga moodustub sarnane ühend, kuid reaktsioon on võimalik ainult temperatuuril 600 ° C. WC16, terassinised kristallid, hakkab sulama temperatuuril 275 ° C ja keema, kui see jõuab 347 ° C-ni. Volfram moodustab joodi ja broomiga nõrgalt stabiilseid ühendeid: tetra- ja dijodiidi, penta- ja dibromiidi.
Kõrgel temperatuuril võib volfram ühineda seleeni, väävli, lämmastiku, boori, telluuri, räni ja süsinikuga. Mõnda neist ühenditest iseloomustab hämmastav kõvadus, aga ka muud suurepärased omadused.
Eriti huvipakkuv on karbonüülrühm (valem W(CO)6). Volfram ühineb siin süsinikmonooksiidiga ja seetõttu on selle valents null. Volframkarbonüüli toodetakse eritingimustel, kuna ta on äärmiselt ebastabiilne. Temperatuuril 0° vabaneb see spetsiaalsest lahusest värvitute kristallidena, pärast 50°C saavutamist sublimeerub karbonüül, 100°C juures laguneb täielikult. Kuid just tänu sellele ühendusele on võimalik saada tihedaid ja kõvasid volframkatteid (puhast volframist). Paljud volframiühendid, nagu volfram ise, on väga aktiivsed. Näiteks volframoksiidil volframoksiidil WO 3 on polümerisatsioonivõime. Sel juhul tekivad nn heteropolüühendid (nende molekulid võivad sisaldada üle 50 aatomi) ja isopolüühendid.
Volframoksiid (VI)WO 3 on helekollase värvusega kristalne aine, mis muutub kuumutamisel oranžiks. Oksiidi sulamistemperatuur on 1473 °C ja keemistemperatuur 1800 °C. Sellele vastav volframhape ei ole stabiilne, vesilahuses sadestub dihüdraat ja see kaotab ühe veemolekuli temperatuuril 70–100 ° C ja teise molekuli temperatuuril 180–350 ° C.
Volframhappe anioonid kipuvad moodustama polüühendeid. Reaktsiooni tulemusena kontsentreeritud hapetega moodustuvad segaanhüdriidid:
12WO3 + H3PO4 = H3.
Volframoksiidi ja naatriummetalli reaktsioonil tekib mittestöhhiomeetriline naatriumvolfram, mida nimetatakse "volframpronksiks":
WO 3 + xNa = Na x WO 3.
Volframoksiidi redutseerimisel vesinikuga saadakse eraldamise ajal segatud oksüdatsiooniastmega hüdraatoksiidid, mida nimetatakse "volframsinisteks":
WO3–n(OH)n, n = 0,5–0,1.
WO 3 + Zn + HCl = ("sinine"), W 2 O 5 (OH) (pruun)
Volframi (VI) oksiid on volframi ja ka selle ühendite tootmisprotsessi vaheühend. See on valitud keraamiliste pigmentide ja tööstuslikult oluliste hüdrogeenimiskatalüsaatorite komponent.
WCl 6 – kõrgem volframkloriid, mis tekib metalli volframi või volframoksiidi koosmõjul kloori, fluori või süsiniktetrakloriidiga. Pärast volframkloriidi redutseerimist alumiiniumiga moodustub koos süsinikmonooksiidiga volframkarbonüül:
WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (eetris)
Volframi (inglise Tungsten, prantsuse Tungstene, saksa Wolfram) hankisid esmakordselt Bergmani õpilased hispaanlased de Elguiarid aastal 1783. Volframi nimetus eksisteeris aga juba ammu enne elemendi avastamist. Tina kaevandamisega tegelenud 14.-16. sajandi kaevurid ja metallurgid märkasid, et ühe tinamaagi kaltsineerimisel läks märkimisväärne kogus tina kaduma, sattudes räbu sisse. Sellele maagile anti nimi Wolf ehk Wolfert, mis aja jooksul muutus volframiks; Nii hakati nimetama maagis sisalduvat mineraali. Agricola annab sellele mineraalile ladinakeelse nimetuse – Spuma Lupi ehk Lupus spuma, mis tähendab hundivahtu, s.o. vaht vihase hundi suus. 16. sajandi kaevurid Nad ütlesid volframi kohta: "See varastab tina ja õgib seda nagu hunt sööb lamba." 1781. aastal sai Scheele mineraalist volframtrioksiidi WO 3, mida hiljem nimetati tema auks scheeliidiks (CaWO 4). Scheele avastust kinnitas Bergman, kes nimetas mineraali "raskeks kiviks" (ladina keeles Lapis ponderosus); rootsi keelde tõlgituna on see volfram (Tung Sten – raske kivi). Veidi hiljem tehti ettepanek kutsuda äsja avastatud metalli Scheele auks Scheelium, kuid algselt seda nime toetanud Berzelius eelistas peagi sõna Tungsten. Ladina (Syuma lupi) ja saksa keeles (Wolf Rahm) tähendab volfram hundi sülge. Volframi nime leidub Lomonosovis, seejärel Schereris; Solovjov ja Hess (1824) nimetavad seda ohakaks, Dvigubsky (1824) - volframiks. Leidub ka nimetusi sheelia, sheel metal (volframmardikas).
