O tungsteno é o que? O grao de oxidación do tungsteno. Esfera de aplicación de tungsteno

O tungsteno é un elemento químico cuxo número atómico é 74. Este metal pesado é de aceiro gris a branco, caracterizado pola súa alta resistencia, o que o fai en moitos casos simplemente insubstituíble. O seu punto de fusión é superior ao de calquera outro metal e, polo tanto, úsase como filamentos en lámpadas incandescentes e elementos de calefacción en fornos eléctricos (por exemplo, aleación de circonio e tungsteno). A química do elemento permite usar como catalizador. A dureza excepcional fai que sexa axeitada para o seu uso en "aceiro de alta velocidade", que permite cortar materiais a unha velocidade maior que os aceros de carbono e en aliaxes de alta temperatura. O carburo de tungsteno, a conexión do elemento con carbono, é unha das sustancias máis coñecidas e se usa para fabricar ferramentas de fresado e torneado. Os tungstatos de calcio e magnesio son amplamente utilizados en lámpadas fluorescentes e os óxidos de tungsteno úsanse en pinturas e esmaltes cerámicos.

Historia do descubrimento

A suposición da existencia deste elemento químico foi expresada por primeira vez en 1779 por Peter Woolf, cando investigou a wolframita mineral e chegou á conclusión de que debía conter unha nova substancia. En 1781 Karl Wilhelm Scheele estableceu que se pode obter un novo ácido a partir de tungstenita. Scheele e Thorburn Bergman propuxeron considerar a posibilidade de obter un novo metal reconstituíndo este ácido, que se chamaba tungsteno. En 1783 atopáronse dous irmáns, José e Fausto Elguyar, en ácido tungsteno, que era idéntico ao tungsteno. O mesmo ano, os irmáns conseguiron extraer o volframio, utilizando carbón vexetal.

Durante a Segunda Guerra Mundial este elemento químico desempeñou un papel inmenso. A estabilidade do metal a altas temperaturas, así como a extrema forza das súas aliaxes, converteu o tungsteno na materia prima máis importante para a industria militar. Os belixerantes exerceron presión sobre Portugal como a principal fonte de wolframita en Europa.

Estar en natureza

Na natureza, o elemento atópase en tungsteno (FeWO ₄ / MnWO ₄ ), scheelite (CaWO ₄ ), hurón e guebnerite. Depósitos importantes destes minerales foron atopados en EE. UU. En California e Colorado, en Bolivia, China, Corea do Sur, Rusia e Portugal. En China, cerca do 75% da produción mundial de tungsteno concentrouse. O metal prodúcese reduciendo o seu óxido con hidróxeno ou carbono.

As reservas mundiais estímase en 7 millóns de toneladas. Suponse que o 30% deles son depósitos de Wolframita e 70% de Scheelite. Polo momento, o seu desenvolvemento non é economicamente rendible. No actual nivel de consumo, estas reservas terán unha duración de só 140 anos. Outra fonte valiosa de tungsteno é a reciclaxe de chatarra.

Principais características

O tungsteno é un elemento químico que se clasifica como un metal de transición. O seu símbolo W provén da palabra latina wolframium. Na táboa periódica, está no grupo VI entre tántalo e renio.

Na súa forma pura, o tungsteno é un material sólido, cuxa cor varía entre o aceiro gris e o estaño branco. Con impurezas, o metal convértese en fráxil e difícil de traballar, pero se non o son, pode cortarse cunha sierra. Ademais, pode ser forxado, laminado e estirado.

O tungsteno é un elemento químico cuxo punto de fusión é o máis alto entre todos os metais (3422 ° C). Ademais, ten a menor presión de vapor. A resistencia á tracción a T> 1650 ° C é tamén a máis grande. O elemento é moi resistente á corrosión e só un pouco susceptible a ácidos minerais. Ao contacto co aire, unha capa de óxido de protección está formada na superficie metálica, pero o tungsteno completamente se oxida a alta temperatura. Cando se engade en pequenas cantidades ao aceiro, a súa dureza aumenta drasticamente.

Isótopos

Na natureza, o tungsteno consta de cinco isótopos radiactivos, pero teñen unha semivida tan longa que pode considerarse estable. Todos eles decaen en hafnio-72 coa emisión de partículas alfa (correspondentes aos núcleos de helio-4). A decadencia alfa só se observa en ¹⁸⁰ W, o máis lixeiro e raro destes isótopos. En promedio, en 1 g de volframio natural, prodúcense dúas decaídas alfa de ¹⁸⁰ W por ano.

Ademais, descríbense 27 isótopos radioactivos artificiais de tungsteno. O máis estable é de ¹⁸¹ W cunha vida media de 121,2 días, ¹⁸⁵ W (75,1 días), ¹⁸⁸ W (69,4 días) e ¹⁷⁸ W (21,6 días). Para todos os outros isótopos artificiais, a semividaxe non supera un día, ea maioría deles é inferior a 8 minutos. O tungsteno tamén ten catro estados "metastable", dos cales o máis estable é de ¹⁷⁹ m W (6,4 min).

Conexións

Nos compostos químicos do tungsteno, o grao de oxidación varía de +2 a +6, dos cales +6 é o máis común. O elemento, en regra, entra en contacto co osíxeno, formando un trióxido amarelo (WO ₃ ), que se disolve en solucións acuosas alcalinas en forma de iones de tungstato (WO ₄ ^2- ).

Solicitude

Dado que o tungsteno ten un punto de fusión moi elevado e é dúctil (pódese tirar ao fío), é amplamente utilizado como filamentos de lámpadas incandescentes e lámpadas de baleiro, así como en elementos de calefacción de fornos eléctricos. Ademais, o material resiste a condicións extremas. Unha das súas aplicacións coñecidas é a soldadura por arco cun electrodo de volframio nun gas de apantallamento.

O tungsteno extremadamente duro é o compoñente ideal das aleaciones de armas pesadas. Unha gran densidade é utilizada en pesos, contrapesos e quillas de lastre para iates, así como en dardos (80-97%). O aceiro de alta velocidade, que pode cortar o material a velocidades máis altas que o carbono, contén ata o 18% deste material. Nas palas da turbina, partes e revestimentos resistentes ao desgaste, utilízanse "superlíxeles" que conteñen tungsteno. Estes son aliaxes de alta temperatura e altamente resistentes que funcionan a altas temperaturas.

A expansión térmica dun elemento químico é semellante ao vidro de borosilicato, polo que se usa para fabricar un selo vidro-metal. Os compostos que conteñen tungsteno son un substituto excelente para o chumbo en balas e tiro. En aliaxes con níquel, ferro ou cobalto, fanse cunchas de impacto. Como unha bala, a súa enerxía cinética úsase para derrotar ao obxectivo. Nos circuítos integrados de tungsteno fan conexións con transistores. Algúns tipos de cordas para instrumentos musicais están feitos de fíos de tungsteno.

Uso de conexións

Dureza excepcional de carburo de volframio (W ₂ C, WC) o converte no material máis común para fabricar ferramentas de fresado e torneado. Utilízase nas industrias metalúrxica, mineração, petróleo e construción. O carburo de volframio tamén se usa para fabricar xoias, xa que é hipoalergénico e non se inclina a perder o brillo.

Dos seus óxidos fan o esmalte. Tungsten "bronce" (chamado así por mor da cor dos óxidos) son usados en pinturas. Os tungstatos de magnesio e calcio úsanse en lámpadas fluorescentes. O tungstato cristalino serve como detector de centelleo en medicina e física nuclear. As sales son utilizadas nas industrias química e de coiro. O disulfuro de tungsteno é unha graxa de alta temperatura que pode soportar 500 ° C. Algúns compostos que conteñen tungsteno úsanse como catalizadores en química.

Propiedades

As propiedades físicas básicas de W son as seguintes:

• Número atómico: 74.
• Peso atómico: 183.85.
• Punto de fusión: 3410 ° C.
• Punto de ebulición: 5660 ° C.
• Densidade: 19,3 g / cm3 a 20 ° C.
• Os estados de oxidación: +2, +3, +4, +5, +6.
• Configuración electrónica: [Xe] 4 f ¹⁴ 5 d ⁴ 6 s ² .