Chemicky odolný vůči většině kyselin a aqua regia, rozpustný v peroxidu vodíku a směsi kyseliny fluorovodíkové a dusičné. Je prakticky nezničitelný a používá se všude tam, kde je nutné pracovat s vysokými teplotami, provádět svařování a vytahování kovových nití.
Původ názvu
Název Wolframium pochází z minerálu známého ze 16. století, wolfram, který přeložil z němčiny jako „vlčí krém“. Během tavení cínu z jeho rud obsahujících wolfram se mezi nimi objevila reakce se zvýšeným zpěňováním, poeticky popsaná jako: „Cín požíral jako vlk požírá ovce“. V 18. století švédský chemik Scheeler během zpracování minerálu wolframu s kyselinou dusičnou objevil v reakčních produktech neznámou šedou hmotu se stříbrným odstínem. Původní minerál byl později přejmenován na Scheelite a nový prvek se stal známým jako wolfram. Až dosud měli Američané, Britové a Francouzi své staré švédské označení „těžký kámen“.
Vklady a metody získávání
Tento prvek patří do skupiny velmi vzácných kovů a nachází se v přírodě ve formě komplexních sloučenin kyslíku s prvky železa, manganu, vápníku, olova, mědi a vzácných zemin. Tyto minerály jsou součástí žulových hornin a koncentrace čistých látek nepřekračuje 2%. Největší ložiska jsou v Kazachstánu, Číně, Kanadě a USA. Do těžby se zapojují také Bolívie, Portugalsko, Rusko, Uzbekistán a Jižní Korea.
Když se vyrábí wolfram, je nejprve obohacen o rudu a cenné složky jsou odděleny od odpadní horniny. Metoda obohacování je mletí a flotace s následnou magnetickou separací a oxidačním pražením. Hotový koncentrát se slinuje sódou, čímž se získá rozpustný wolframit sodný, nebo se louhuje roztokem sodíku v autoklávech při vysokých teplotách pod tlakem, neutralizuje a vysráží jako wolframan vápenatý.
Z nich je oxid wolframu, vyčištěný z většiny nečistot, již izolován, který se potom redukuje při asi 700 ° C vodíkem. Ukazuje se tedy, že je to nejčistší práškový wolfram. Aby se prášek dostal do kontinuální vláknité struktury, je lisován v proudu vodíku, přičemž se postupně zvyšuje teplota téměř na hranici tavení, takže se kov stává duktilním a tažným.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Kov má kubickou krystalovou krystalovou mřížku, má paramagnetické vlastnosti a odolnost vůči podtlaku. Bod tání wolframu je 3422 ° C, bod varu je 5555 ° C, jeho hustota je 19, 25 g / cm3, tvrdost je 488 kg / mm² podle Brinella. Ve své čisté formě se podobá platině a při teplotách kolem 1600 ° C je tažena do tenké nitě. Vykazuje vysokou odolnost proti korozi, za normálních podmínek se nemění ve vodě a ve vzduchu a při zahřátí na červené horké teploty (asi 500 ° C) tvoří hexavalentní oxid.
Wolfram neinteraguje s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou a zředěnou kyselinou sírovou. Jeho povrch je mírně oxidován aqua regia a kyselinou dusičnou.
Rozpouští se v peroxidu vodíku, ve směsi kyseliny fluorovodíkové a dusičné, v přítomnosti oxidačních činidel reaguje s alkáliemi, čímž vzniká velké množství tepla. Snadno se kombinuje s uhlíkem, tvořící karbid s vysokou pevností, avšak při nízkých teplotách kov rychle oxiduje a stává se křehkým. Nejčastěji používané:
- trioxidy, nazývané anhydridy wolframu;
- soli tvořící polymerní anionty;
- peroxidové sloučeniny;
- sloučeniny se sírou, halogeny a uhlíkem.
Oblasti použití
Pro metalurgii je wolfram základem žáruvzdorných materiálů. Na světové výstavě v Paříži v roce 1900 byla veřejnosti poprvé představena ocel s přísadami. Vysoký bod tání a tažnost dělaly kov nepostradatelným při výrobě filamentů pro žárovky a jiné vakuové trubice, potahové tranzistory používané v displejích z tekutých krystalů, stejně jako elektrody pro svařování argonem. Vysoká hustota wolframu dovolila tomu, aby se stal základem pro detaily balistických raket, brnění-pronikavé kulky a projektily v dělostřelectvu.
Wolframové slitiny vyráběné práškovou metalurgií jsou odolné vůči teplu, kyselinám a otěru. Jedná se o povinné komponenty nejlepších tříd vysoce legovaných ocelí, kde písmena v názvu označují složení:
- WA - sloučenina wolframu s hliníkem a křemíkem. Vyznačuje se vysokou počáteční teplotou rekrystalizace, pevností po žíhání.
- WCu - složení s mědí se používá k výrobě vysokonapěťových spínačů a tranzistorů, v radarových instalacích a bipolární elektronice.
WL - přísada oxidu lanthanitého zvyšuje emisní vlastnosti.- WLZ - wolfram s oxidem lanthanitým a oxidem zirkoničitým je ideálním materiálem pro elektrody pracující pod vysokým napětím.
- WZ - wolfram s oxidem ceričitým se používá jako materiál pro svařovací elektrody. Zvyšuje se výkon zapalování a životnost.
- WM - slitina wolframu a molybdenu. Má vysokou pevnost a pomáhá chránit duktilitu po žíhání.
- WK - wolfram obohacený draslíkem má dobrou rozměrovou stabilitu a odolnost proti tečení.
- WRe - dopování s rheniem umožňuje provoz termočlánků z takové oceli při teplotách nad 2000 ° C.
Unikátní vlastnosti umožňují vyrábět nejlepší nástroje pro chirurgii, tankové pancéřování a skořepinové pláště, desky pro neprůstřelnou vestu, odpovědné části leteckého a leteckého průmyslu, kontejnery pro radioaktivní odpad, kontejnery pro pěstování safírových krystalů. Karbid wolframu je základem kompozitních materiálů s hrdým názvem "vyhraje", používá se pro zpracování kovů ve strojírenství, těžebním průmyslu a při vrtání studní. Ve vakuových pecích jsou topné články termočlánku vyrobeny z wolframových slitin.
Jeho sloučeniny jsou široce používány jako katalyzátory a pigmenty v různých průmyslových odvětvích chemického průmyslu a průmyslu barev a laků. Použití disulfidových solí wolframu jako vysokoteplotního maziva je spojeno s tvorbou amorfního filmu síry, který pokrývá povrchy z třecího kovu. Krystaly jiných wolframátů se používají pro potřeby jaderné fyziky, jsou to radioaktivní detektory záření. Mezi tradiční šperky jistě rozšiřuje své výklenky karbidu wolframu produkty. Jejich leštěný povrch dokonale odráží světlo a nazývá se „šedé zrcadlo“, které není možné poškrábat, ohnout ani zlomit.
Biologická role
Wolfram nemá příliš biologický význam. Některé bakterie našly enzymy, které ji obsahují. Proto existovaly hypotézy, že wolfram se podílel na vzniku života v raných fázích. Šperky z ní nezpůsobují alergické reakce a kovový prach z vdechování wolframu dráždí sliznice nosohltanu a hrtanu osoby.