Chemicky odolná voči väčšine kyselín a aqua regia, rozpustná v peroxidu vodíka av zmesi kyseliny fluorovodíkovej a dusičnej. Je prakticky nezničiteľný a používa sa všade tam, kde je potrebné pracovať s vysokými teplotami, vykonávať zváranie a ťahanie kovových nití.
Pôvod mena
Názov Wolframium pochádza z minerálu známeho zo 16. storočia, wolfram, ktorý preložil z nemčiny ako „vlčí krém“. Počas tavenia cínu z jeho rúd obsahujúcich volfrám sa medzi nimi vyskytla reakcia so zvýšenou penivosťou, poeticky opísaná ako: „Cín požíral ako vlk, ktorý pohlcuje ovcu“. V 18. storočí švédsky chemik Scheeler pri spracovaní wolfrámového minerálu s kyselinou dusičnou objavil v reakčných produktoch neznámu sivú hmotu so strieborným odtieňom. Pôvodný minerál bol neskôr premenovaný na Scheelite a nový prvok sa stal známym ako volfrám. Až doteraz Američania, Briti a Francúzi majú svoje staré švédske označenie "ťažký kameň".
Vklady a metódy získavania
Tento prvok patrí do skupiny veľmi vzácnych kovov a nachádza sa v prírode vo forme komplexných zlúčenín kyslíka s prvkami železa, mangánu, vápnika, olova, medi a vzácnych zemín. Tieto minerály sú súčasťou žulových hornín a koncentrácia čistých látok nepresahuje 2%. Najväčšie ložiská sa nachádzajú v Kazachstane, Číne, Kanade a USA. Do ťažby sa zapájajú aj Bolívia, Portugalsko, Rusko, Uzbekistan a Južná Kórea.
Keď sa vyrába volfrám, najprv sa obohacuje o rudu a cenné zložky sa oddelia od odpadovej horniny. Metóda obohacovania je mletie a flotácia s následnou magnetickou separáciou a oxidačným pražením. Hotový koncentrát je spekaný sódou, pričom vzniká rozpustný wolframit sodný, alebo je lúhovaný roztokom sódy v autoklávoch pri vysokých teplotách pod tlakom, neutralizovaný a vyzrážaný ako wolfráman vápenatý.
Z nich je oxid wolfrámu, vyčistený od väčšiny nečistôt, už izolovaný, ktorý sa potom redukuje pri asi 700 ° C vodíkom. Ukazuje sa teda, že ide o najčistejší práškový volfrám. Aby sa prášok získal v kontinuálnej vláknitej štruktúre, lisuje sa v prúde vodíka, pričom sa postupne zvyšuje teplota takmer na hranicu tavenia, takže sa kov stáva tvárným a ťažným.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Kov má kubickú kryštálovú mriežku so stredovým telom, má paramagnetické vlastnosti a odolnosť voči vákuu. Teplota topenia volfrámu je 3422 ° C, bod varu je 5555 ° C, jeho hustota je 19, 25 g / cm3, tvrdosť je 488 kg / mm² podľa Brinella. Vo svojej čistej forme sa podobá platine a pri teplotách okolo 1600 ° C sa vtiahne do tenkej nite. Vykazuje vysokú odolnosť proti korózii, za normálnych podmienok sa nemení vo vode a vo vzduchu a pri zahrievaní na teplotu červeného horúceho (približne 500 ° C) tvorí oxid šesťmocný.
Volfrám nereaguje s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou a zriedenou kyselinou sírovou. Jeho povrch je mierne oxidovaný aqua regia a kyselinou dusičnou.
Rozpúšťa sa v peroxide vodíka, v zmesi kyseliny fluorovodíkovej a dusičnej, v prítomnosti oxidačných činidiel reaguje s alkáliami a vytvára veľké množstvo tepla. Ľahko sa kombinuje s uhlíkom, vytvára karbid s vysokou pevnosťou, avšak pri nízkych teplotách kov rýchlo oxiduje a stáva sa krehkým. Najčastejšie používané:
- trioxidy, nazývané anhydridy volfrámu;
- soli tvoriace polymérne anióny;
- peroxidové zlúčeniny;
- zlúčeniny so sírou, halogénmi a uhlíkom.
Oblasti použitia
Pre metalurgiu je wolfrám základom žiaruvzdorných materiálov. Na svetovej výstave v Paríži v roku 1900 bola verejnosti predstavená oceľ s prísadami. Vysoká teplota topenia a ťažnosť spôsobili, že kov bol nevyhnutný pri výrobe filamentov pre žiarovky a iné vákuové trubice, povlakové tranzistory používané v displejoch z tekutých kryštálov, ako aj elektródy pre zváranie argónom. Vysoká hustota volfrámu mu umožnila stať sa základom detailov balistických rakiet, pancierových striel a projektilov v delostrelectve.
Volfrámové zliatiny vyrábané práškovou metalurgiou sú odolné voči teplu, kyselinám a oteru. Ide o povinné komponenty najlepších tried vysoko legovaných ocelí, kde písmená v názve označujú zloženie:
- WA - zlúčenina volfrámu s hliníkom a kremikom. Vyznačuje sa vysokou počiatočnou teplotou rekryštalizácie, pevnosťou po žíhaní.
- WCu - kompozícia s meďou sa používa na výrobu vysokonapäťových prepínačov a tranzistorov, v radarových inštaláciách a bipolárnej elektronike.
WL - aditívum oxidu lantanitého zvyšuje emisné vlastnosti.- WLZ - volfrám s oxidom lantanitým a oxidom zirkoničitým je ideálnym materiálom pre elektródy pracujúce pod vysokým napätím.
- WZ - volfrám s oxidom céru sa používa ako materiál na zváranie elektród. Zvýšil sa výkon zapaľovania a životnosť.
- WM - zliatina volfrámu a molybdénu. Má vysokú pevnosť a pomáha zachovať tvárnosť po žíhaní.
- WK - volfrám doplnený draslíkom má dobrú rozmerovú stabilitu a odolnosť proti tečeniu.
- WRe - dopovanie rénom umožňuje, aby termoprvky vyrobené z takejto ocele fungovali pri teplotách nad 2000 ° C.
Unikátne vlastnosti umožňujú vyrábať najlepšie nástroje pre chirurgiu, pancierové pancierové pancierové pancierové pancierové pancierové pancierové pancierové pancierové pancierové panciere, plášte pre pancierovanie karosérií, zodpovedné časti letectva a leteckého priemyslu, kontajnery na rádioaktívny odpad, kontajnery na pestovanie zafírových kryštálov. Karbid volfrámu je základom kompozitných materiálov s hrdým názvom "vyhrá", používa sa na spracovanie kovov v strojárstve, banskom priemysle a na vŕtanie studní. Vo vákuových peciach sú vykurovacie články termočlánku vyrobené zo zliatin volfrámu.
Jeho zlúčeniny sú široko používané ako katalyzátory a pigmenty v rôznych priemyselných odvetviach chemického priemyslu a priemyslu farieb a lakov. Použitie disulfidových solí volfrámu ako vysokoteplotného maziva je spojené s tvorbou amorfného filmu síry, ktorý pokrýva povrchy z trecieho kovu. Jednotlivé kryštály iných wolfrámanov sa používajú pre potreby jadrovej fyziky, sú to rádioaktívne detektory žiarenia. Medzi tradičné šperky s istotou rozširovať svoje nika karbidu volfrámu produkty. Ich leštený povrch dokonale odráža svetlo a nazýva sa „šedým zrkadlom“, ktoré nie je možné poškriabať, ohnúť alebo zlomiť.
Biologická úloha
Volfrám nemá veľký biologický význam. Niektoré baktérie našli enzýmy, ktoré ho obsahujú. Preto existovali hypotézy, že wolfrám sa podieľal na vzniku života v ranom štádiu. Šperky z neho nespôsobujú alergické reakcie a kovový prach z volfrámového vdýchnutia dráždi sliznice nosohltanu a hrtana osoby.