Kemično odporna na večino kislin in vodne regije, topna v vodikovem peroksidu in mešanici fluorovodikove in dušikove kisline. Praktično je neuničljiv in se uporablja povsod, kjer je potrebno delo z visokimi temperaturami, varjenje in izvlečenje kovinskih niti.
Izvor imena
Ime Wolframium prihaja iz minerala, znanega iz 16. stoletja, volframa, ki je iz nemškega prevoda zvenel kot »volk krema«. Med taljenjem kositra iz rudin, ki so vsebovale volfram, se je med njimi pojavila reakcija z okrepljenim penjenjem, ki je poetično opisana kot: »Kosi, ki ga požira kot volk požira ovco«. V 18. stoletju je švedski kemik Scheeler med predelavo tungstenskega minerala z dušikovo kislino odkril neznano sivo srebro v reakcijskih produktih. Originalni mineral je bil kasneje preimenovan v Scheelite, novi element pa je postal znan kot volfram. Do sedaj so Američani, Britanci in Francozi imeli njegovo staro švedsko oznako "težki kamen".
Vloge in metode pridobivanja
Ta element spada v skupino zelo redkih kovin in se nahaja v naravi v obliki kompleksnih kisikovih spojin z železom, manganom, kalcijem, svincem, bakrom in redkimi zemeljskimi elementi. Ti minerali so del granitnih kamnin, koncentracija čistih snovi pa ne presega 2%. Največje depozite najdemo v Kazahstanu, na Kitajskem, v Kanadi in ZDA. V rudarstvu se ukvarjajo tudi Bolivija, Portugalska, Rusija, Uzbekistan in Južna Koreja.
Ko se proizvaja volfram, se najprej obogati z rudo in dragocene sestavine se ločijo od odpadne kamnine. Metoda obogatitve je mletje in flotacija z naknadno magnetno separacijo in oksidacijskim praženjem. Končni koncentrat je sintran s sodo, kar proizvaja topen natrijev volframit ali pa je raztopljen s soda raztopino v avtoklavih pri visokih temperaturah pod tlakom, nevtraliziran in oborjen kot kalcijev volframat.
Od tega je volframov oksid, prečiščen iz večine nečistoč, že izoliran, ki ga nato zvodimo pri približno 700 ° C. Tako se izkaže, da je najbolj čisti volfram v prahu. Da bi prašek dobil stalno vlaknasto strukturo, ga stisnemo v vodikov tok, postopoma povečujemo temperaturo skoraj do meje taljenja, tako da postane kovina duktilna in duktilna.
Fizikalne in kemijske lastnosti
Kovina ima kubično kristalno mrežo, osredotočeno na telo, ima paramagnetne lastnosti in odpornost proti vakuumu. Tališče volframa znaša 3422 ° C, vrelišče je 5555 ° C, gostota 19, 25 g / cm3, trdota 488 kg / mm2 po Brinellu. V svoji čisti obliki spominja na platino, pri temperaturah okoli 1600 ° C pa se potegne v tanko nit. Ima visoko odpornost proti koroziji, v normalnih pogojih se ne spreminja v vodi in zraku, pri segrevanju na vročo temperaturo (okoli 500 ° C) pa nastane šestvalentni oksid.
Volfram ne vpliva na koncentrirano klorovodikovo kislino in razredčeno žveplovo kislino. Njegova površina je rahlo oksidirana z vodno regijo in dušikovo kislino.
Raztopi se v vodikovem peroksidu, v mešanici fluoridne in dušikove kisline, v prisotnosti oksidantov reagira z alkalijami in proizvaja veliko količino toplote. Z lahkoto združuje z ogljikom, tvori karbid visoke trdnosti, vendar pri nizkih temperaturah kovina hitro oksidira in postane krhka. Najpogosteje uporabljeni:
- trioksidi, imenovani anhidridi volframa;
- soli, ki tvorijo polimerne anione;
- peroksidne spojine;
- spojine z žveplom, halogeni in ogljikom.
Področja uporabe
Za metalurgijo je volfram osnova ognjevzdržnih materialov. Na svetovni razstavi v Parizu leta 1900 je javnost prvič predstavila jeklo s svojimi dodatki. Visoka točka taljenja in duktilnost sta kovino nepogrešljiva pri izdelavi filamentov za žarnice in druge vakuumske cevi, prevlečne tranzistorje, ki se uporabljajo v zaslonih s tekočimi kristali, kot tudi elektrode za varjenje z argonom. Visoka gostota volframa je omogočila, da je postala osnova za podrobnosti balističnih izstrelkov, oklepno-prebadnih nabojev in izstrelkov v topništvu.
Volframove zlitine, proizvedene s prašno metalurgijo, so trpežne in odporne na toploto, odporne na kislino in odporne proti obrabi. To so obvezni sestavni deli najboljših razredov visoko legiranih jekel, kjer črke v imenu označujejo sestavo:
- WA - spojina volframa z aluminijem in silicijem. Zanj je značilna visoka začetna temperatura prekristalizacije, moč po žarjenju.
- WCu - kompozicija z bakrom se uporablja za izdelavo visokonapetostnih stikal in tranzistorjev v radarskih napravah in bipolarni elektroniki.
WL - dodatek lantanovega oksida poveča emisijske lastnosti.- WLZ - volfram z lantanovim oksidom in cirkonijevim oksidom je idealen material za elektrode, ki delujejo pod visoko napetostjo.
- WZ - volfram z cerijevim oksidom se uporablja kot material za varilne elektrode. Povečanje zmogljivosti vžiga in življenjske dobe.
- WM - zlitina volframa in molibdena. Ima visoko trdnost in pomaga ohranjati duktilnost po žarjenju.
- WK - volfram, dopolnjen s kalijem, dobi dobro dimenzijsko stabilnost in odpornost proti lezenju.
- Re -doping z renijem omogoča, da termoelementi iz takšnega jekla delujejo pri temperaturah nad 2000 ° C.
Edinstvene lastnosti omogočajo izdelavo najboljših instrumentov za kirurgijo, rezervoarje in školjke, plošče za zaščito telesa, odgovorne dele letalske in vesoljske industrije, posode za radioaktivne odpadke, posode za gojenje safirnih kristalov. Volframov karbid je osnova kompozitnih materialov s ponosnim imenom "bo zmagal", uporablja se za obdelavo kovin v strojništvu, rudarstvu in vrtanju vrtin. V vakuumskih pečeh so grelni elementi termočlena izdelani iz volframovih zlitin.
Njegove spojine se pogosto uporabljajo kot katalizatorji in pigmenti v različnih industrijah kemične industrije in industrije barv in lakov. Uporaba volframovih disulfidnih soli kot visokotemperaturnega maziva je povezana z nastankom amorfnega filma žvepla, ki pokriva torne kovinske površine. Za potrebe jedrske fizike se uporabljajo posamezni kristali drugih volframatov, detektorji radioaktivnega sevanja. Med tradicionalnim nakitom samozavestno širijo svoje nišne izdelke iz volframovega karbida. Njihova polirana površina popolnoma odseva svetlobo in se imenuje »sivo ogledalo«, ki ga ni mogoče opraskati, upogniti ali zlomiti.
Biološka vloga
Volfram nima veliko biološkega pomena. Nekatere bakterije so našli encime, ki jih vsebujejo. Zato so obstajale hipoteze, da je volfram sodeloval pri nastanku življenja v zgodnjih fazah. Nakit iz njega ne povzroča alergijskih reakcij, kovinski prah volframovega vdihavanja pa draži sluznice nazofarinksa in grla osebe.