A volfrám-oxidot az egyik legtűzállóbbnak tartják a szervetlen anyagok ebbe az osztályában. A fém jellemzéséhez elemezzük magának a fémnek a tulajdonságait.
A wolfram jellemzői
A wolfram-oxid gyakorlati jelentőségének megértéséhez meg kell jegyeznünk, hogy magának a fémnek elektromos ellenállása, lineáris tágulási együtthatója és magas olvadáspontja van.
A tiszta wolfram nagy rugalmassággal rendelkezik. A fém csak akkor oldódik fel savban, ha 5000 oC hőmérsékletre melegítjük. Szénnel reagál, reakciótermékként volfrám-karbidot képezve. A kapott kötés rendkívül tartós.
A legelterjedtebb volfrám-oxid a volfrám-anhidrid. A kémiai vegyület fő előnye, hogy a port fémmé redukálja, és melléktermékként alacsonyabb oxidokat képez.
A fémet nagy sűrűség, törékenység és alacsony hőmérsékleten való wolfram-oxid képzési képesség jellemzi.
Volframötvözetek
A tudósok azonosítják az egyfázisú ötvözetek típusait, amelyek közé tartozikvan egy vagy több elem. A volfrám és molibdén legismertebb vegyülete. Az ötvözet molibdénnel való ötvözése növeli a wolfram szakítószilárdságát.
Az egyfázisú ötvözetek a következő vegyületek: volfrám - cirkónium, volfrám - hafnium, volfrám - nióbium. A rénium maximális plaszticitást biztosít a volfrámnak. Hozzáadása nem befolyásolja a tűzálló fémek teljesítményét.
Fémszerzés
Tűzálló wolframötvözeteket hagyományos módon nem lehet előállítani: az olvadáspont elérésekor a fém azonnal gázhalmazállapotúvá válik. A tiszta fém előállításának fő lehetősége az elektrolízis. Ipari mennyiségben porkohászatot alkalmaznak volfrámötvözetek előállítására. Ehhez vákuum segítségével hozzon létre speciális technológiai feltételeket.
A természetben lenni
A volfrám-oxidot, amelynek képlete WO3, a legmagasabb vegyületnek nevezzük. A természetben tiszta formájában nem fordul elő, hanem a volfrámércek része. A tűzálló fémek kitermelésének és feldolgozásának folyamata több szakaszból áll.
Magasabb volfrám-oxidot izolálnak az érctömegből. Ezután a vegyületet dúsítják, és a feldolgozás után a tiszta fémet izolálják.
A vékony wolframhuzal készítése során ügyelni kell a szennyeződések teljes eltávolítására. Ellenkező esetben a késztermék specifikációi jelentősen csökkennek.
A wolfram felhasználási körei
Hogyan lehet visszaállítani a wolfram-oxidot? A hidrogén ezzel a vegyülettel kölcsönhatásba lépve elősegíti a tiszta fém előállítását. Elengedhetetlen az izzószálak, röntgencsövek, fűtőtestek és vákuumkemencék képernyőinek gyártásában, amelyeket magas hőmérsékleten történő használatra terveztek.
Az acél, amelyben a volfrám ötvözőelem, nagy szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik. Az ilyen ötvözetből készült termékeket orvosi műszerek, kutak fúrására szolgáló vágólemezek gyártásához használják. A csatlakozás fő előnye a mechanikai deformációval szembeni ellenállás.
A késztermékek működése során a repedések és forgácsok előfordulásának valószínűsége meglehetősen kicsi. A legnépszerűbb acélminőség, amely magában foglalja a wolframot is, nyert.
E ritka fém törmelékéből kiváló minőségű katalizátorokat, mindenféle festéket, speciális pigmentet stb. állítanak elő. A modern nukleáris iparban széles körben használják a volfrámtégelyeket és a radioaktív hulladékok tárolására szolgáló tartályokat.
A fém tűzállósága különleges szerepet játszik az ívhegesztésben. Mivel a volfrám tiszta formájában meglehetősen ritka fémnek számít, ennek beszerzéséhez a volfrámérc dúsítását és feldolgozását kell elvégezni. Tiszta formájában világosszürke színű, jellegzetes fémes fényű. A sztellitnek nevezett standard volfrámötvözetek közé tartozik a kob alt és a króm is. Az ilyen vegyületek fő összetevője a kob alt. Ötvözetekkeresett a gépészetben.
Volfram-oxidok
Milyen jellemzői vannak a wolfram-oxidnak (6), amelynek képlete WO3? A fém különböző fokú oxidációt képes felmutatni: a maximális stabilitást fém vegyértékkel (4) és (6) lehet elérni. Az első WO2 típusú vegyület a savas oxidok közé tartozik, és a következő jellemzőkkel rendelkezik: magas olvadáspont és különleges sűrűség. Ez a kémiai vegyület vízben szinte oldhatatlan, de hevítve savakban és lúgokban feloldódhat. A vegyiparban egyes reakciókban katalizátorként használják. Például a WO2 vegyületet kerámiatermékek gyártásánál használják.
A (6) vegyértékű volfrám-oxid jellegzetes savas tulajdonságokkal is rendelkezik. Ez a vegyület reagál lúgokkal, de nem képes vízben feloldódni. Mivel a vegyület olvadáspontja magas, csak a kémiai folyamatok gyorsítójaként használják.
Következtetés
A szervetlen kémia során kiemelt figyelmet fordítanak az oxidok vizsgálatára, tulajdonságaik elemzésére, ipari alkalmazásuk sajátosságaira. Például a záróvizsgán a kilencedikesek a következő tartalmú feladatot kapják: „Készítsen képleteket réz-, vas-, volfrám-oxidokra, és határozza meg alapvető kémiai tulajdonságaikat is.”
A feladattal való sikeres megbirkózás érdekében ismerni kell az oxidok tulajdonságait. Mint olyanTekintsünk olyan bináris vegyületeket, amelyekben a második elem az oxigén. Az összes oxidot általában három csoportba sorolják: bázikus, savas, amfoter.
A vas és a réz egy másodlagos alcsoport elemei, ezért változó vegyértékeket képesek felmutatni. A réz esetében az oxidoknak csak két változata írható fel, amelyek alapvető tulajdonságokat mutatnak: Cu2O és CuO.
A vas nem található a kémiai elemek fő alcsoportjában, ezért +2 és +3 oxidációs állapot lép fel. Ezekben az esetekben a következő típusú oxidok képződnek - FeO és Fe2O3.
A volfrám bináris vegyületekben oxigénnel a leggyakrabban (4) és (6) vegyértéket mutat. Ennek a fémnek mindkét oxidja savas tulajdonságokat mutat, ezért az iparban vegyi folyamatgyorsítóként használják.
Az összes wolfram-oxid fő célja a tiszta fém elkülönítése tőlük, amelyre a vegyiparban és a kohászati iparban van kereslet.
