钨
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钨:一种金属元素,银白色的结晶,质硬而脆,熔点很高,可以制成很细的丝和特种合金钢:钨丝。钨铁。钨钢。钨砂[1](精选的钨矿石)。一种金属元素。原子序数74。钢灰色或银白色,硬度高,熔点高,常温下不受空气侵蚀;主要用途是制造灯丝和高速切削合金钢、超硬模具,也用于光学仪器,化学仪器方面——元素符号W
钨抽成的丝,可做电灯泡、电子管等里面的灯丝。具有一根以金属钨作为灯丝的白炽灯
概述
钨是属于有色金属,也是重要的战略金属,钨矿在古代被称为“重石”。1871年由瑞典化学家卡尔.威廉.舍耶尔发现白钨矿,并提取出新的元素酸-钨酸,1783年被西班牙人德普尔亚发现黑钨矿也从中提取出钨酸,同年,用碳还原三氧化钨第一次得到了钨粉,并命名该元素。钨在地壳中的含量为0.001%。已发现的含钨矿物有20种。钨矿床一般伴随着花岗质岩浆的活动而形成。经过冶炼后的钨是银白色有光泽的金属,熔点极高,硬度很大。性质
钨是稀有高熔点金属,属于元素周期表中第六周期(第二长周期)的VIB族。钨是一种银白色金属,外形似钢。钨的熔点高,蒸气压很低,蒸发速度也较小。钨的化学性质很稳定,常温时不跟空气和水反应,不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液。王水只能
使其表面氧化,溶于硝酸和氢氟酸的混合液。高温下能与氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合,但不与氢化合。
钨的主要物理性质如下:
元素符号:W 原子序数:74
稳定同位素及其所占百分比:180(0.14);182(26.41);1 83(14.40);184(30.64);186(28.41)
原子体积:(立方厘米/摩尔)9.53
相对原子质量:183.85
元素在太阳中的含量:(ppm) 0.004%
元素在海水中的含量:(ppm) 0.000092%
自由原子的电子层结构:1s22s22p63s23p63d104s24p64 d104f145s25P65d56S1
原子体积:9.53 cm/mol 原子半径:137皮米
外围电子排布:5d56s1
声音在其中的传播速率:(m/S)4620
氧化态:Main W-4, W-2, W-1, W0, W+2, W+3, W+4, W+5, W+6
电离能(kJ /mol):M - M+ 770 M+ - M2+ 1700 M2+ - M3+ 2300 M3+ - M4+ 3400 M4+ - M5+ 4600 M5+ -
M6+ 5900
第一电离能:775kJ/mol。电负性: 1.7。
密度:19.35克/每立方厘米。
晶体结构及晶格常数:
α-W:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。β-W:立方晶格a=5.046 nm(630℃以下稳定)
晶胞参数:
a = 316.52 pm
b = 316.52 pm
c = 316.52 pm
α = 90° β = 90° γ = 90°
熔点:3410±20℃沸点:5927℃
莫氏硬度:7.5 熔化潜热:40.13±6.67kJ/mol
升华热:847.8 kJ/mol(25℃)
蒸发热:823.85±20.9kJ/mol(沸点)
电阻温度系数:0.00482 I/℃电子逸出功:4.55 eV 热中子俘获面:19.2 b
弹性模量:35000—38000 MPa(丝材)
扭力模量:~36000Mpa
体积模量: 3.108×1011-1.579×107t+0.344×103t2 Pa 剪切模量: 4.103×1011-3.489×107t+7.55×103t2 Pa
压缩性: 2.910-7 cm/kg
钨有两种变型,α和β。在标准温度和常压下,α型是稳定的体心立方结构。β型钨只有在有氧存在的条件下才能出现。它在630℃以下是稳定的,在630℃以上又转化为α钨,并且这一过程是不可逆的。
同位素:
同位素符号自然丰度半衰期衰变类型衰变释放能
量衰变产物
180W 0.12% 1.8E18年α 2.516MeV 176Hf
181W 人工合成121.2天ε电子捕获0.188Mev181Ta 182W 26.50%稳定元素,不发生衰变。108个中子
183W 14.31%稳定元素,不发生衰变。109个中子
184W30.64%稳定元素,不发生衰变。110个中子
185W人工合成75.1天β0.433MeV185Re
186W28.43%稳定元素,不发生衰变。112个中子
注:Mev是兆电子伏特的缩写
种类
主要的钨矿有十几种,我国主要有两种;黑钨矿(钨锰铁矿)和白钨矿(钨酸钙矿)。
1.黑钨矿(FeMn)WO4。颜色有暗灰色、淡红褐、淡褐黑、发褐及铁褐等颜色。半金属光泽、金属光泽及树脂光泽。通常为叶片状、弯曲片状、粒状和致密状;也有的呈厚板状、尖柱状等单斜晶系晶体,常与白色石英一起以脉络的形式充填在花岗岩及其附近的岩石裂缝中。硬度5-5.5,比重7.1-7.5。参差状断口。性脆,有弱磁性。黑钨矿是炼钨和制造钨酸盐类的主要原料。
2.白钨矿MnWO4。颜色为灰白色,也有黄褐、绿和淡红色等。油脂光泽。它属正方晶系,形成双锥状的假八面体或板状晶体,晶面有时可见斜条纹,其中插生双晶者较为常见。也有的
晶体呈皮壳状、肾状、粒状和致密块状。硬度4.5-5;比重5. 9-6.2。性脆,贝壳状或参差状断口。受荧光灯照射时,白钨矿可发出美丽的浅蓝色荧光。白钨矿产于我国江西大余、湖南汝城、安化、临武、云南文山等地。多成砂矿,
以上钨矿物可用重选(摇床、跳汰等)、浮选、溜槽、淘重砂法等方法得到黑钨精矿或白钨精矿。
用途
目前世界上开采出的钨矿,约50%用于优质钢的冶炼,约35%用于生产硬质钢,约10%用于制钨丝,约5%其他用于其他用途。钨可以制造枪械、火箭推、进器的喷嘴、切削金属的刀片、钻头、超硬模具、拉丝模等等,钨是的用途十分广,涉及矿山、冶金、机械、建筑、交通、电子、化工、轻工、纺织、军工、航天、科技、各个工业领域。
18世纪50年代,化学家曾发现钨对钢性质的影响。然而,钨钢开始生产和广泛应用是在19世纪末和20世纪初。
1900年在巴黎世界博览会上,首次展出了高速钢。因此,钨的提取工业从此得到了迅猛发展。这种钢的出现标志了金属切割加工领域的重大技术进步。钨成为最重要的合金元素。
1900年,俄国发明家А.Н.Ладыгин首先建议在照明灯泡中应用钨。在1909年Кулидж制定基于粉末冶金法,采用压力加工的工艺方法之后,钨才有可能在电真空技术中得到广泛的应用。