ВОЛЬФРАМ

ВОЛЬФРАМ [от нем. Wolf - волк, Rahm - сливки ("волчья пена" - назв. дано в 16 в., т.к. мешал выплавке олова, переводя его в шлак); лат. Wolframium] W, хим. элемент VI гр. периодич. системы, ат. н. 74, ат. м. 183,85. Прир. вольфрам состоит из пяти стабильных изотопов с мас. ч. 180 (0,135%), 182 (26,41%), 183 (14,4%), 184 (30,64%) и 186 (28,41%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 19,2*10-28 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 5d46s2; степени окисления +2; +3, +4, +5, +6 (наиб, характерна); энергия ионизации W° -> W+ -> W2+ соотв. 770 и 1710 кДж/моль; электроотрицательность по Полингу 1,7; сродство к электрону 0,5 эВ; работа выхода электронов 4,55 эВ; электронная эмиссия (мА/см2): 1,5*10-10 (1100 К), 2,3*10-1 (1900 К), 298 (2500 К); ат. радиус 0,1368 нм; ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) W4 + 0,080 нм (6), W6 + 0,065 нм (4), 0,074 нм (6).

Вольфрам мало распространен в природе. Содержание в земной коре 1*10-4 % по массе. Известно ок. 15 собств. минералов, большинство из них - вольфраматы. наиб. важные минералы - вольфрамит (Fe, Mn)WO4 [его разновидности - ферберит (Fe : Mn > 4 :1) и гюбнерит (Mn : Fe > 4 :1)] и шеелит CaWO4. наиб. крупные пром. месторождения в КНР, СССР, КНДР, Южной Корее, США, Таиланде, Канаде, Боливии, Австралии, Бразилии, Португалии. Мировые запасы вольфрама в рудах 1815 тыс. т (1976).

Свойства. Вольфрам - металл светло-серого цвета. Осн. устойчивая модификация-1082-5.jpgW, решетка объемноцентриров. кубическая (а = 0,31589 нм, z = 2, пространств. группа Im3m). Существует также1082-6.jpgмодификация с кубич. кристаллич. решеткой (z = 8, пространств. группа Рт3п); образуется при восстановлении тонкого слоя WO3 сухим Н2 при 440-630 °С; выше 630°С необратимо превращ. в1082-7.jpgW. Вольфрам - самый тугоплавкий металл, т. пл. 3380+10 °С, т. кип. 5900-6000°С; плотн. 19,3 г/см3, жидкого 16,65 г/см3; С° 24,27 Дж/(моль*К);1082-8.jpg 46 кДж/моль,1082-9.jpg 850 кДж/моль (О К); So298 32,6 Дж/(моль*К); ур-ние температурной зависимости давления пара над твердым вольфрамом в интервале 2000-3500 К: lg р (мм рт. ст.) = 42000/Г + 9,84 -— 0,146T-lg Т — 0,164*10-3T; скорость испарения [в г/(см2*с)1 2,18*10-12 (2200 К), 1,06*10-6 (3000 К), 2,06 х 10-5 (3273 К); температурный коэф. линейного расширения (К-1): 4,1*10-6 (298 К), 6,5*10-6 (2273 К), 7,1*10-6 (2673 К); теплопроводность [Вт/(м*К)]: 153 (298 К), 105 (1873 К); температуропроводность (м2/с): 3,17*103 (1873 К), 2,3*103 (2873 К); излучательная способность (Вт/см2): 23,65 (2200 К), 112,5 (2800 К), 203 (3200 К);1082-10.jpg (Ом*м): 5,5*10-8 (298 К), 55,7*10-8 (2000 К), 108,5*10-8 (2500 К); температурный коэф.1082-11.jpg 5,0*10-3 К -1 (273 - 473 К); т-ра перехода в сверхпроводящее состояние 0,0160 К. Вольфрам парамагнитен, магн. восприимчивость 0,32*10-9. Мех. св-ва вольфрама сильно зависят от способа его получения, чистоты и предшествующей мех. и термич. обработки. Техн. вольфрам хрупок при нормальной т-ре, при 200-500°С переходит в пластичное состояние; высокочистыи монокристаллич. Вольфрам пластичен вплоть до — 196 °С. Твердость по Бринеллю для спеченного штабика 2000-2300 МПа, для листа толщ. 2 мм 3500-4000 МПа; для проволоки модуль упругости 380-410 ГПа (298 К); в зависимости от диаметра1082-12.jpgдля неотожженной проволоки 1800-4150 МПа, для отожженной 900-1300 МПа. Коэф. сжимаемости вольфрама ниже, чем у всех металлов. По длительности сохранения прочности при 800-1300 °С он значительно превосходит Мо, Та и Nb. Компактный вольфрам устойчив на воздухе, при 400 °С начинает окисляться, выше 500 °С быстро окисляется до триоксида WO3 (см. Вольфрама оксиды). С холодной и горячей водой не взаимод., парами воды выше 600 °С окисляется до WO3, WO2 и др. оксидов. На холоду устойчив к действию соляной к-ты, H2SO4, HNO3, а также смеси HNO3 и H2SO4, активно взаимод. со смесью к-т HNO3 и HF, медленно - с Н2О2. При 90-100 °С устойчив к действию фтористоводородной к-ты, слабо взаимод. с соляной к-той, H2SO4 и Н2СrО4, несколько сильней - с HNO3 и царской водкой. Не взаимод. с р-рами щелочей и NH3 на холоду, слабо реагирует с ними при нагр. в присут. О2. Быстро окисляется в расплавленном NaOH или КОН при доступе воздуха или в присут. окислителей (NaNO3, NaNO2 и др.) с образованием волъфраматов.