среда, 2 октября 2024 г.

ვოლფრამი

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                            ვოლფრამი
                                                    ვოლფრამი, 74W
ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერაღია ნაცრისფერი ძნელდნობადი მძიმე ლითონი
სტანდ. ატომური
წონა
 Ar°(W)
183.84±0.01
183.84±0.01 (დამრგვალებული)
ვოლფრამი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადიჰელიუმი
ლითიუმიბერილიუმიბორინახშირბადიაზოტიჟანგბადიფთორინეონი
ნატრიუმიმაგნიუმიალუმინისილიციუმიფოსფორიგოგირდიქლორიარგონი
კალიუმიკალციუმისკანდიუმიტიტანივანადიუმიქრომიმანგანუმირკინაკობალტინიკელისპილენძითუთიაგალიუმიგერმანიუმიდარიშხანისელენიბრომიკრიპტონი
რუბიდიუმისტრონციუმიიტრიუმიცირკონიუმინიობიუმიმოლიბდენიტექნეციუმირუთენიუმიროდიუმიპალადიუმივერცხლიკადმიუმიინდიუმიკალასტიბიუმიტელურიიოდიქსენონი
ცეზიუმიბარიუმილანთანიცერიუმიპრაზეოდიმინეოდიმიპრომეთიუმისამარიუმიევროპიუმიგადოლინიუმიტერბიუმიდისპროზიუმიჰოლმიუმიერბიუმითულიუმიიტერბიუმილუტეციუმიჰაფნიუმიტანტალივოლფრამირენიუმიოსმიუმიირიდიუმიპლატინაოქროვერცხლისწყალითალიუმიტყვიაბისმუტიპოლონიუმიასტატირადონი
ფრანციუმირადიუმიაქტინიუმითორიუმიპროტაქტინიუმიურანი (ელემენტი)ნეპტუნიუმიპლუტონიუმიამერიციუმიკიურიუმიბერკელიუმიკალიფორნიუმიაინშტაინიუმიფერმიუმიმენდელევიუმინობელიუმილოურენსიუმირეზერფორდიუმიდუბნიუმისიბორგიუმიბორიუმიჰასიუმიმეიტნერიუმიდარმშტადტიუმირენტგენიუმიკოპერნიციუმინიჰონიუმიფლეროვიუმიმოსკოვიუმილივერმორიუმიტენესინიოგანესონი
Mo

W

Sg
ტანტალი ← ვოლფრამი → რენიუმი
ატომური ნომერი (Z)74
ჯგუფი6
პერიოდი6 პერიოდი
ბლოკი d-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია[Xe] 4f14 5d4 6s2
ელექტრონი გარსზე2, 8, 18, 32, 12, 2
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-შიმყარი სხეული
დნობის
ტემპერატურა
3422 °C ​(3695 K, ​​6192 °F)
დუღილის
ტემპერატურა
5930 °C ​(6203 K, ​10706 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)19.25 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.)17.6 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო52.31 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო774 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა24.27 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა
P (პა)1101001 k10 k100 k
T (K)-ზე347737734137457951275823
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი−4, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობაპოლინგის სკალა: 2.36
იონიზაციის ენერგია
  • 1: 770 კჯ/მოლ
  • 2: 1700 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსიემპირიული: 139 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)162±7 პმ
მოლური მოცულობა18.7 სმ3/მოლი

ვოლფრამის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდებაპირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურაკუბური მოცულობაცენტრირებული
ბგერის სიჩქარე4620 m/s (ო. ტ.)
თერმული გაფართოება4.5 µმ/(მ·K)
თბოგამტარობა173 ვტ/(·K)
მაგნეტიზმიპარამაგნეტიკი
მაგნიტური ამთვისებლობა+59.0×10−6 სმ3/მოლ
იუნგას მოდული411 გპა
წანაცვლების მოდული161 გპა
დრეკადობის მოდული310 გპა
პუასონის კოეფიციენტი0.28
მოოსის მეთოდი7.5
ვიკერსის მეთოდი3430–4600 მპა
ბრინელის მეთოდი2000–4000 მპა
CAS ნომერი7440-33-7
ისტორია
სახელწოდება მომდინარეობს"W": from Wolfram, originally from Middle High German wolf-rahm 'wolf's foam' describing the mineral wolframite
აღმომჩენი და პირველი მიმღებიაJuan José Elhuyar and Fausto Elhuyar[7] (1783)
სახელი დაარქვაTorbern Bergman (1781)
ვოლფრამის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპიგავრცე­ლება­დობანახევ.
დაშლა
 (t1/2)
რადიო.
დაშლა
პრო­დუქტი
180W0.12%1.8×1018 წα176Hf
181Wსინთ121.2 დღ-ღε181Ta
182W26.50%სტაბილური
183W14.31%სტაბილური
184W30.64%სტაბილური
185Wსინთ75.1 დღ-ღβ185Re
186W28.43%სტაბილური

ვოლფრამი (ლათ. Wolframium; ქიმიური სიმბოლო — ) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მეექვსე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეექვსე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, VIბ) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 74, ატომური მასა — 183.84, tდნ — 3422 °C, tდუღ — 5930 °C, სიმკვრივე — 19.25 გ/სმ3. ღია ნაცრისფერი ძნელდნობადი მძიმე ლითონი. ბუნებრივი ვოლფრამი შედგება ხუთი ( და ) სტაბილური იზოტოპის ნარევისაგან. 1781 წელს შვედმა ქიმიკოსმა კ. შეელემ მინერალ ტუნგსტენიდან, რომელსაც მოგვიანებით შეელიტი უწოდეს, გამოყო ვოლფრამი  სახით. 1783 წელს ესპანელმა ქიმიკოსებმა — ძმებმა დ'ელიუარებმა მინერალ ვოლფრამიტიდან გამოყვეს , ამ უკანასკნელის ნახშირით აღდგენისას მიიღეს ლითონი, რომელსაც ვოლფრამი უწოდეს. მიეკუთვნება გარდამავალ ლითონებს. ის ძირითდად გამოიყენება მეტალურგიაში როგორც ძნელადდნობადი მასალების საფუძველი. ის ყველაზე ძნელადლღვობადია, სტანდარტულ პირობებში და ქიმიურად მდგრადია.

ისტორია და სახელწოდების წარმომავლობა

სახელწოდება Wolframium ელემენტზე გადავიდა მინერალ ვოლფრამიტიდან, რომელიც ცნობილი იყო ჯერ კიდევ XVI საუკუნეში, სახელწოდებით «მგლის ქაფი» — «Spuma lupi» ლათინურად, ან «Wolf Rahm» გერმანულად. სახელწოდება დაკავშირებული იმასთან, რომ ვოლფრამი, რომელიც თან ახლდა კალის მადნებს და ხელს უშლიდა კალის გამოდნობას, ის გადაჰყავდა წიდების ქაფში («ჭამდა კალას ისე როგორც მგელი ცხვარს»).

ახლა აშშ-ში, დიდ ბრიტანეთში და საფრანგეთში ვოლფრამისათვის გამოიყენებენ სახელწოდებას «tungsten» (შვედ. tung sten — «მძიმე ქვა»).

1781 წელს ცნობილმა შვედმა ქიმიკოსმა კარლ ვილჰელმ შეელემ მინერალ შეელიტის აზოტმჟავით დამუშავებისას, მიიღო ყვითელი «მძიმე ქვა». 1783 წ. ესპანელმა ქიმიკოსებმა ძმებმა ელუარებმა განაცხადეს საქსონური მინერალ ვოლფრამიტიდან ახალი ლითონის ყვითელი ოქსიდის მიღების შესახებ, რომელიც ამიაკში იხსნებოდა. ამასთან ერთ-ერთმა ძმამ, ფაუსტო, იყო შვედეთში და 1781 წელს ესაუბრა შეელეს. შეელე არ გამოთქვამდა პრეტენზიას ვოლფრამის აღმოჩენაზე, ხოლო ძმები ელუარები დაჟინებით მოითხოვდნენ თავისი აღმოჩენის პრიორიტეტზე.

ბუნებაში

ვოლფრამის კლარკი დედამიწის ქერქში შეადგენს (ვინოგრადოვის მიხედვით) 1,3 გრ/ტ (0.0013 % დედამიწის ქერქში შემცველიბით). მისი საშუალო შემცველობა მთის ქანებში არის, გრ/ტ: ულტრაფუძეებში — 0,1, ფუძეებში — 0,7, საშუალოში — 1,2, მჟავა ქანებში — 1,9. ვოლფრამის მადნების მსოფლიო მარაგი ფასდება 2,9 მლნ. ტონას ლითონზე გადათვლით.

ვოლფრამის საერთო მსოფლიო მარაგი (რუსეთის გარეშე) შეადგენს მიახლოებით 7,5 მლნ. ტ, დამტკიცებული მარაგი შეადგენს მიახლოებით 4 მლნ. ტ.

ვოლფრამი ბუნებაში გვხვდება უმთავრესად დაჟანგული რთული ნაერთების სახით, რომლებიც წარმოიქმნებიან ვოლფრამის ჟანგის WO3 რკინის მანგანუმის ან კალციუმის ზოგჯერ კი ტყვიის, სპილენძის, თორიუმის და იშვიათმიწა ელემენტების ოქსიდებთან ერთად. სამრეწველო მნიშვნელობა აქვს ვოლფრამიტს (რკინისა და მანგანუმის ვოლფრამატი nFeWO4 * mMnWO4 — შესაბამისად, ფერბერიტი და გუბნერიტი) და შეელიტი (კალციუმის ვოლფრამატი CaWO4). ვოლფრამის მინერალებით ჩვეულებრივ დაწინწკლულია გრანიტის ქანები, ასე რომ ვოლფრამის საშუალო კონცენტრაცია შეადგენს 1-2 %.

საბადოები

ყველაზე დიდ მარაგს ფლობს ყაზახეთიჩინეთიკანადა და აშშ; ცნობილია ასევე საბადოები ბოლივიაშიპორტუგალიაშირუსეთში და სამხრეთ კორეაში. ვოლფრამის მსოფლიო წარმოება შეადგენს 18-20 ათ. ტონას წელიწადში, მათ შორის ჩინეთში 10, რუსეთში 3,5; ყაზახეთში 0,7, ავსტრიაში 0,5. ვოლფრამის ძირითადი ექსპორტიორები არიან: ჩინეთი, სამხრეთ კორეა, ავსტრია. მთავარი იმპორტიორები არიან: აშშ, იაპონიაგერმანიადიდი ბრიტანეთი.

მიღება

ვოლფრამის ფხვნილი

ვოლფრამის მიღების პროცესი მიდის ოქსიდის WO3 გამოყოფის ქვესტადიით მადნების კონცენტრატებიდან და შემდგომი აღდგენით წყალბადით ლითონის ფხვნილამდე მიახლოებით 700 °C ტემპერატურაზე. დნობის მაღალი ტემპერატურის გამო კომპაქტური ფორმის მისაღებად გამოიყენება ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდები: მიღებულ ფხვნილს წნეხენ, შეადუღებენ წყალბადის ატმოსფეროში 1200—1300 °C ტემპერატურაზე, შემდგომ მასში უშვებენ ელექტრო დენს. ლითონი ხურდება 3000 °C-მდე, ამ დროს ხდება შელღვობა მონოლიტურ მასალად. შემდგომი გასუფთავებისათვის და მონოკრისტალური ფორმის მისაღებად გამოიყენება ზონური დნობა.

ფიზიკური თვისებები

ვოლფრამი — ღია-რუხი ფერის ლითონია, რომელსაც აქვს ყველაზე მაღალი დამტკიცებული დნობისა და დუღილის ტემპერატურა (ითვლება რომ სიბორგიუმი კიდევ უფრო ძნელად დნობადია, მაგრამ ამის მტკიცება ჯერ არ შეიძლება — სიბორგიუმის არსებობის დრო ძალიან მცირეა).

ზოგიერთი მისი ფიზიკური თვისებები მოყვანილია ცხრილში (იხ. ზევით). ვოლფრამის სხვა ფიზიკური თვისებები:

ვოლფრამი წარმოადგენს ერთ-ერთ ყველაზე მძიმე, მაგარ და ყველაზე ძნელად დნობად ლითონს. სუფთა სახით წარმოადგენს მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონს, რომელიც პლატინას ჩამოგავს, მიახლოებით 1600 °C ტემპერატურისას ადვილად ჭედადი ხდება და შეიძლება მწვრილ ძაფად გაიჭიმოს.

W6Cl18-ის სტრუქტურა ("ვოლფრამის ტრიქლორიდი")


ქიმიური თვისებები

ვალენტობა აქვს 2-დან 6-მდე. ყველაზე მდგრადია 6-ვალენტიანი ვოლფრამი. 3- და 2-ვალენტიანი ვოლფრამის ნაერთები არამდგრადებია და პრაქტიკული მნიშვნელობა არ აქვს.

ვოლფრამს აქვს მაღალი კოროზიული მედეგობა: ოთახის ტემპერატურაზე ჰაერზე არ იცვლება; წითლად გავარვარების ტემპერატურაზე ნელა იჟანგება ვოლფრამის VI ოქსიდად; მარილმჟავაში, გოგირდმჟავაში და ფტორყალბადმჟავაში თითქმის არ იხსნება. აზოტმჟავაში და სამეფო წყალში იჟანგება ზედაპირიდან. აზოტმჟავისა და ფტორწყალბადმჟავის ნაზავში იხსნება, ვოლფრამმჟავის წარმოქმნით. ვოლფრამის ნაერთებიდან ყველაზე დიდი მნიშვნელობა აქვს: ვოლფრამის ტრიოქსიდს ან ვოლფრამის ანჰიდრიდს, ვოლფრამატებს, ზეჟანგების ნაერთებს საერთო ფორმულით Me2WOX, ასევე ნაერთებს ჰალოგენებთან, გოგირდთან და ნახშირბადთან. ვოლფრამატები მიდრეკილნი არიან პოლიმერული ანიონების წარმოქმნისაკენ, მათ შორის ჰეტეროპოლინაერთებისაც სხვა გარდამავალი ლითონების ჩართვით.

მშრალი ჰაერის ატმოსფეროში ვოლფრამი მდგრადია 400 °C-მდე, ხოლო შემდგომი გაცხელებით წარმოიქმნება ვოლფრამის ტრიოქსიდი WO2.

ოთახის ტემპერატურაზე ურთიერთქმედებს, მხოლოდ ფთორთან. 300-400 °C-ზე ფტორთან ურთიერთქმედებისას ვოლფრამი წარმოაქმნის WF6.

არსებობენ აგრეთვე გაცხელებისას წარმოქმნილი ვოლფრამის უმაღლესი ქლორიდი (WCl6) და (WBr6) ბრომიდი.

მიღებულია მდგრადი ჰალოგენიდები WHal5. მდგრადი იოდიდები ჟანგვის ხარისხით +5 და +6 მიღებული არ არის.

ოქსიჰალოგენიდებს WOHal4 (Hal = F, Cl, Br) იღებენ ვოლფრამის ურთიერთქმედებით ჰალოგენებთან, გაცხელების პირობებში წყლის ორთქლის თანაობისას.

W + H2O + 3Cl2 → WOCl4 + 2HCl.

ვოლფრამის ურთიერთქმედებით გოგირდის ორთქლთან ან გოგირდწყალბადთან H2S 400 °C ტემპერატურაზე წარმოიქმნება დისულფიდი WS2. ვოლფრამის გაცხელებით 1400-1500 °C-ზე აზოტის თანაობისას იღებენ ვოლფრამის ნიტრიდს WN2. სინთეზირებულია ვოლფრამის კარბიდი WC და მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე არსებული კარბიდი W2C, დისილიციდი WSi2 და ვოლფრამის პენტაბორიდი W2B5.

ვოლფრამი არ ურთიერთქმედებს მინერალურ მჟავებთან. ხსნარში მის გადასაყვანად იყენებენ აზოტმჯავისა და ფთორწყალბადმაჟავის ნარევს ან ელექტროქიმიურ პროცესებს.

ვოლფრამის ოქსიდისათვის WO2 დამახასიათებელია მჟავური თვისებები. მას შეესაბამება სუსტი ვოლფრამმჟავა WO2•H2O (H2WO4). მისი მარილები - ვოლფრამატები (Na2WO4, CaWO4, CdWO4). ცნობილია მარალმოლეკულური პოლივოლფრამატები (იზოპოლივოლფრამატები, ჰეტეროპოლივოლფრამატები), რომელთა ანიონები შეიცავენ ერთმანეთთან დაკავშირებულ დაჯგუფებებს WO2.

გამოყენება

ლითონური ვოლფრამი

                                     გავარვარების ძაფი
  • ვოლფრამის ძნელად დნობადობა და პლასტიკურობა მას ხდის შეუცვლელ გავარვარების ძაფის მასალად გავარვარების ნათურებში, ასევე კინესკოპებში და სხვა ვაკუუმის მილაკებში.
  • ვოლფრამის მაღალი სიმკვრივის გამო გამოიყენება საპირწონედ, საარტილერიო ჭურვებში, ჯავშან საწინააღმდეგო ტყვიების გულსართად და ჰიროსკოპის ზეჩქარ როტორებში ბალისტიკური რაკეტების ფრენის სტაბილიზაციისათვის (180 ათ. ბრუნი/წთ).
  • ვოლფრამი გამოიყენება არგონ-ჭავლური შედუღებისას როგორც ელექტროდი.
  • ვოლფრამის შენადნობებს, მისი დნობის მაღალი ტემპერატურის გამო, მიიღებენ ფხვნილური მეტალურგიის მეთოდებით. ვლფრამ შემცველი შენადნობები, გამოირჩევიან ცეცხლმედეგობით, მდგრადობით მჟავეების მიმართ, სიმაგრით და ცვეთის მიმართ მედეგობით. მისგან ამზადებენ ქირურგიულ ინსტრუმენტებს (შენადნობი «ამალოი»), ტანკის ჯავშანს, წყალქვეშა ნაღმების, ყუმბარების და ჭურვების გარსებს, თვითმფრინავების და ძრავების ყველაზე მნიშვნელოვან ნაწილებს, რადიოაქტიური ნივთიერებების შესანახ კონტეინერებს. ვოლფრამი - არის საუკეთესო მარკის ინსტრუმენტალური ფოლადების მნიშვნელოვანი კომპონენტი.
  • ვოლფრამის კარბიდი (უფრო ხშირად ან ტიტანის კარბიდთან ერთად ან მის ნაცვლად) გამოიყენებენ როგორც შემავსებელს მაგარ შენადნობებში — ლერმეტებში (პობედიტი), სადაც მატრიცად არის კობალტი (5-16 %).
  • ვოლფრამი გამოიყენება მაღალტემპერატურულ ვაკუუმის წინაღობის ღუმელებში როგორც გამახურებელი ელემენტი. ვოლფრამისა და რენიუმის შენადნობი გამოიყენება ასეთივე ღუმელებში როგორც თერმო წყვილი.

ვოლფრამის ნაერთები

გამოყენების სხვა სფეროები

ხელოვნური რადიონუკლიდი 185W გამოიყენებიან როგორც რადიოაქტიური ნიშნული ნივთიერებების კვლევებისას. სტაბილური 184W გამოიყენება როგორც ურან-235-ის შენადნობების კომპონენტი, რომლებიც გამოიყენებიან მყარფაზიან ბირთვულ სარაკეტო ძრავებში, რადგანაც ეს არის ერთადერთი გავრცელებული ვოლფრამის იზოტოპი, რომელსაც აქვს სითბური ნეიტრონების მიტაცების მცირე განიკვეთი (მიახლოებით 2 ბარნი).

ვოლფრამის ბაზარი

99 %-იანი სიწმინდის ლითონური ვოლფრამის ფასი 2010 წლის ბოლოსთვის მიახლოებით იყო 40-42 დოლარი ერთ კილოგრამზე, 2011 წლის მაისში ფასმა შეადგინა მიახლოებით 53-55 დოლაში კილოგრამზე. ნახევარფაბრიკატები 58 USD-დან (წნული) 168-მდე (თხელი ზოლი).

ბიოლოგიური როლი

ვოლფრამი არ თამაშობს მნიშვნელოვან ბიოლოგიურ როლს. ზოგიერთ არქებაქტერიებს და ბაქტერიებს აქვთ ფერმენტები, რომლებიც შეიცავენ ვოლფრამს აქტიურ ცენტრში. არსებობენ ვოლფრამზე დამოკიდებული არქიბაქტერიები-ჰიპერთერმოფილების ფორმები, რომლებიც არსებობენ სიღრმულ ჰიდროთერმულ წყაროებში. ვოლფრამის არსებობა ფერმენტების შემადგენლობაში შეიძლება განხილულ იქნას როგორც ადრეული არქეის ფიზიოლოგიური რელიქტი - არსებობს მოსაზრება რომ ვოლფრამი თამაშობდა მნიშვნელოვან როლს სიცოცხლის გაჩენის განვითარების ადრეულ ეტაპებზე[4].

ვოლფრამის მტვერი, როგორც უმეტესი სხვა ლითონების მტვერი, აღიზიანებენ სუნთქვის ორგანოებს.

იზოტოპები

ბუნებრივი ვოლფრამი შედგება ხუთი იზოტოპისაგან (180W, 182W, 183W, 184W და 186W). ხლოვნურად შექმნილია და იდენტიფიცირებულია კიდევ 30 რადიონუკლიდი2003 წ. აღმოჩენიალია ბუნებრივი ვოლფრამის ძალიან სუსტი რადიოაქტიურობა (მიახლოებით ორი დაშლა ერთ გრამ ელემენტზე წელიწადში), რომელიც განპირობებულია α-აქტიურობით 180W, ნახევარდაშლის პერიოდი 1,8×1018 лет .

საინტერესო ფაქტები

ვოლფრამი — ყველაზე ძნელად დნობადი ლითონია. დნობის ტემპერატურაა 3380 °C, დუღილის ტემპ. 5900 °C.

ვოლფრამის სიმკვრივე თითქმის უტოლდება ოქროს სიმკვრივეს: 19,30 გრ/სმ³ - 19,32 გრ/სმ³ შესაბამისად.

იხ.ვიდეო - Tungsten - The MOST REFRACTORY Metal ON EARTH!



ანწლი (გვარი)

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -                             ანწლი (გვარი) ანწლი  ( ლათ.   Sambucus ) —  ყვავილოვან მცენ...