Оксид вольфрама считается одним из самых тугоплавких в данном классе неорганических веществ. Для того чтобы дать металлу характеристику, проанализируем качества самого металла.
Особенности вольфрама
Чтобы понять, какое практическое значение имеет оксид вольфрама, отметим, что сам металл обладает электрическим сопротивлением, коэффициентом линейного расширения, высокой температурой плавления.
У чистого вольфрама высокая пластичность. Металл растворится в кислоте только при нагревании до температуры 5000 оС. Он взаимодействует с углеродом, образуя в качестве продукта реакции карбид вольфрама. Полученное соединение отличается повышенной прочностью.
Самый распространенный оксид вольфрама – вольфрамовый ангидрид. Основным преимуществом химического соединения является способность восстанавливать порошок до металла, образуя в качестве побочных продуктов низшие оксиды.
Металл отличается высокой плотностью, ломкостью и способностью при низких температурах образовывать оксид вольфрама.
Сплавы вольфрама
Ученые выделяют однофазные виды сплавов, в составе которых есть один или несколько элементов. Наиболее известно соединение вольфрама с молибденом. Легирование сплава молибденом элементом повышает прочность вольфрама при растяжении.
Однофазными сплавами считаются соединения: вольфрам – цирконий, вольфрам –гафний, вольфрам – ниобий. Максимальную пластичность вольфраму придает рений. Его добавление не влияет на показатели тугоплавкого металла.
Получение металла
Традиционным способом нельзя получить сплавы тугоплавкого вольфрама: достигая температуры плавления, металл моментально переходит в газообразную форму. Основным вариантом получения чистого металла является электролиз. В промышленных объемах для получения вольфрамовых сплавов применяют порошковую металлургию. Для этого создают особые технологические условия с использованием вакуума.
Нахождение в природе
Оксид вольфрама, формула которого WO3, называют высшим соединением. Он не встречается в природе в чистом виде, а входит в состав вольфрамовых руд. Процесс добычи и переработки тугоплавкого металла предполагает несколько этапов.
Высший оксид вольфрама выделяют из рудной массы. Далее проводится обогащение соединения, а после обработки выделяют чистый металл.
В процессе изготовления тонкой вольфрамовой проволоки следят за тем, чтобы полностью удалить примеси. В противном случае технические характеристики готового изделия будут существенно снижены.
Сферы использования вольфрама
Как восстановить оксид вольфрама? Водород, взаимодействующий с данным соединением, помогает получить чистый металл. Он необходим при изготовлении нитей накаливания, создания рентгеновских трубок, нагревателей и экранов вакуумных печей, которые предназначнгы для использования при высоких температурах.
Сталь, легирующим элементом в которой является вольфрам, отличается высокими прочностными качествами. Продукцию, выполненную из подобного сплава, применяют при производстве медицинского инструмента, режущих пластин для бурения скважин. Основным преимуществом соединения считают стойкость к механической деформации.
Вероятность возникновения при эксплуатации готовых изделий трещин и сколов довольно невысока. Самой популярной маркой стали, в состав которой включен вольфрам, считается победит.
Из лома этого редкого металла изготавливают качественные катализаторы, всевозможные краски, специальные пигменты и т. п. В современной атомной промышленности широко используют тигли из вольфрама и контейнеры для размещения радиоактивных отходов.
Тугоплавкость металла играет особую роль при дуговой сварке. Так как вольфрам в чистом виде считается довольно редким металлом, для его получения проводится процедура обогащения и переработки вольфрамовой руды. В чистом виде он имеет светло-серый цвет с характерным металлическим блеском. Стандартные сплавы вольфрама, именуемые стеллитами, включают также кобальт и хром. Основными компонентом в таких соединениях выступает кобальт. Сплавы востребованы в машиностроении.
Оксиды вольфрама
Какие особенности имеет оксид вольфрама (6), формула которого имеет вид WO3? Металл способен проявлять разные степени окисления: максимальную устойчивость имеют варианты с валентностью металла (4) и (6). Первое соединение вида WO2 относится к кислотным оксидам и обладает следующими характеристиками: высокая температура плавления и особая плотность. Данное химическое соединение почти не растворяется в воде, но в случае нагревания может растворяться в кислотах и щелочах. В химической промышленности его используют в качестве катализатора в некоторых реакциях. Например, соединение WO2 применяют в производстве керамических изделий.
Оксид вольфрама, имеющий валентность (6), также проявляет характерные кислотные свойства. Данное соединение вступает во взаимодействие с щелочами, но не способно растворяться в воде. Учитывая, что у соединения высокая температура плавления, его используют только в качестве ускорителя химических процессов.
Заключение
В курсе неорганической химии особое внимание уделяется изучению оксидов, анализу их свойств и особенностям примененияв промышленности. Например, на выпускном экзамене девятиклассникам предлагают задание следующего содержания: «Составьте формулы оксидов меди, железа, вольфрама, а также определите их основные химические свойства».
Для того чтобы успешно справиться с поставленной задачей, необходимо иметь представление об особенностях оксидов. Таковыми считают бинарные соединения, в которых вторым элементом стоит кислород. Все оксиды принято классифицировать на три группы: основные, кислотные, амфотерные.
Железо и медь являются элементами побочной подгруппы, поэтому способны проявлять переменные валентности. Для меди можно записать только два варианта оксидов, проявляющих основные свойства - Cu2O и CuO.
Железо располагается не в главной подгруппе химических элементов, поэтому имеют место степени окисления +2 и +3. В этих случаях образуются оксиды следующих видов - FeO и Fe2O3.
Вольфрам в бинарных соединениях с кислородом в чаще всего проявляет валентности (4) и (6). Оба оксида данного металла проявляют кислотные свойства, поэтому они используются в промышленности в качестве ускорителей химических процессов.
Основным предназначением всех оксидов вольфрама является выделение из них чистого металла, востребованного в химической и металлургической промышленности.
