Volframa oksīds tiek uzskatīts par vienu no ugunsizturīgākajiem šajā neorganisko vielu klasē. Lai raksturotu metālu, analizēsim paša metāla īpašības.
Volframa īpašības
Lai izprastu volframa oksīda praktisko nozīmi, mēs atzīmējam, ka pašam metālam ir elektriskā pretestība, lineārās izplešanās koeficients un augsta kušanas temperatūra.
Tīram volframam ir augsta elastība. Metāls izšķīst skābē tikai tad, ja tas tiek uzkarsēts līdz 5000 oC temperatūrai. Tas reaģē ar oglekli, veidojot volframa karbīdu kā reakcijas produktu. Iegūtais savienojums ir ļoti izturīgs.
Visizplatītākais volframa oksīds ir volframa anhidrīds. Galvenā ķīmiskā savienojuma priekšrocība ir spēja reducēt pulveri par metālu, veidojot zemākus oksīdus kā blakusproduktus.
Metālu raksturo augsts blīvums, trauslums un spēja zemā temperatūrā veidot volframa oksīdu.
Volframa sakausējumi
Zinātnieki nosaka vienfāzes sakausējumu veidus, kas ietverir viens vai vairāki elementi. Vispazīstamākais volframa savienojums ar molibdēnu. Sakausējuma sakausēšana ar molibdēnu palielina volframa stiepes izturību.
Vienfāzes sakausējumi ir savienojumi: volframs - cirkonijs, volframs - hafnijs, volframs - niobijs. Rēnijs piešķir volframam maksimālu plastiskumu. Tā pievienošana neietekmē ugunsizturīgā metāla veiktspēju.
Metāla iegūšana
Ugunsizturīgā volframa sakausējumus nav iespējams iegūt tradicionālā veidā: sasniedzot kušanas temperatūru, metāls acumirklī pāriet gāzveida formā. Galvenā iespēja tīra metāla iegūšanai ir elektrolīze. Rūpnieciskos apjomos volframa sakausējumu iegūšanai izmanto pulvermetalurģiju. Lai to izdarītu, izveidojiet īpašus tehnoloģiskos apstākļus, izmantojot vakuumu.
Būt dabā
Volframa oksīdu, kura formula ir WO3, sauc par augstāko savienojumu. Dabā tas tīrā veidā nav sastopams, bet ir daļa no volframa rūdām. Ugunsizturīgā metāla ieguves un apstrādes process ietver vairākus posmus.
No rūdas masas tiek izolēts lielāks volframa oksīds. Pēc tam savienojums tiek bagātināts, un pēc apstrādes tiek izolēts tīrs metāls.
Izgatavojot plānu volframa stiepli, ir jārūpējas, lai pilnībā noņemtu piemaisījumus. Pretējā gadījumā gatavā produkta specifikācijas tiks ievērojami samazinātas.
Volframa izmantošanas sfēras
Kā atjaunot volframa oksīdu? Ūdeņradis, mijiedarbojoties ar šo savienojumu, palīdz iegūt tīru metālu. Tā ir būtiska kvēldiegu, rentgenstaru lampu, sildītāju un vakuuma krāšņu ekrānu ražošanā, kas paredzēti lietošanai augstā temperatūrā.
Tēraudam, kurā volframs ir leģējošais elements, ir augstas stiprības īpašības. No šāda sakausējuma izgatavotie izstrādājumi tiek izmantoti medicīnisko instrumentu ražošanā, griešanas plāksnēs urbumu urbšanai. Galvenā savienojuma priekšrocība ir izturība pret mehāniskām deformācijām.
Iespējamība, ka gatavo izstrādājumu darbības laikā var rasties plaisas un šķembas, ir diezgan zema. Tiek uzskatīts, ka vispopulārākā tērauda marka, kas ietver volframu, uzvar.
Šī retā metāla lūžņus izmanto augstas kvalitātes katalizatoru, visu veidu krāsu, īpašu pigmentu uc ražošanai. Mūsdienu kodolrūpniecībā plaši izmanto volframa tīģeļus un konteinerus radioaktīvajiem atkritumiem.
Metāla ugunsizturībai ir īpaša nozīme loka metināšanā. Tā kā volframs tīrā veidā tiek uzskatīts par diezgan retu metālu, lai to iegūtu, tiek veikta volframa rūdas bagātināšanas un apstrādes procedūra. Tīrā veidā tam ir gaiši pelēka krāsa ar raksturīgu metālisku spīdumu. Standarta volframa sakausējumi, ko dēvē par stelītiem, ietver arī kob altu un hromu. Galvenā sastāvdaļa šādos savienojumos ir kob alts. Sakausējumipieprasīts mašīnbūvē.
Volframa oksīdi
Kādas īpašības piemīt volframa oksīdam (6), kura formula ir WO3? Metāls spēj uzrādīt dažādas oksidācijas pakāpes: maksimālajai stabilitātei ir opcijas ar metāla valenci (4) un (6). Pirmais WO2 tipa savienojums pieder pie skābiem oksīdiem, un tam ir šādas īpašības: augsta kušanas temperatūra un īpašs blīvums. Šis ķīmiskais savienojums gandrīz nešķīst ūdenī, bet, karsējot, tas var izšķīst skābēs un sārmos. Ķīmiskajā rūpniecībā to izmanto kā katalizatoru dažās reakcijās. Piemēram, savienojumu WO2 izmanto keramikas izstrādājumu ražošanā.
Volframa oksīdam ar valenci (6) piemīt arī raksturīgas skābas īpašības. Šis savienojums reaģē ar sārmiem, bet nespēj izšķīst ūdenī. Ņemot vērā, ka savienojumam ir augsta kušanas temperatūra, to izmanto tikai kā ķīmisko procesu paātrinātāju.
Secinājums
Neorganiskās ķīmijas kursā īpaša uzmanība tiek pievērsta oksīdu izpētei, to īpašību analīzei un pielietojuma īpatnībām rūpniecībā. Piemēram, gala eksāmenā devītklasniekiem tiek piedāvāts šāda satura uzdevums: "Izgatavojiet formulas vara, dzelzs, volframa oksīdiem, kā arī nosaka to ķīmiskās pamatīpašības."
Lai veiksmīgi tiktu galā ar uzdevumu, ir nepieciešams priekšstats par oksīdu īpašībām. KāApsveriet bināros savienojumus, kuros otrais elements ir skābeklis. Visus oksīdus parasti iedala trīs grupās: bāziskie, skābie, amfotērie.
Dzelzs un varš ir sekundāras apakšgrupas elementi, tāpēc tie spēj uzrādīt mainīgas valences. Varam var uzrakstīt tikai divus oksīdu variantus, kuriem ir galvenās īpašības - Cu2O un CuO.
Dzelzs neatrodas ķīmisko elementu galvenajā apakšgrupā, tāpēc notiek oksidācijas pakāpes +2 un +3. Šajos gadījumos veidojas šāda veida oksīdi - FeO un Fe2O3.
Volframam bināros savienojumos ar skābekli visbiežāk ir valences (4) un (6). Abiem šī metāla oksīdiem piemīt skābas īpašības, tāpēc tos izmanto rūpniecībā kā ķīmisko procesu paātrinātājus.
Visu volframa oksīdu galvenais mērķis ir izolēt no tiem tīru metālu, kas ir pieprasīts ķīmiskajā un metalurģijas nozarē.
