钨,一种金属元素。原子序数74,原子量183.84。钢灰色或银白色,硬度高,熔点高,常温下不受空气侵蚀;主要用途为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。中国是世界上最大的钨储藏国。
钨是一种金属元素。钨的化学元素符号是W,原子序数是74,相对原子质量为183.85,原子半径为137皮米,密度为19.35克/每立方厘米,属于元素周期表中第六周期(第二长周期)的VIB族。钨在自然界主要呈六价阳离子,其离子半径为0.68×10-10m。由于W6+离子 半径小,电价高,极化能力强,易形成络阴离子,因此钨主要以络阴离子形式[WO4]2-,与溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等阳离子结合形成黑钨矿或白钨矿沉淀。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,蒸气压很低,蒸发速度也较小,化学性质也比较稳定。
以下为钨的反应方程式
在高温下
与氧族元素反应
2W+3O2=2WO3
W+2S=WS2
W+2Se=WSe2
W+2Te=WTe2
与卤族元素反应
W+3F2=WF6
W+3Cl2=WCl6
W+3Br2=WBr6
W+2I2=WI4
元素符号:W
原子序数:74
核电荷数:74
CAS:7440-33-7
稳定同位素及其所占百分比:180(0.14);182(26.41); 183(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:183.84
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:1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25P65d46S2
原子半径:137pm
外围电子层排布:5d4 6s2
电子层:K-L-M-N-O-P
声音在其中的传播速率(细棒):(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。
固态密度:19.25克/每立方厘米。
液态密度:17.6克/每立方厘米。
比热:130J/kg.K (300K)。
热导率:160W/m.K (300K)。
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:5555℃(在一个标准大气压下)
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。
钨是一种有色金属。通常人们根据金属的颜色和性质把金属分成两大类:黑色金属和有色金属。黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金,如钢、生铁、铁合金、铸铁等。黑色金属以外的金属称为有色金属。钨则属于有色金属范畴。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,电阻比纯金 属大,电阻温度系数小,具有良好的综合机械性能。因此,作为一种有色金属,钨的强度和硬度非常高。由于这种特性,具有硬度高、耐磨性强的钨硬质合金被大规模应用于切削工具、矿山工具中。
钨是熔点最高的难熔金属。一般熔点高于1650℃并有一定储 量的金属以及熔点高于锆熔点(1852℃)的金属称为难熔金属。典型的难熔金属有钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆和钛。作为一种难熔金属,钨最重要的优点是有良好的高温强度,对熔融碱金属和蒸气有良好的耐蚀性能,钨只有在1000℃以上才出现氧化物挥发和液相氧化物。但是,它同时也具有塑性-脆性转变温度较高,在室温下难以塑性加工的缺点。以钨为代表的难熔金属在冶金、化工、电子、光源、机械工业等部门得到了广泛应用。
钨是一种稀有金属。稀 有金属通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属。钨是一种分布较广泛的元素,几乎遍见于各类岩石中,但含量较低。钨在地壳中的含量为0.001%,在花 岗岩中含量平均为1.5×10-6,这种特性导致其提取难度非常大,通常只能用有机溶剂萃取法及离子交换法分离提取。随着科学技术的
进步与冶金工艺、设备和分析检测技术的发展以及稀有金属生产规模的扩大,使得钨的纯度不断提高,性能不断改进,品种不断增多,从而扩大了钨的应用领域。我国钨矿资源丰富,钨的 产量和出口总量均占世界第一。
钨是一种战略金属。众所周知,稀有金属是国家的重要战略资源,而钨是典型的稀有金属,具有极为重要的用途。它是当代高科技新材料的重要组成部分,一系列电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等均需使用独特性能的钨。用量虽说不 大,但至关重要,缺它不可。因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等。
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”。1781年由瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒发现白钨矿,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。钨是熔点最高的金属。
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。
1927——1928年采用以碳化钨为主成分研制出硬质合金,这是钨的工业发展史中的一个重要阶段。这些合金各方面的性质都超过了最好的工具钢,在现代技术中得到了广泛的使用。
熔点金属,可提高钢的高温硬度,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,不加热时,任何浓度的盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸以及王水对钨都不起作用,当温度升至80°—100°C 时,上述各种酸中,除氢氟酸外,其它的酸对钨发生微弱作用。常温下,钨可以迅速溶解于氢氟酸和浓硝酸的混合酸中,但在碱溶液中不起作用。有空气存在的条件下,熔融碱可以把钨氧化成钨酸盐,在有氧化剂(NaNO3、NaNO2、KClO3、PbO2)存在的情况下,生成钨酸盐的反应更猛烈。高温下能与氧,氟,氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合,但不与氢化合。