钨
字源
瑞典化学家最早由白钨矿中分离出钨酸,因此根据白钨矿这种矿石的瑞典古名,将这种元素被称为瑞典语: tungsten (这个字可被分解为 tung sten ,字面意义为重石)。在英文、法文等语言中,都使用这个名称。但因为 tungsten 在瑞典文中也是白钨矿的名称,为了避免混淆,瑞典采用 volfram 作为元素的名称。
在欧洲其他国家,主要以德文及各斯拉夫语为代表,则使用德语: wolfram 或 volfram ,在北欧五国也使用这个名称。这个名称来自黑钨矿(Wolframite)这个矿石的名字 。
符号“W”及中文“钨”的来源都来自德文 Wolfram 。
主要特征
纯钨是钢灰色至锡白色的坚硬金属,非常纯的钨可以拉锯锯开(纯钨很脆,不易加工)。钨的加工方法有锻造、拉伸和冲击。在所有金属中钨的熔点最高(3415℃)蒸汽压最低,在抗张强度最高(1650℃时)。钨的防腐性能非常好,大多数无机酸对其的侵蚀都很小。在空气里它的表面会形成一层保护性氧化物,但是在高温下会完全氧化。在钢里加入少量钨可以大为增高钢的硬度。
应用
钨的应用非常广泛,最常见的是碳化钨(WC)硬质合金。这样的硬质合金用在金属加工、采矿、采油和建筑工业中作为耐用金属。此外在电灯泡和真空管中钨丝的应用也很广。钨还常用作电极。钨可以拉成很细的丝,而且熔点非常高。它的其它应用包括:
由于钨的熔点非常高,所以常用于航空和高温环境,例如电子、加热和焊接(E.G.钨极气体保护电弧焊)。
钨非常坚硬,非常紧密,因此制作重金属合金非常理想,这样的合金用在装甲、散热片和高密度的应用上例如压重物、平衡重物、船和飞机的压重物等。
由于钨非常紧密,飞镖往往含80%至97%的钨。
高速钢含钨,有时含18%的钨。
制造涡轮机片、耐用部分和保护层的高温合金含钨(哈氏合金、钨铬钴合金等)。
在子弹中使用钨来取代铅。
钨的化合物被用作催化剂、无机颜色。二硫化钨是高温润滑剂,它在500 °C依然稳定。
由于钨的涨性和硅酸硼玻璃类似,所以人们用它进行玻璃/金属密封
钨与镍、铁和钴的合金被用来制作重合金,这样的重合金用在动能弹中取代贫铀。
在集成电路中钨是前路之间的连接物。在二氧化硅绝缘体中侵蚀接触孔,注入钨,磨平来连接三极管。典型的接触孔可以小到65纳米。
碳化钨是最硬的物质之一,被用在机器工具和磨料中。碳化钨是磨具和转具中最常见的材料,往往也是最好的材料。
在放射医学中钨是屏蔽物质。运输氟脱氧葡萄糖一般用钨容器,因为氟脱氧葡萄糖中的高能量令氟-18铅容器无法使用。
其它:氧化钨被用在陶瓷釉中,钙或镁钨常用在荧光粉中。在核物理和核医学中钨晶体被用作闪烁探测器。钨被用作X射线目标和在电子炉中作为加热器。含钨的盐被用在化学和皮革工业中。青铜色的氧化钨被用在绘画中。由于它的低敏感性碳化钨被用作首饰,此外由于它非常硬它不会像其它擦光的金属被划痕。有些乐器的铉使用钨丝。
历史
1781年,瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒发现,使用白钨矿,可以制作出一种新的酸,即钨酸。当时卡尔·威廉·舍勒与其友人托尔贝恩·贝里曼皆相信在钨酸中一定可以进一步分解出一种新的化学元素。1783年胡塞·德卢亚尔和浮士图·德卢亚尔兄弟发现从黑钨矿可以获得同样的酸。同年他们使用碳还原钨酸获得了钨,因此他们被公认为钨的发现者 。
生理作用
还原酶使用钨蝶呤。
虽然有人怀疑钨会导致白血病,但是至今为止缺乏有说服力的证明。
来源
黑钨矿、白钨矿、钨铁矿等矿物含钨。重要的钨矿位于玻利维亚、美国加利福尼亚州和科罗拉多州、中国、葡萄牙、俄罗斯以及韩国。中国出产全世界钨的75%。通过使用碳还原钨的氧化物获得纯的金属。
全世界钨的贮藏总量估计为700万吨,其中约30%是黑钨矿,70%是白钨矿。但是目前大多数这些矿藏无法经济性地开采。按照目前的消耗量这些矿藏只够使用约140年。另一个获得钨的方法是回收。回收的钨比钨矿含量高,事实上非常有利润。
化合物
钨最常见的氧化态是+6价,但它也有-1至+6之间的氧化状态 。最常见的氧化物是黄色的三氧化钨,WO 3 ,它可以在碱性的水中溶化形成WO 4 。
同位素
自然界里出现的有五种钨的同位素,它们的半衰期均非常长,因此可以被看作是稳定同位素。所有这些同位素均可以通过α衰变蜕化为铪。至今为止能够测量到的半衰期是 W,其半衰期为1.8×10 年,其它同位素没有被观测到自然衰变,强迫退化的半衰期: W, T 1/2 > 8.3 年, W, T 1/2 > 29 年, W, T 1/2 > 13 年, W, T 1/2 > 27 年 。至今为止它们的半衰期仅是理论值。平均每年在一克 W中发生两次α衰变。
钨目前有27种人造放射性同位素,其中最稳定的是 W,其半衰期为121.2天, W的半衰期为75.1天, W的半衰期为69.4天, W的半衰期为21.6天。其它放射性同位素的半衰期均在24小时以下,其中大多数少于8分钟。
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