(一)钨的性质
钨 蒸汽压系数
钨蒸汽压系数
摘要:
一、引言
二、钨的性质
1.钨的定义
2.钨的物理性质
3.钨的化学性质
三、蒸汽压系数的概念
1.蒸汽压系数的定义
2.蒸汽压系数与物质性质的关系
四、钨的蒸汽压系数
1.钨的蒸汽压系数的测量方法
2.钨的蒸汽压系数的影响因素
3.钨的蒸汽压系数的应用
五、结论
正文:
钨是一种金属元素,具有很高的熔点和抗腐蚀性,被广泛应用于钢铁冶炼、钨丝制造等领域。蒸汽压系数是一个描述物质在一定温度下产生蒸汽压力的物理量,它与物质的性质密切相关。
钨的蒸汽压系数是指在一定温度下,钨产生蒸汽压力的大小。这个系数可以通过实验方法进行测量,例如静态法、动态法等。钨的蒸汽压系数受温度、
压力、溶质和溶剂的性质等多种因素的影响。
钨的蒸汽压系数在实际应用中有着重要意义。例如,在金属冶炼过程中,蒸汽压系数可以用来预测金属的沸点,从而指导冶炼工艺的优化;在化工生产中,蒸汽压系数可以作为物质相平衡的判据,指导生产过程的控制。
总之,钨的蒸汽压系数是一个重要的物理量,对于理解钨的性质和指导实际应用具有重要意义。
钨及其化合物
钨及其化合物
1. 简介
钨(符号:W)是一种重金属元素,原子序数为74。它是地壳中含量很少的元素之一,但在自然界中主要以矿石的形式存在,如钨矿石和钨酸盐。钨具有高熔点、高密度和良好的耐腐蚀性能,因此被广泛应用于各个领域。
钨及其化合物具有许多重要的应用,包括工业、冶金、电子、化学、医药等领域。本文将深入探讨钨及其化合物的性质、制备方法以及应用领域。
2. 钨的性质
2.1 物理性质
钨是一种银白色金属,具有很高的密度(19.3 g/cm³),仅次于铂和金。它具有很高的熔点(3422 °C)和沸点(5930 °C),使得它在高温环境下表现出优异的稳定性。此外,钨还具有良好的导电和导热性能。
2.2 化学性质
钨是一种非常稳定的元素,不受大多数酸和碱的侵蚀。它可以与氧、硫、氮等元素形成多种化合物。钨的最常见的氧化态是+6,但它也可以形成+4和+5的氧化态。
3. 钨化合物
3.1 氧化钨(WO₃)
氧化钨是一种常见的钨化合物,具有黄色或淡黄色的颜色。它具有很高的稳定性和光学特性,因此被广泛应用于陶瓷、涂料、染料和催化剂等领域。
3.2 钨酸盐
钨酸盐是一类以钨酸根离子(WO₄²⁻)为主要成分的化合物。它们通常具有良好的溶解性和稳定性,在催化剂、电池、材料科学等领域有重要应用。
4. 钨及其化合物的制备方法
4.1 钨的提取
钨通常以矿石形式存在,如黑钨矿(FeWO₄)和白钨矿(CaWO₄)。提取钨的方法包括浮选、重选、浸出等步骤,最终得到钨精矿。然后,通过化学反应和冶炼过程,将钨精矿转化为纯净的钨金属。
4.2 钨化合物的合成
钨冶金(1)
钨的应用
• • • • • • • • • • • • 硬质合金:“工业牙齿”,超过60%的钨消耗量 高速钢:二十几 轧制品: 化工领域:6~8% 电光源/真空电子行业:加热灯丝,共12门类,85种 炼钢添加剂:特钢/镍基/钴基超合金,细化晶粒,提高高温性能 高比重合金:W:93~97,其余为Ni,Cu,Fe,Mo 发汗材料:W-Cu, W-Ag航空器外壳材料/ 核反应堆屏蔽材料 微电子行业:电极布线材料,亚深微米集成电路的优选材料 机电行业:触点材料W-Cu,W-Ag,W-Re 航空航天:陀螺仪 其它
必须处理黑钨矿时,在纯碱中添加约10%左右的烧碱(NaOH)或石 灰石(CaCO3)以抵消CO2的不良影响。 一般而言,处理白钨矿时,苏打用量为理论量的2~3倍;处理黑钨 矿时,苏打用量为理论量的3倍;当处理低品位黑白混合矿 (10~20%W)时,苏打用量为理论量的5倍。
苏打压煮法
苏打压煮工艺,也称为苏打高压浸出 工艺,是当前处理钨矿物原料的主要方法。 既能够处理白钨矿,也适合于处理低 品位白、黑混合钨矿。 其原理是在180~230℃温度下使含钨 矿物原料与苏打(Na2CO3)反应,生成可 溶于水的Na2WO4进入溶液,而Ca、Fe、 Mn等杂质以碳酸盐的形态留在渣中而达 到初步分离的目的。
主要化合物——氧化物
• WO3:密度7.2~7.4g/cm3;m.p.:1470℃;b.p.:1700~2000℃,
钨的性质和用途
钨的性质和用途
钨的性质和用途
(一)钨的性质
钨的熔点为3410℃,沸点约为5900℃,热导率在10~100℃时为174瓦/米·K,在高温下蒸发速度慢、热膨胀系数很小,膨胀系数在0~100℃时,为4.5×10-6·K-1。钨的比电阻约比铜大3倍。电阻率在20℃为10-8欧姆·米。
钨的硬度大、密度高(密度为19.25克/厘米3),高温强度好,电子发射性能亦佳。
钨的机械性能主要决定于它的压力加工状态与热处理过程。在冷状态下钨不能进行压力加工。锻压、轧压、拉丝均需在热状态下进行。钨的可塑性强。一根1公斤重的钨棒,可以拔成长约400公里、直径只有1%毫米的细丝。这种细丝在3000℃高温环境中,仍具有一定强度,而且发光率高,使用寿命长,是制造各种灯泡灯丝的好材料。白炽灯、碘钨灯,乃至世界上最新颖的灯泡、灯管,都用钨丝制造。
常温下钨在空气中稳定,在400-500℃钨开始明显氧化,形成蓝黑色的致密的W03表面保护膜。
常温下钨不易被酸、碱和王水浸蚀,但溶解于氢氟酸和王水的混合液内。
(二) 钨的主要用途
世界上开采出的钨矿,80%用于优质钢的冶炼,15%用于生产硬质钢,5%其他用于其他用途。钨可以制造枪械、火箭推进器的喷嘴、切削金属,是一种用途较广的金属。
1.钨在钢铁中的重要作用
钨是钢的重要合金元素,提高钢的强度,硬度和耐磨性。主要钨钢有高速工具钢,热作模具钢,系列工具、模具钢,军械,涡轮钢,磁钢等。用钨钢制造工具,要比普通钢工具强度高几倍乃至几十倍;用钨钢制造炮筒、枪筒,在连续射击时,即使筒身被弹丸摩擦得滚烫,仍能保持良好的弹性和机械强度。在金属切削机床上,用钨钢做车刀,温度高达1000℃仍能坚硬如故。把含钨3%到15%的钨铬钴合金钢喷镀或堆焊到普
(一)钨的性质钨的熔点为3410℃,沸点约为5900℃,热导率在10~100...
(一)钨的性质
钨的熔点为3410℃,沸点约为5900℃,热导率在10~100℃时为174瓦/米·K,在高温下蒸发速度慢、热膨胀系数很小,膨胀系数在0~100℃时,为4.5×10-6·K-1。
钨的比电阻约比铜大3倍。电阻率在20℃为10-8欧姆·米。
钨的硬度大、密度高(密度为19.25克/厘米3),高温强度好,电子发射性能亦佳。
钨的机械性能主要决定于它的压力加工状态与热处理过程。在冷状态下钨不能进行压力加工。锻压、轧压、拉丝均需在热状态下进行。
常温下钨在空气中稳定,在400-500℃钨开始明显氧化,形成蓝黑色的致密的W03表面保护膜。
常温下钨不易被酸、碱和王水浸蚀,但溶解于氢氟酸和王水的混合液内。
(二)钨的主要用途
钨及其合金广泛应用于电子、电光源工业。用于制造各种照明用灯泡,电子管灯丝使用的是具有抗下垂性能的掺杂钨丝。
掺杂钨丝中添加铼。由含铼量低的钨铼合金丝与含铼量高的钨铼合金丝制造的热电偶,其测温范围极宽(0~2500℃),温度与热电动势之间的线性关系好,测温反应速度快(3秒),价格相对便宜,是在氢气氛中进行测量的较理想的热电偶。
钨丝不仅触发了一场照明工业的革命,同时还由于它的高熔点,在不丧失其机械完整性的前提下,成为电子的一种热离子发射体,比
如作扫描电(子显微)镜和透射电(子显微)镜的电子源。还用于作X射线管的灯丝。在X射线管中,钨丝产生的电子被加速,使之碰撞钨和钨铼合金阳极,再从阳极上发射出X射线。为产生X射线要求钨丝产生的电子束的能量非常之高,因此被电子束碰撞的表面上的斑点非常之热,故在大多数X射线管中使用的是转动阳极。
钨导热系数
钨导热系数
钨导热系数
导热系数是指物质传递热量的能力,通常用W/(m·K)表示。钨是一种
高熔点金属,具有良好的导热性能,其导热系数随温度的变化而变化。
一、钨的基本概述
1.1 钨的性质
钨是一种灰白色金属,具有高密度、高硬度、高融点、高强度和耐腐
蚀等特性。它是地球上最稀有的元素之一,也是最重要的工业金属之一。
1.2 钨的应用领域
由于其特殊的物理和化学性质,钨在许多领域都有广泛应用。例如,
在电子行业中,钨被用作电极材料;在航空航天工业中,它被用于制
造发动机部件和火箭喷嘴;在医学领域中,它被用于制造放射线保护
材料等。
二、钨导热系数的基本知识
2.1 导热系数的定义
导热系数是指单位时间内单位面积上温度梯度方向上传递的热量。在材料科学中,导热系数是一种重要的物理参数,它反映了材料传递热量的能力。
2.2 钨导热系数的测量方法
测量钨导热系数的方法有多种,其中比较常用的是横向热流法和纵向热流法。横向热流法是指将样品放置在两个恒温环境之间,通过测量样品两端的温度差和加热功率来计算导热系数。纵向热流法则是将样品置于一个恒温环境中,通过测量样品表面的温度差和加热功率来计算导热系数。
三、钨导热系数与温度的关系
3.1 钨导热系数随温度变化的特点
钨具有良好的导热性能,但其导热系数随着温度升高而逐渐降低。这是因为随着温度升高,晶格振动增强,原子之间相互作用减弱,从而影响了电子和声子传输过程。
3.2 钨导热系数与温度变化规律
在常温下,钨的导热系数约为174 W/(m·K)。随着温度升高,钨的导热系数逐渐降低。当温度达到3000K时,钨的导热系数约为98
钨的物理性质和化学性质
钨属于元素周期表第Ⅵ族副族,原子的最外层电子排布是5d46s2,氧化价从+2到+6价。致密钨呈钢灰色,粗颗粒钨粉显深灰,直至超细钨粉显黑色,并皆具有金属光泽。其熔点为3410±20℃,密度为19.3g/cm,,沸点为5700±200℃,其熔点是所有金属中最高的。钨的导电性能好,电子逸出功较小。在机械性能方面其硬度和抗拉强度极限都与加工及热处理情况杂质含量有密切关系。
常温下,钨在空气中十分稳定,在400℃轻微氧化,高于500-600℃则迅速氧化生成WO3,不与氢气发生作用,因而其热处理过程可在氢气保护下进行。在氮气中致密钨到2000℃才发生反应。炽热温度下,能与水蒸气作用生成WO2。
常温下,钨在任意浓度的盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸和王水中都是稳定的。80~100℃下只与盐酸,硫酸发生微弱反应,硝酸与王水对它有明显的腐蚀,而
在氢氟酸和王水混合酸中则迅速溶解。常温下钨与碱溶液不发生反应,但在氧
化剂(如KNO3等)存在下高温熔融,则钨与碱剧烈反应生成钨酸盐。
美国用喷雾干燥-流化床技术制备纳米WC粉体,其中间产物纳米金属钨粉体采用氧化钨(WO3)还原法制备。此法先用喷雾干燥技术得到AMT粉体[(NH4)6·(H2W12O10)·4H2O],再将AMT粉体在500℃Ar气氛中热解得到黄色的WO3粉体最后用纯度为99.999%的H2还原得到纳米金属W粉体。当还原温度T<575℃时,得到β-W结构的纳米W粉,平均晶粒度为9nm;当T=575~650℃时,得到份β-W与α-W两种结构共存的纳米W粉体,平均晶粒度为10~15nm;而当T>650℃时,得到α-W结构的纳米W粉体,平均晶粒度为16nm。
钨及其不溶性化合物
性质
钨是稀有高熔点金属,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,不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液。溶于王水以及硝酸和氢氟酸的混合液。高温下能与氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合,但不与氢化合。化合物
主要是钨酸盐,例如Na2WF8,八氟合钨酸钠,写成WF6·2NaF
钨元素化学式
钨元素化学式
1.钨元素的概述
钨(W)是周期表中第六周期的一种化学元素,原子序数为74,属于过渡金属。钨是一种坚硬、高密度、高融点的金属,其基本物理和化学性质使其在工业和科学领域中具有广泛的应用。钨元素在地壳中的丰度约为0.001%,主要存在于钨矿石中。
2.钨元素的化学性质
钨元素的电子结构为[Xe]4f^145d^46s^2,其中5d的电子活动性很高。钨的常见氧化态为+2、+3、+4、+5、+6,在不同氧化态下呈现出不同的化学性质。钨是一种不活泼的金属,耐腐蚀性能良好,能够抵抗大部分酸和碱的侵蚀,但不能抵抗氢氟酸及其它氟化物的腐蚀。在高温下,钨元素的化学性质也会发生变化。
3.钨元素的物理性质
钨元素是一种坚硬、高密度、高融点的金属,具有良好的电导性和热导性,其熔点为3410℃,沸点为5660℃。钨还具有良好的耐磨性和耐紫外线性能,被广泛应用于航空、军事、医学等领域。
4.钨元素的应用
由于钨元素的高密度和高熔点特性,钨合金被广泛用于航空航天、导弹制造、核反应堆、高温炉等领域。此外,钨也用于制造电
极、高速切削刀具、涂层、灯丝、真空电子器件等。钨还是一种重要的合金元素,可以用于改善钢的硬度、均匀性和耐腐蚀性。
5.结论
综上所述,钨是一种非常重要的化学元素,具有广泛的应用价值。其在工业和科学领域中的应用不仅有助于提高生产效率和质量,还可以推动科学技术的不断发展。随着人们对钨元素的认知和研究的深入,相信钨元素在未来的应用领域中会有更加广阔的发展前景。
钨的应用特点及原理 (2)
钨的应用特点及原理
1. 介绍
钨(符号:W)是一种化学元素,属于过渡金属。它的特点在于其高熔点、高密度和良好的电子发射性能。由于这些特点,钨在许多领域具有广泛的应用。本文将介绍钨的应用特点及其原理。
2. 应用特点
钨具有以下几个显著的应用特点:
•高熔点:钨具有非常高的熔点,达到3422°C。这使得钨可以在高温环境下保持其稳定性和原有性能,使其非常适合用于高温工艺和高温设备中。
•高密度:钨具有非常高的密度,为19.3克/立方厘米。这使得钨具有良好的抗辐射能力,在核设备、航天器和高速工具等领域得到广泛应用。
•良好的电子发射性能:钨具有优异的电子发射性能,可以在低电压下产生高电子能量。这使得钨被广泛应用于电子器件、电视显像管和射频管等领域。
3. 应用原理
钨的应用原理主要基于其特殊的物理和化学性质。以下是钨的一些应用原理:•高熔点的应用原理:钨的高熔点使其在高温环境下具有良好的稳定性。这使得钨可以用于制造高温炉、热电偶、高温容器等设备。
•高密度的应用原理:钨的高密度使其具有良好的辐射抗性。在核工程中,钨被用作辐射屏蔽材料,可以有效减少核辐射对人体的危害。
•良好的电子发射性能的应用原理:钨的电子发射能力较好,可以在低电压下产生高能量的电子。这使得钨被广泛应用于电子器件中,如电视显像管、射频管等。
4. 应用领域
钨的应用领域十分广泛,涵盖了许多重要的工业和科学领域。以下是钨常见的应用领域:
•电子器件:钨被广泛应用于电视显像管、射频管、真空断路器等电子器件中,主要是因为其良好的电子发射性能。
•核工程:由于钨具有高密度和辐射抗性,因此在核工程中被用作辐射屏蔽材料和控制材料。
钨的密度是多少
钨的密度是多少
1、概述
钨是稀有金属,也是重要的战略物资,在古代被称为“重石”。1783年被西班牙人德普尔亚命名。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。
2、性质
钨是稀有高熔点金属,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,不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液。溶于王水以及硝酸和氢氟酸的混合液。高温下能与氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合,但不与氢化合。
钨的主要物理性质如下:
元素符号:W
原子序数:74
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(2 8.41)
原子体积:(立方厘米/摩尔) 9.53
相对原子质量:183.85
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
原子体积:9.53 cm3/mol
原子半径:137皮米
外围电子排布:5d46s2
声音在其中的传播速率:(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
钨化学元素符号
钨的化学元素符号是W。
一、钨的性质
钨是一种金属元素,具有高密度、高熔点、高硬度、良好的导电性和导热性等物理性质。钨的化学性质较稳定,常温下不与空气反应,仅在加热时能与氧、氮、氟、氯等非金属发生反应。
1. 高密度:钨的密度为19.35克/立方厘米,是金属元素中仅次于铅的第二高密度金属。
2. 高熔点:钨的熔点为3410℃,是所有金属元素中熔点最高的。
3. 高硬度:钨的硬度较高,摩氏硬度为7-8,仅次于钻石。
4. 良好的导电性和导热性:钨具有良好的导电性和导热性,可用于制造电触头、电极等。
5. 化学性质稳定:钨在常温下不与空气反应,仅在加热时能与氧、氮、氟、氯等非金属发生反应。
二、钨的应用
由于钨具有上述优异的物理和化学性质,使其在工业和科技领域得到了广泛的应用。以下是钨的主要应用领域:
1. 制造灯丝:钨因其高熔点、高耐腐蚀性和良好的导电性而被用于制造灯泡和电子管的灯丝。
2. 制造硬质合金:钨与碳、钴等元素结合可制成硬质合金,广泛用于制造切削工具、钻头、刀具等。
3. 制造高速钢:钨是制造高速钢的重要合金元素之一,可提高钢的强度和硬度。
4. 制造电子器件:钨在电子器件制造中有着广泛的应用,如电子管中的阴极、栅极和灯丝等。
5. 制造高温合金:钨可以显著提高高温合金的强度和蠕变性能,使其在航空航天等领域得到广泛应用。
6. 制造核工业材料:由于钨具有高耐腐蚀性和良好的核性能,被用于制造核反应堆中的结构材料和燃料元件等。
钨的性质和用途
钨的性质和用途
钨属于难熔金属,其熔点高达3410±20℃,是熔点最高的金属,且具有高温强度和硬度在2000~2500℃高温下蒸汽压仍很低。钨密度19.3克/厘米3,为钢的2.5倍,与黄金相当。钨的导电性能好,膨胀系数小,硬度大,弹性模数高,延展性好。钨的耐腐蚀性强,在室温下不与任何浓度的酸和碱起作用;在380~400℃时,三氧化钨开始被氢气还原;在630℃以上,氢气可将二氧化钨还原成金属钨粉。钨与炭及一些含炭气体,在高温下反应生成具有重要工业价值的坚硬、耐磨、难熔的碳化钨。
碳化钨基硬质合金用作切削工具、冲模具、钻井凿岩工具、轧辊、穿甲弹头和抗热耐磨件等;铸造碳化钨用于耐磨件的堆焊、涂层;碳化钨粒制造无齿锯条。钨以碳化钨形态的消费量,约占钨的总消费量的一半以上。
以钨为主要成分的特殊合金有:难熔合金用于燃气涡轮机叶片、火箭喷嘴,导弹、核反应堆部件等;高比重合金用作重型穿甲弹头,导航陀螺仪转子、平街重块以及自动手表的制动器等;钨镍铜等合金用作X-和γ—射线防护屏,放射线物质的容器等;钨铜、钨银等合金是高压高频电触点材料;钨铼合金组成的热电偶可测量温度范围从室温到2835℃。
钨是钢的重要合金元素,他提高钢的强度、硬度和耐磨性。主要钨钢有高速工具钢,热作模具钢,系列工具、模具钢,军械钢,涡轮钢,磁钢等。钨在钢铁小的应用量,约占钨的总消费量的20~30%。
金属钨材包括丝、棒、带、管和薄片等,是重要的电光源材料,电子元件和高温材料,用于各种照明灯具、电子管、X—射—线管,非自耗电极、金属喷镀和热元件等。钨的化合物可作石油化工工业催化剂,纺织、塑料工业阻燃剂、媒染剂、颜料,染料、荧光材料、装饰油漆、固体润滑剂等。
钨钼性质及用途
机的活门、压模热切刀的工作部件、涡轮机叶轮、挖掘设备、犁头的表面涂层。
在航空和火箭技术中,以及要求机器零件,发动机和一些仪器的高热强度的其它部门中,钨和其它给熔金属(如钽、铌、钼、铼)的合金用作热强材料。
触头材料和高比重合金:
用粉末冶金方法制造的钨-铜合金(10%——40%的铜)和钨-银合金,兼有铜和银的良好的导电性、导热性和钨的耐磨性。因此,它成为制造闸刀开关、断路器、点焊电极等的工作部件非常的效的触头材料。成分为90%——95%的钨、1%——6%的镍、1%——4%的铜的高比重合金,以及用铁代铜(—5%)的合金,用于制造陀螺仪的转子、飞机、控制舵的平衡锤、放射性同位素的放射护罩和料筐等。
电真空照明材料:
钨以钨丝、钨带和各种锻造元件用于电子管生产、无线电电子学和X射线技术中。钨是白织灯丝和螺旋丝的最好材料。高的工作温度(2200——2500℃)保证高的发光效率,而小的蒸发速度保证丝的寿命长。钨丝用于制造电子振荡管的直热阴极和栅极,高压整流器的阴极和和各种电子仪器中旁热阴极加热器。用钨做X光管和气体放电管的对阴极和阴极,以及无线电设备的触头和原子氢焊枪电极。钨丝和钨棒作为高温炉(达3000℃)的加热器。钨加热器在氢气气体、惰性气体或真空中工作。
钨的化合物:
钨酸钠用于生产某些类型的漆和颜料,以及纺织工业中用于布疋加重和与硫酸铵和磷酸铵混合来制造耐火布疋和防水布疋。还用于金属钨、钨酸及钨酸盐的制造以及染料、颜料、油墨、电镀等方面。也用作催化剂等。钨酸在纺织工业中是媒染剂与染料和在化学工业中用作制取高辛烷汽油的催化剂。二硫化钨在有机合成中,如在合成汽油的制取中用作固体的润滑剂和催化剂。
钨化学元素表
钨化学元素表
钨是化学元素,原子序数为74,化学符号为W。它是一种过渡金属,属于第6周期的d块元素。钨是一种坚硬、脆性的银灰色金属,具有很高的熔点和沸点。它在自然界中以氧化物的形式存在,主要矿石有白钨矿和黑钨矿。
钨具有很多重要的应用,主要是由于它的高熔点和高密度。钨合金被广泛用于制造高温和高压下的工具和设备,如切削工具、电极、发动机喷嘴等。钨还用于制造灯丝、电子器件和热电偶等。
以下是钨的一些基本化学性质:
- 原子序数:74
- 原子质量:183.84
- 原子半径:139 pm
- 电子排布:[Xe] 4f14 5d4 6s2
- 氧化态:-2、+2、+3、+4、+5、+6
- 电负性:2.36
- 熔点:3422 °C
- 沸点:5555 °C
这是钨的一些基本信息,更详细的信息可以在化学手册或相关化学数据库中找到。
钨的分析化学性质
世上无难事,只要肯攀登
钨的分析化学性质
一、钨在地壳中的分布、赋存状态及钨矿石的分类钨在地壳中的丰度为
1.2 乘以10-4%。已发现的矿物有24 多种,具有工业价值的主要有两种:黑钨矿[(Mn、Fe)WO4]和白钨矿CaWO4。
黑钨矿常呈褐黑色,是钨铁矿FeWO4 和钨锰矿MnWO4 的类质同象混合物。白钨矿常为白色或灰白色,少数为棕色或黄色。在紫外线下发浅蓝色荧光。比重5.8-6.2g/cm3。无磁性。含WO3 理论值为80.5%。含少量MoO3。钨酸钙常出现在石英脉和矽卡岩中,常与石榴石、辉石、角闪石、方解石、磷灰石、石英以及各种硫化矿物共生。
其它含钨的矿物还有:钨华WO3H2O;辉钨矿WS2;钨铅矿PbWO4。
二、钨的分析化学性质
(一)钨的化学性质简述
钨在元素周期表中,属第六周期第ⅥB 族。钨的外层电子结构为5d46S2,其化合价有0、+1、+2、+3、+4、+5、+6 和-1、-2 价等。在化学分析上有重要意义的是+3、+5、+6 价。其中最稳定的是+6 价。
在常温下,盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、王水等都不能溶解钨。加热时,硝
酸和王水能慢慢侵蚀它,而盐酸和硫酸对其作用微弱。硫酸-硫酸铵混合溶剂能使钨迅速溶解。过氧化氢、氢氟酸-硝酸混合酸能溶解钨。
常温下,在无氧化剂存在下,钨不与碱作用。当有氧化剂(如过氧化氢、硫
酸铵等)存在时,钨能溶解于氨水中。熔融苛性碱,特别有硝酸钾、氯酸钾等氧化剂存在时能与钨激烈反应。
(二)钨的沉淀反应
1.钨酸沉淀
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七、鎢
(一)鎢的性質、用途及礦產資源概況
鎢是一種銀白色金屬,硬度大,熔點高(3400±50℃),化性穩定。導電性好,散熱係數低,有抗磁性和耐腐蝕性。鎢可用於煉製高速鎢錳鋼、合金鋼和碳化鎢。
鎢礦床主要分佈在環太平洋地區,以中國之儲量和產量佔世界首位,其次為加拿大(儲量約21.6⨯104t),蘇聯(儲量約16⨯104t),北韓(儲量約11⨯104t)。
(二)鎢的地球化學特徵
鎢在地殼中的平均含量為1.3ppm,化學價是W6+,離子半徑小(0.68Å),主要賦存於酸性岩漿中,與Fe2+,Mn2+和Ca2+等結合形成黑鎢礦(Wolframite,結晶溫度320-240℃)和白鎢礦(Scheelite,結晶溫度300-200℃)。在表生作用中,由於含鎢礦物穩定,常形成砂礦。
(三)鎢的工業礦物及礦石類型
含鎢礦物約15種,有工業價值的僅兩種:
黑鎢礦(Mn,Fe)WO4,含WO3約76%(佔世界鎢產量75%)
白鎢礦CaWO4,含WO3約81%(佔世界鎢產量25%)
此外鎢華(Tungstite,H2WO4),常見於次生氧化帶中,很少富集為礦,但可作用找礦指標。工業上對鎢礦石品位要求含WO3 0.1%以上,其有害雜質為錫、硫、砷、銅、鉬、銻、鉍、鉛等。鎢礦床一般WO3儲量達5000t者為大型,1000-5000t為中型,小於1000t者為小型礦床。
(四)鎢礦床類型及典型礦床實例
原生鎢礦床在成因上與酸性侵入岩有關,常為氣液作用的產物,由成礦條件的不同,礦床分為以下類型:
1. 矽卡岩型白鎢礦礦床
此為鎢礦床主要類型之一,在中國則次於石英脈型黑鎢礦礦床。礦床產於中深-淺成岩漿岩體與碳酸鹽類岩石接觸帶及其附近圍岩中,組成礦物有透輝石、符山石、石榴石、陽起石、綠泥石等,金屬礦物以白鎢礦為主,伴有磁菱鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、毒砂、輝鉬礦、輝鉍礦和黃錫礦等。這類礦床分佈廣泛,規模較大,如中國湖南的柿竹園。加拿大的唐斯頓(Tungsten)鎢礦床儲量達400 104t,平均WO3為1.6%;另南韓的山塘(Sangdong)礦床亦是世界上此類型最大者之一。
湖南柿竹園矽卡岩型鎢錫鉬鉍礦床,出露的岩漿岩分為①主體花崗岩,為主要岩漿活動期產物;②後期花崗岩,呈小岩體或岩墻產出。圍岩為泥質條帶狀灰岩,多期熱液活動造成多次的礦化作用和多種圍岩蝕變,除矽卡岩化外,還有長石化、雲英岩化和螢石化等。
礦石類型分為①大理岩中的錫石,②矽卡岩中的鎢錫礦石,③雲英岩-矽卡岩鎢錫鉬鉍混合礦石,④雲英岩鎢礦石。其中最後一種可能為世界最大的單一白鎢礦礦床,儲量約63萬噸。
2. 石英脈型黑鎢礦礦床
此類礦床在中國華南十分廣泛,品位高,規模大,易選礦,具極重要的工業價值。成因上與淺源花崗岩有關,礦化主要在岩漿活動的最晚期,沿斷裂及節理裂隙充填成礦脈。礦石主要由石英和黑鎢礦組成,後者呈粗大板狀晶體。礦床實例為江西西華山(大庾縣境),西華山花崗岩是一複式岩體(早期侵入為180-160Ma,晚期為160-150Ma),全區礦脈有數百條,其上部伴生礦物以錫石和綠柱石較多,中部含輝鉬礦、輝鉍礦、黃銅礦、毒砂較多,下部含白鎢礦、方解石、方鉛礦較多。
3. 沈積型和沈積變質型鎢礦床
此類礦層的分佈常與黑色頁岩有關,產在不同岩層的接觸帶中,特別是黑色頁岩與大理岩的接觸帶:
礦床發育在火山矽質碳酸鹽岩中,含礦層是矽質灰岩和含石墨的石英岩,鎢礦化常與Ca, Sb, Mo, Fe等金屬硫化物共生。奧地利圍斯堡(Weiselburg)白鎢礦床,江西崗鼓山鎢銅礦床均為此例。
八、錫
(一)錫的性質、用途及礦產資源概況
1. 錫的性質和用途
錫有很強的化學穩定性及防腐性,並易與其他金屬製成合金,如銅和錫的合金稱為青銅,在公元3000多年前就被人類使用。在食品工業中,鍍錫的馬口鐵可作包裝材料;在電子工業中,錫是優良的焊接材料;在顏料工業中作還原劑;在香料和肥料工業中作穩定劑。
2. 錫礦資源概況及生產現狀
全球重要的錫礦床在東南亞(依次為泰國、馬來西亞、印尼、緬甸),其儲量約佔三分之二。其他資源較豐富者為玻利維亞、蘇聯和巴西。全球主要產錫國的總儲量約為1100 104t。若以產量而言,依次為中國、巴西、印尼、馬來西亞和玻利維亞。
(二)錫的地球化學特徵
錫在自然界主要形成Sn4+陽離子,化性具親硫性及親氧性,後者大於前者,故天然多以氧化物(SnO2)形式存在。其離子半徑(0.74Å)與Ti4+(0.64Å)、和Nb5+和Ta5+(同為0.69Å)相近,故錫常以類質同象形式存於含鈮鉭和鈦礦物中。錫在地殼的豐度為2-3ppm,花崗岩中平均含量為3.5-3.6ppm,但與錫礦有關的花崗岩可達16-30ppm。錫多富集在富含揮發組分的偉晶岩熔漿中,在有利的條件下可形成錫石,部分可進入鈮鉭礦物中。錫石甚穩定,風化作用常形成砂錫礦床。
(三)錫的工業礦物及礦石類型
1. 錫的工業礦物、礦石類型
已知含錫礦物的20種,重要的有:
錫石(Cassiterite,SnO2),含Sn 79%;
黝錫礦(Stannite,Cu2FeSnS4),含Sn 27.5%。
根據錫石顆粒的大小,工業上將礦石分為三類:
①微粒浸染狀礦石:顆粒0.001-0.2mm,以0.01-0.1mm最普通,這類礦石
選礦困難。
②細粒浸染狀礦石:顆粒0.1-1mm,需經選礦方能冶煉。
③中粒浸染狀礦石:顆粒1-10mm或更大,可資利用。
2. 工業上對錫礦石的要求
錫礦石需經選礦,獲得Sn含量40-70%的精礦才能冶煉。原生礦床最低的工業品位為0.2-0.4%,含Sn 1-2%以上者為富礦石。錫礦床規模指標是:儲量5000t以上為大型,1000-5000t為中型,1000t以下為小型。
(四)錫礦床類型及典型礦床實例
1. 偉晶岩型錫礦床
花崗偉晶岩中常含有錫石與黃玉、鋰輝石及電氣石等共生,呈不規則巢狀富集,但品位較低,規模小。惟其受風化作用後,是砂錫礦床的來源。
礦床實例為薩伊的馬諾諾(Manono*)-基托托洛礦床(Kitotolo),分屬兩個偉晶岩帶內的兩個礦床,主要的工業礦物有錫石、鈮鐵礦、鉭鐵礦等,三者緊密伴生。
* 註:世界最大之礦化偉晶岩體(5km ×400m ×70m)。
2. 矽卡岩型錫礦床
主要產於花崗岩與碳酸岩鹽接觸的矽卡岩體內,組成礦物有透輝石、石榴石、符山石、陽起石、綠泥石等及少量電氣石、黃玉、螢石和白雲母等。礦石礦物以錫石為主,另有黝錫礦,伴以毒砂、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等。此型礦床在中國、蘇聯和玻利維亞均有分佈,最有名的礦床實例為雲南固舊(現稱個舊)錫礦床,區內岩漿岩為燕山期黑雲母花崗岩,侵入三疊紀灰岩中。最主要錫礦體為矽卡岩型和綠泥石-硫化物型,其次為電氣石-硫化物型和方鉛礦-閃鋅礦型。錫石在礦石中顆粒雖小,但儲量豐富,是一大型錫礦床,佔中國產量60%,自元朝(1280年)以來,估計已出產50 104t以上。
廣西南丹縣的大廠是近代發現的另一個大型錫礦田,僅次於個舊。礦帶長約100 km,寬30 km,屬海西-印支期的一個坳陷帶,經燕山運動使此