ვოლფრამი

ვოლფრამი (ლათ. Wolframium) წარმოადგენს ქიმიურ ელემენტს, რომლის სიმბოლოა W და ატომური ნომერი 74. მყარი ნაცრისფერი გარდამავალი მეტალი. მათავარი გამოყენება - როგორც საფუძველი ძნელადლღობადი მასალებისა მეტალურგიაში. უკიდურესად ძნელადლღობადი, სტანდარტულ პირობებში ქიმიურად მდგრადია.

ისტორია და დასახელების წარმოშობა

მე-14 მე-16 საუკუნეებში გერმანელი მეტალურგები კალას გამოდნობის დროს წააწყდნენ იმას, რომ მთელ რიგ შემთხვევებში კალას მადნის ნახშირთან შეცხობისას კალას დიდი ნაწილი რჩებოდა ქაფისებური წიდის მდგომარეობაში. მოგვიანებით ეს ახსნილ იქნა კალას მადანში SnO₂ (კასიტერიტში) ვოლფრამიტის OsO₄(Fe,Mn)WO₄ მინარევის არსებობით. ვოლფრამის ოქსიდი WO₂ პირველად იქნა გამოყოფილი 1781 წელს შვედი მკვლევარის კ. შეელეს მიერ. მეტალური ვოლფრამი მიღებულ იქნა რამოდენიმე წლის შემდეგ ესპანელი ქიმიკოსების - ძმები დ’ელუარების (братья д'Элуяр) მიერ.

დასახელება Wolframium ელემენტმა მიიღო მინერალიდან ვოლფრამიტი, რომელიც ცნობილი იყო ჯერ კიდევ XVI საუკუნეში სახელით ”მგლის ქაფი” - «Spuma lupi» ლათინურად ან «Wolf Rahm» გერმანულად. დასახელება იმასთან იყო დაკავშირებული, რომ ვოლფრაამი კალას მადნის თანმხლები პროდუქტია და ხელს უშლიდა კალას გამოდნობას, გადაყავდა რა ის შლაკების ქაფში (წიდების)(”შთანთქვას კალას, როგორც მგელი ცხვარს”).

თანამედროვე დროში აშშ, დიდი ბრითანეთი და საფრანგეთი ვოლფრამისთვის იყენებენ დასახელებას ”tungsten” (შვედ. tung sten – ”მძიმე ქვა”).

ბუნებაში არსებობა

ვოლფრამი ბუნებაში გავრცელებულია მცირე რაოდენობით, ბუნებაში ის ძირითადად გვხვდება დაჟანგული, რთული ნაერთების სახით, წარმოიქმნება ვოლფრამის ტრიოქსიდი - WO₂ რკინისა და მანგანუმის ან კალციუმის ოქსიდებთან, ზოგჯერ კი - ტყვიის, სპილენძის, თორიუმის და იშვიათ მიწათა მეტალების ოქსიდებთან. აქედან სამრეწველო მნიშვნელობა აქვს ვოლფრამიტს (რკინისა და მანგანუმის ვოლფრამატი nFeWO₄ * mMnWO₄ – შესაბამისად, ფერბერიტი და გიუბნერიტი ), ვოლფრამიტის შემადგენლობა (%): MnO – 11.70; FeO – 11.85; WO₂ – 76.46 და შეელიტი (კალციუმის ვოლფრამატი Ca WO₄). ვოლფრამული მინერალები ჩვეულებრივ ჩართულია გრანიტულ ქანებში, ასე რომ ვოლფრამის საშუალო კონცენტრაცია შეადგენს 1-2%.

მისი შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს 1.3 ×10−⁴% მასით, ხოლო ზღვის წყლებში მისი შემცველობაა 0.0001მგ/ლ.

ფიზიკური თვისებები

ვოლფრამი არის ღია-ნაცრისფერი მეტალი, რომელსაც გააჩნია ყველაზე მაღალი ლღობისა და დუღილის ტემპერატურები. ლღობის ტემპერატურაა 3380°C (ყველაზე ცეცხლგამძლე მეტალი), დუღილის ტემპერატურაა 5900-6000°C, სიმკვრივე 19.3კგ/დმ³.

ვოლფრამის კრისტალური მესერი მოცულობით კუბური ცენტრირებულია, а = 0,31589 ნმ (a-მოდიფიკაცია).

ქიმიური თვისებები

ვოლფრამი ამჟღავნებს დაჟანგულობის ხარისხ +2-დან +6-მდე (ვალენტობა II - IV).

მშრალი ჰაერის ატმოსფეროში ვოლფრამო მდგრადია 400°C-მდე, ხოლო შემდგომი გაცხელებით წარმოიქმნება ვოლფრამის ტრიოქსიდი WO₂.

ოთახის ტემპერატურაზე ურთიერთქმედებს, მხოლოდ ფთორთან. 300-400°C-ზე ფთორთან ურთიერთქმედებისას ვოლფრამი წარმოაქმნის WF₆.

არსებობენ აგრეთვე გაცხელებისას წარმოქმნილი ვოლფრამის უმაღლესი ქლორიდი (WCl₆) და (WBr₆) ბრომიდი.

მიღებულია მდგრადი ჰალოგენიდები WHal₅. მდგრადი იოდიდები ჟანგვის ხარისხით +5 და +6 მიღებული არ არის.

ოქსიჰალოგენიდებს WOHal₄ (Hal = F, Cl, Br) ღებულობენ ვოლფრამის ურთიერთქმედებით ჰალოგენებთან, გაცხელების პირობებში წყლის ორთქლის თანაობისას.

W + H₂O + 3Cl₂ → WOCl₄ + 2HCl.

ვოლფრამის ურთიერთქმედებით გოგირდის ორთქლთან ან გოგირდწყალბადთან H₂S 400°C ტემპერატურაზე წარმოიქმნება დისულფიდი WS₂. ვოლფრამის გაცხელებით 1400-1500°C-ზე აზოტის თანაობისას ღებულობენ ვოლფრამის ნიტრიდს WN₂. სინთეზირებულია ვოლფრამის კარბიდი WC და მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე არსებული კარბიდი W₂C, დისილიციდი WSi₂ და ვოლფრამის პენტაბორიდი W₂B₅.

ვოლფრამი არ ურთიერთქმედებს მინერალურ მჟავებთან. ხსნარში მის გადასაყვანად იყენებენ აზოტმჯავისა და ფთორწყალბადმაჟავის ნარევს ან ელექტროქიმიურ პროცესებს.

ვოლფრამის ოქსიდისათვის WO₂ დამახასიათებელია მჟავური თვისებები. მას შეესაბამება სუსტი ვოლფრამმჟავა WO₂•H₂O (H₂WO₄). მისი მარილები - ვოლფრამატები (Na₂WO₄, CaWO₄, CdWO₄). ცნობილია მარალმოლეკულური პოლივოლფრამატები (იზოპოლივოლფრამატები, ჰეტეროპოლივოლფრამატები), რომელთა ანიონები შეიცავენ ერთმანეთთან დაკავშირებულ დაჯგუფებებს WO₂.

იზოტოპები

ბუნებრივი ვოლფრამი შედგება ხუთი სტაბილური იზოტოპისაგან: ¹⁸⁹W, რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია (1.8 ± 0.2)×10¹⁸ წელი (0.135.% მასით), ¹⁸²W (26.41%), ¹⁸³W (14.4%), ¹⁸⁴W (30.64%) და ¹⁸⁶W (28.41%).

¹⁸²W, რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია, T₁/₂ > 8.3×10¹⁸ წელი

¹⁸³W, რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია, T₁/₂ > 29×10¹⁸ წელი

¹⁸⁴W, რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია, T₁/₂ > 13×10¹⁸ წელი

¹⁸⁶W, რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია, T₁/₂ > 27×10¹⁸ წელი

მიღება

ვოლფრამის ადგილმდებარეობა ნაპოვნია ბოლივიაში, ჩინეთში (რომელიც უზრუნველყოფს მსოფლიო წარმოების 75%), პორტუგალიაში, რუსეთში, აშშ-ში და სამხრეთ კორეაში.

ვოლფრამის მიღების პროცესი გადის ვოლფრამის ტრიოქსიდის WO₂ გამოყოფის სტადიას მადნის კონცენტრატებიდან მისი შემდგომი აღდგენით წყალბადით მეტალურ ფხვნილისებრ ვოლფრამამდე 700°C ტემპერატურაზე. ვოლფრამის მაღალი ლღობის ტემპერატურის გამო იყენებენ ფხვნილისებური მეტალურგიის მეთოდებს: მიღებულ ფხვნილს პრესავენ, შეცხობა ხდება წყალბადის ატმოსფეროში 1200 - 1300°C ტემპერატურაზე, შემდეგ მასში გაატარებენ ელექტრულ დენს. მეტალს აცხელებენ 3000°C-მდე, ამ დროს მიმდინარეობს შეცხობა მონოლითურ მასალაში.

გამოყენება

მეტალური ვოლფრამი ძნელადლღობადობა და ელასტიურობა ქმნიან მას შეუცვლელს ვარვარების ძაფების დასამზადებლად გამანათებელ მოწყობილობებში, ასევე კონოსკოპებში და სხვა ვაკუუმ ტრუბებში.

ვოლფრამის მაღალი სიმკვრივის წყალობით ის გამოიყენება საპირწონედ, საარტილერიო ჭურბევში, ტყვიებში და მაღალსიჩქარიან როტორებში გიროსკოპებში ბალისტიკური რაკეტების ფრენის სტაბილიზაციისათვის (180 . 000-მდე ბრ / წთ).

ვოლფრამი გამოიყენება ელექტროდების სახით არგონო-რკალური შედუღებისათვის.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით