钨

鎢
74W
鉬 ↑ 鎢 ↓ 钅喜 元素周期表 鉭 ← 鎢 → 錸
外观
灰白色，有光澤
概况
名称 · 符号 · 序数	鎢 · W · 74
元素类别	過渡金屬
族 · 週期 · 区	6 · 6 · d
标准原子质量	183.84
电子排布	[Xe] 4f14 5d4 6s2 2, 8, 18, 32, 12, 2
历史
发现	托尔贝恩·伯格曼（1781年）
首次得到单质	Juan José Elhuyar和Fausto Elhuyar（1783年）
物理性质
状态	固體
密度（接近室温）	19.25 g·cm−3
熔点时液体密度	17.6 g·cm−3
熔点	3695 K，3422 °C，6192 °F
沸点	5828 K，5555 °C，10031 °F
临界点	13892 K， MPa
熔化热	35.3 kJ·mol−1
汽化热	806.7 kJ·mol−1
比热容	24.27 J·mol−1·K−1
蒸汽压
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 于 T (K) 3477 3773 4137 4579 5127 5823
原子性质
氧化态	6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, −1, −2 （微酸性氧化物）
电负性	2.36（鲍林标度）
电离能	第一：770 kJ·mol−1
	第二：1700 kJ·mol−1
原子半径	139 pm
共价半径	162±7 pm
杂项
晶体结构	體心立方
磁序	順磁性
电阻率	（20 °C）52.8 nΩ·m
热导率	173 W·m−1·K−1
膨胀系数	（25 °C）4.5 µm·m−1·K−1
杨氏模量	411 GPa
剪切模量	161 GPa
体积模量	310 GPa
泊松比	0.28
莫氏硬度	7.5
维氏硬度	3430 MPa
布氏硬度	2570 MPa
CAS号	7440-33-7
最稳定同位素
主条目：鎢的同位素
同位素 丰度 半衰期 DM DE（MeV） DP 180W 0.12% 1.8×1018年 α 2.516 176Hf 181W 人造 121.2天 ε 0.188 181Ta 182W 26.50% >1.7×1020年 α 1.772 178Hf 183W 14.31% >8×1019年 α 1.680 179Hf 184W 30.64% >1.8×1020年 α 1.123 180Hf 185W 人造 75.1天 β− 0.433 185Re 186W 28.43% >4.1×1018年 α 1.656 182Hf β−β− - 186Os

钨是一種化学元素，化学符号是W，原子序数是74，是非常硬、钢灰色至白色的过渡金属。含有钨的矿物有黑钨矿和白钨矿等。钨的物理特征非常强，尤其是熔点非常高，是所有非合金金属中最高的。纯钨主要用在电器和电子设备，其许多化合物和合金也用在许多其它应用（最常见的有灯泡的灯丝，在X射线管中以及在高温合金中也有钨使用）。

中文“钨”及符号“W”的来源均来自德语Wolfram。

最近發現鎢的最穩定的三種同位素都有輕微放射性。

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）。钨的加工手段有锻造、拉伸和冲击。在所有金属中钨的熔点最高，为3415℃，蒸汽压最低，在抗张强度最高（1650℃时）。防腐性能非常好，大多数无机酸对其侵蚀很小。在空气里其表面形成一层保护性氧化物，但是在高温下会完全氧化。钢裡加入少量钨可以大大地增高钢的硬度。

应用

钨的应用非常广，最常见的是以碳化钨（WC）的形式使用在硬质合金。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。钨可以被拉成很细的丝，而且熔点非常高。其它应用包括：

• 由于钨的熔点非常高，常用於航天和高温应用，比如电子、加热、焊接，比如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、散热片和高密度应用如压重、平衡重物、船和飞机的压重等。
• 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）。
• 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。
• 由于钨的热胀性与硅酸硼玻璃类似，它被用来做玻璃/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。
• 在放射性医学中钨被用作屏蔽物质。运输氟脱氧葡萄糖一般用钨容器，由于氟脱氧葡萄糖中的高能氟-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年卡尔·威廉·舍勒使用钨矿制作了一种新的酸，他提出通过还原钨酸可能可以获得一种新的金属。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，但是至今为止没有有说服力的证明。

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羅拉多州、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，WO₃，它可以在碱性的水中溶化形成WO₄²⁻。

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¹⁸⁰W，其半衰期为1.8×10¹⁸年，其它同位素没有被观测到自然衰变，強迫退化的半衰期： ¹⁸²W, T_1/2 > 8.3 年，¹⁸⁴W, T_1/2 > 29 年， ¹⁸⁵W, T_1/2 > 13 年， ¹⁸⁶W, 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¹⁸⁰W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¹⁸¹W，其半衰期为121.2天，¹⁸⁵W的半衰期为75.1天，¹⁸⁸W的半衰期为69.4天，¹⁷⁸W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。

外部链接

• 洛斯阿拉莫斯国家实验室
• EnvironmentalChemistry.com —— 钨（英文）