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鎢   74W
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外觀
灰白色,有光澤
概況
名稱·符號·序數 鎢(Tungsten)·W·74
元素類別 過渡金屬
·週期· 6·6·d
標準原子質量 183.84
電子排布

[Xe] 4f14 5d4 6s2[1]
2, 8, 18, 32, 12, 2

鎢的电子層(2, 8, 18, 32, 12, 2)
歷史
發現 托尔贝恩·伯格曼(1781年)
分離 Juan José ElhuyarFausto Elhuyar(1783年)
物理性質
物態 固體
密度 (接近室温
19.25 g·cm−3
熔點時液體密度 17.6 g·cm−3
熔點 3695 K,3422 °C,6192 °F
沸點 5828 K,5555 °C,10031 °F
熔化熱 35.3 kJ·mol−1
汽化熱 806.7 kJ·mol−1
比熱容 24.27 J·mol−1·K−1

蒸汽壓

壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 3477 3773 4137 4579 5127 5823
原子性質
氧化態 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, −1, −2
(微酸性氧化物)
電負性 2.36(鲍林标度)
電離能

第一:770 kJ·mol−1

第二:1700 kJ·mol−1
原子半徑 139 pm
共價半徑 162±7 pm
雜項
晶體結構

體心立方

鎢具有體心立方晶體結構
磁序 順磁性[2]
電阻率 (20 °C)52.8 n Ω·m
熱導率 173 W·m−1·K−1
膨脹係數 (25 °C)4.5 µm·m−1·K−1
楊氏模量 411 GPa
剪切模量 161 GPa
體積模量 310 GPa
泊松比 0.28
莫氏硬度 7.5
維氏硬度 3430 MPa
布氏硬度 2570 MPa
CAS號 7440-33-7
最穩定同位素

主条目:鎢的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
180W 0.12% 1.8×1018 α 2.516 176Hf
181W 人造 121.2天 ε 0.188 181Ta
182W 26.50% >1.7×1020 α 1.772 178Hf
183W 14.31% >8×1019 α 1.680 179Hf
184W 30.64% >1.8×1020 α 1.123 180Hf
185W 人造 75.1天 β 0.433 185Re
186W 28.43% >4.1×1018 α 1.656 182Hf
ββ - 186Os

是一種化学元素化学符号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,它的许多化合物和合金也有很多其它用途(最常见的有灯泡的鎢丝,在X射线管中以及高温合金)。

符号“W”及中文“钨”的来源都来自德文Wolfram

最近發現鎢的最穩定的三種同位素都有輕微的放射性

主要特征[编辑]

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。在空气裡它的表面會形成一层保护性氧化物,但是在高温下会完全氧化。在裡加入少量钨可以大為增高钢的硬度。

应用[编辑]

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,所以常用於航空和高温環境,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)。
  • 子弹中使用钨来取代
  • 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。
  • 由于钨的漲性和硅酸硼玻璃类似,所以人們用它進行玻璃/金属密封
  • 钨与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
  • 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,因為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,钨常用在荧光粉中。在核物理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[编辑]

1781年卡尔·威廉·舍勒使用钨矿制作了一种新的,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。同年他们使用还原钨酸获得了钨,因此他们被公认为钨的发现者[3][4]

生理作用[编辑]

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[编辑]

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[编辑]

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[5]。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[编辑]

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。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, T1/2 > 8.3 年,184W, T1/2 > 29 年, 185W, T1/2 > 13 年, 186W, T1/2 > 27 年[6]。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。

参考[编辑]

  1. ^ Why does Tungsten not 'Kick' up an electron from the s sublevel ?. [2008-06-15]. 
  2. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  3. ^ http://www.itia.info/FileLib/ITIA_Newsletter_June05.pdf
  4. ^ http://www.itia.info/FileLib/ITIA_Newsletter_December05.pdf
  5. ^ Emsley, John. The Elements 3rd edition. 2000. 
  6. ^ National Nuclear Data Center table of nuclides, http://www.nndc.bnl.gov/chart/