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74W




𨭎
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

鎢的電子層(2, 8, 18, 32, 12, 2)
歷史
發現 托爾貝恩·伯格曼(1781年)
分離 Juan José ElhuyarFausto Elhuyar(1783年)
物理性質
物態 固體
密度 (接近室溫
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(鮑林標度)
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

主條目: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

是一種化學元素化學符號W原子序數是74,是非常硬、鋼灰色至白色的過渡金屬。含有鎢的礦物有黑鎢礦白鎢礦等。鎢的物理特徵非常強,尤其是熔點非常高,是所有非合金金屬中最高的。純鎢主要用在電器和電子設備,它的許多化合物和合金也有很多其它用途(最常見的有燈泡的鎢絲,在X射線管中以及高溫合金)。

符號「W」及中文「鎢」的來源都來自德文Wolfram

最近發現鎢的最穩定的三種同位素都有輕微的放射性

主要特徵[編輯]

純鎢是鋼灰色至錫白色的堅硬金屬,非常純的鎢可以拉鋸鋸開(純鎢很脆,不易加工)。鎢的加工方法有鍛造、拉伸和衝擊。在所有金屬中鎢的熔點最高(3415)蒸汽壓最低,在抗張強度最高(1650℃時)。鎢的防腐性能非常好,大多數無機酸對其的侵蝕都很細。在空氣里它的表面會形成一層保護性氧化物,但是在高溫下會完全氧化。在裡加入少量鎢可以大為增高鋼的硬度。

應用[編輯]

鎢的應用非常廣泛,最常見的是碳化鎢(WC)硬質合金。這樣的硬質合金用在金屬加工、採礦、採油和建築工業中作為耐用金屬。此外在電燈泡和真空管中鎢絲的應用也很廣。鎢還常用作電極。鎢可以拉成很細的絲,而且熔點非常高。它的其它應用包括:

  • 由於鎢的熔點非常高,所以常用於航空和高溫環境,例如電子、加熱和焊接(E.G. 鎢極氣體保護電弧焊)。
  • 鎢非常堅硬,非常緊密,因此製作重金屬合金非常理想,這樣的合金用在裝甲、散熱片和高密度的應用上例如壓重物、平衡重物、船和飛機的壓重物等。
  • 由於鎢非常緊密,飛鏢往往含80%至97%的鎢。
  • 高速鋼含鎢,有時含18%的鎢。
  • 製造渦輪機片、耐用部分和保護層的高溫合金含鎢(哈氏合金鎢鉻鈷合金等)。
  • 子彈中使用鎢來取代
  • 鎢的化合物被用作催化劑、無機顏色。二硫化鎢是高溫潤滑劑,它在500 °C依然穩定。
  • 由於鎢的漲性和矽酸硼玻璃類似,所以人們它用進行玻璃/金屬密封
  • 鎢與的合金被用來製作重合金,這樣的重合金用在動能彈中取代貧鈾
  • 集成電路中鎢是前路之間的連接物。在二氧化矽絕緣體中侵蝕接觸孔,注入鎢,磨平來連接三極體。典型的接觸孔可以小到65奈米。
  • 碳化鎢是最硬的物質之一,被用在機器工具和磨料中。碳化鎢是磨具和轉具中最常見的材料,往往也是最好的材料。
  • 在放射醫學中鎢是屏蔽物質。運輸氟脫氧葡萄糖一般用鎢容器,因為氟脫氧葡萄糖中的高能量令氟-18鉛容器無法使用。

其它:氧化鎢被用在陶瓷釉中,鎢常用在熒光粉中。在核物理核醫學中鎢晶體被用作閃爍探測器。鎢被用作X射線目標和在電子爐中作為加熱器。含鎢的鹽被用在化學和皮革工業中。青銅色的氧化鎢被用在繪畫中。由於它的低敏感性碳化鎢被用作首飾,此外由於它非常硬它不會像其它擦光的金屬被劃痕。有些樂器的鉉使用鎢絲。

歷史[編輯]

1781年卡爾·威廉·舍勒使用鎢礦製作了一種新的,他提出通過還原鎢酸可能可以獲得一種新的金屬。1783年胡塞·德盧亞爾浮士圖·德盧亞爾兄弟發現從黑鎢礦可以獲得同樣的酸。同年他們使用還原鎢酸獲得了鎢,因此他們被公認為鎢的發現者[3][4]

生理作用[編輯]

還原酶使用鎢蝶呤

雖然有人懷疑鎢會導致白血病,但是至今為止沒有有說服力的證明。

來源[編輯]

黑鎢礦、白鎢礦、鎢鐵礦等礦物含鎢。重要的鎢礦位於玻利維亞美國加利福尼亞州科羅拉多州中國葡萄牙俄羅斯以及韓國。中國出產全世界鎢的75%。通過使用碳還原鎢的氧化物獲得純的金屬。

全世界鎢的貯藏總量估計為700萬噸,其中約30%是黑鎢礦,70%是白鎢礦。但是目前大多數這些礦藏無法經濟性地開採。按照目前的消耗量這些礦藏只夠使用約140年。另一個獲得鎢的方法是回收。回收的鎢比鎢礦含量高,事實上非常有利潤。

化合物[編輯]

鎢最常見的氧化態是+6價,但它也有-1至+6之間的氧化狀態[5]。最常見的氧化物是黃色的三氧化鎢,WO3,它可以在鹼性的水中溶化形成WO42−

同位素[編輯]

自然界里出現的有五種鎢的同位素,它們的半衰期均非常長,因此可以被看作是穩定同位素。所有這些同位素均可以通過α衰變蛻化為。至今為止能夠測量到的半衰期是180W,其半衰期為1.8×1018年,其它同位素沒有被觀測到自然衰變,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]。至今為止它們的半衰期僅是理論值。平均每年在一克180W中發生兩次α衰變。

鎢目前有27種人造放射性同位素,其中最穩定的是181W,其半衰期為121.2天,185W的半衰期為75.1天,188W的半衰期為69.4天,178W的半衰期為21.6天。其它放射性同位素的半衰期均在24小時以下,其中大多數少於8分鐘。

參考[編輯]

  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/