Вольфрам , или вольфрам , [9] [10] — это химический элемент с символом W и атомным номером 74. Вольфрам — это редкий металл , встречающийся в природе на Земле почти исключительно в виде соединений с другими элементами. Он был идентифицирован как новый элемент в 1781 году и впервые выделен как металл в 1783 году. Его важные руды включают шеелит и вольфрамит , последний дал элементу свое альтернативное название.
Свободный элемент примечателен своей устойчивостью, особенно тем фактом, что он имеет самую высокую температуру плавления из всех известных элементов, за исключением углерода (который возгоняется при нормальном давлении), плавясь при 3410 ° C (6170 ° F; 3680 K). Он также имеет самую высокую температуру кипения - 5 930 ° C (10 710 ° F, 6 200 K). [11] Его плотность составляет 19,30 грамма на кубический сантиметр, [12] сравнима с плотностью урана и золота и намного выше (примерно в 1,7 раза), чем у свинца . [13] Поликристаллический вольфрам по своей природе хрупкий [14] [15] и твердыйматериала (в стандартных условиях, в разобранном виде), что затрудняет работу . Однако чистый монокристаллический вольфрам более пластичен и может резаться ножовкой из твердой стали . [16]
Вольфрам встречается во многих сплавах, которые имеют множество применений, включая нити накаливания ламп накаливания, рентгеновские трубки , электроды для дуговой сварки вольфрамовым электродом , суперсплавы и радиационную защиту . Твердость и высокая плотность вольфрама делают его пригодным для использования в военных снарядах проникающего действия . Соединения вольфрама часто используются в качестве промышленных катализаторов .
Вольфрам является единственным металлом в третьем переходном ряду, который, как известно, встречается в биомолекулах , будучи обнаруженным в нескольких видах бактерий и архей . Однако вольфрам препятствует метаболизму молибдена и меди и несколько токсичен для большинства форм жизни животных. [17] [18]
В необработанном виде вольфрам представляет собой твердый серо-стальной металл , который часто бывает хрупким и трудным в обработке . Если сделать его очень чистым, вольфрам сохраняет свою твердость (которая превышает твердость многих сталей) и становится достаточно ковким , чтобы его можно было легко обрабатывать. [16] Он обрабатывается ковкой , волочением или экструдированием , но чаще всего формируется путем спекания .
Из всех металлов в чистом виде вольфрам имеет самую высокую температуру плавления (3422 °C, 6192 °F), самое низкое давление паров (при температуре выше 1650 °C, 3000 °F) и самую высокую прочность на разрыв . [19] Хотя углерод остается твердым при более высоких температурах, чем вольфрам, углерод возгоняется при атмосферном давлении , а не плавится, поэтому он не имеет температуры плавления. Вольфрам имеет самый низкий коэффициент теплового расширения среди всех чистых металлов. Низкое тепловое расширение, высокая температура плавления и прочность на растяжение вольфрама обусловлены сильными металлическими связями .образуется между атомами вольфрама 5d-электронами. [20] Легирование небольшого количества вольфрама сталью значительно увеличивает ее ударную вязкость . [13]