ვოლფრამი

ვოლფრამი (ლათ. Wolframium) წარმოადგენს ქიმიურ ელემენტს, რომლის სიმბოლოა W.  მისი ატომური ნომერია 74. ვოლფრამი წარმოადგენს მყარ ნაცრისფერ გარდამავალ მეტალს. მისი ძირითადი  გამოყენების სფეროა ძნელადლღობადი მასალების ტექნოლოგია.

ისტორია

მე-14 მე-16 საუკუნეებში გერმანელმა მეტალურგებმა კალას გამოდნობის დროს აღმოჩინეს, 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  შვედმა მკვლევარმა კ. შეელემ  გამოყო 1781 წელს. მეტალური ვოლფრამი კი პირველად  რამდენიმე წლის შემდეგ ესპანელმა ქიმიკოსებმა,  ძმებმა დ’ელუარებმა  მიიღეს.

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

დღეისათვის აშშ-ში, დიდ ბრიტანეთში და საფრანგეთში ვოლფრამისთვის იყენებენ დასახელებას ”tungsten” (შვედ. tung sten – ”მძიმე ქვა”).

ვოლფრამიტი

გავრცელება

ვოლფრამი ბუნებაში გავრცელებულია მცირე რაოდენობით. იგი ძირითადად გვხვდება დაჟანგული, რთული ნაერთების, მაგალითად  ვოლფრამის ტრიოქსიდის WO₃ სახით, რკინისა და მანგანუმის ან კალციუმის ოქსიდებთან, ზოგჯერ კი - ტყვიის, სპილენძის, თორიუმის და იშვიათმიწათა მეტალების ოქსიდებთან ერთად.

სამრეწველო მნიშვნელობა აქვს ვოლფრამიტს (რკინისა და მანგანუმის ვოლფრამატი nFeWO₄, mMnWO₄, ფერბერიტი და გიუბნერიტი შესაბამისად) და  შეელიტი (კალციუმის ვოლფრამატი CaWO₄).  ვოლფრამიტის შემადგენლობა (%): MnO - 11.70; FeO - 11.85; WO₂ - 76.46 და. ვოლფრამული მინერალები ჩვეულებრივ ჩართულია გრანიტულ ქანებში, რომელშიც ვოლფრამის საშუალო კონცენტრაცია შეადგენს 1-2%.

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

იზოტოპები

ბუნებრივი ვოლფრამი შედგება ხუთი სტაბილური იზოტოპისგან: 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%).

ასევე ცნობილია შემდეგი იზოტოპები:

• ¹⁸²W, ნახევარდაშლის პერიოდია T1/2 > 8.3×10¹⁸ წელი
• ¹⁸³W, ნახევარდაშლის პერიოდი T1/2 > 29×10¹⁸ წელი
• ¹⁸⁴W, ნახევარდაშლის პერიოდი T1/2 > 13×10¹⁸ წელი
• ¹⁸⁶W, ნახევარდაშლის პერიოდი T1/2 > 27×10¹⁸ წელი

ფიზიკური თვისებები

 ვოლფრამის კაბიდის საიუველირო რგოლი

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

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

ქიმიური თვისებები

ვოლფრამი ამჟღავნებს დაჟანგულობის ხარისხს +2-დან +6-მდე. მშრალი ჰაერის ატმოსფეროში ვოლფრამი მდგრადია 400°C-მდე, ხოლო შემდგომი გაცხელებით წარმოიქმნება ვოლფრამის ტრიოქსიდი WO₃.

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

სხვა ჰალოგენებთან წარმოიქმნება ვოლფრამის უმაღლესი ქლორიდი WCl₆ და ბრომიდი WBr₆. ასევე მიღებულია მდგრადი ჰალოგენიდები WHal₅.

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

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

W + H₂O + 3 Cl₂ → WOCl₄ + 2 HCl

ვოლფრამის ურთიერთქმედებით გოგირდის ორთქლთან ან გოგირდწყალბადთან H₂S 400°C-ზე წარმოიქმნება დისულფიდი WS₂.

ვოლფრამის გაცხელებით 1400-1500°C-ზე აზოტის თანაობისას მიიღება ვოლფრამის ნიტრიდი WN₂.

სინთეზირებულია ვოლფრამის კარბიდი WC, დისილიციდი WSi₂ და ვოლფრამის პენტაბორიდი W₂B₅.

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

ვოლფრამის ოქსიდისათვის WO₂ დამახასიათებელია მჟავური თვისებები. მას შეესაბამება სუსტი ვოლფრამმჟავა WO₂·H₂O (H₂WO₄). მისი მარილებია  ვოლფრამატები (Na₂WO₄, CaWO₄, CdWO₄).

ცნობილია მაღალმოლეკულური პოლივოლფრამატები (იზოპოლივოლფრამატები, ჰეტეროპოლივოლფრამატები), რომელთა ანიონები შეიცავენ ერთმანეთთან დაკავშირებულ დაჯგუფებებს WO₂.

მიღება

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

ვოლფრამის მიღების პროცესი გადის ვოლფრამის ტრიოქსიდის WO₃ გამოყოფის სტადიას მადნის კონცენტრატებიდან მისი შემდგომი აღდგენით წყალბადით მეტალურ ფხვნილისებრ ვოლფრამამდე 700°C ტემპერატურაზე. ვოლფრამის მაღალი ლღობის ტემპერატურის გამო იყენებენ ფხვნილოვანი მეტალურგიულ მეთოდებს. კერძოდ, მიღებულ ფხვნილს წნეხენ, შეაცხობენ 1200 - 1300°C-ზე წყალბადის ატმოსფეროში და  შემდეგ ატარებენ ელექტრულ დენს, რის შედეგადაც მეტალი ცხელდება  3000°C-მდე, რომლის დროსაც მიმდინარეობს საბოლოო შეცხობა მონოლითურ მასალამდე.

 გამოყენება

მეტალური ვოლფრამი ძნელადლღობადი და  ელასტიკურია.  ამის გამო იგი შეუცვლელი  მასალაა ვარვარების ძაფების დასამზადებლად გამანათებელ მოწყობილობებში თუ კინესკოპებში და სხვა ვაკუუმ მილაკებში.

ვოლფრამის მაღალი სიმკვრივის წყალობით ის გამოიყენება საარტილერიო ჭურვებში, ტყვიებში და მაღალსიჩქარიან როტორებში საპირწონედ,  გიროსკოპებში ბალისტიკური რაკეტების ფრენის სტაბიიზაციისათვის.

ვოლფრამი გამოიყენება ელექტროდების სახით არგონო-რკალური შედუღებისათვის.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით