Вольфрам радиоактивен или нет

Описание.
Вольфрам (лат. Wolframium), химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, атомный номер 74, атомная масса 183,85. Светло-серый металл, наиболее тугоплавкий из металлов (t_пл 3380 o С), плотность 19,3 г/см 3 (тяжелый металл). На воздухе при обычной температуре устойчив.
Впервые выделен в 1781 году в виде вольфрамового ангидрида (или трехокиси вольфрама — WO₃) шведским химиком Карлом Шееле (Carl Wilhelm Scheele, 1742-1786) из минерала тунгстен, впоследствие названным его именем (по-шведски tung sten — тяжелый камень. Это название вольфрам до сих пор сохраняет в ряде языков, например в английском), а в 1783 году испанцы братья д’Элуяр (Juan Jose D’Elhuyar и Fausto D’Elhuyar) впервые получили сам металл — вольфрам. Свое название он получил от известного с давних пор минерала вольфрамита. Подробнее — см. книгу проф. Химического факультета МГУ Н.А. Фигуровского "Открытие элементов и происхождение их названий".
Вольфрам широко применяется в современной технике как в виде чистого металла (в электротехнике — нити ламп накаливания, в радиоэлектронике — катоды и аноды электронных приборов), так и в виде износоустойчивых и жаропрочных сплавов (победит, стеллит и т.д.). Вольфрам применяется также в металлургии для легирования (придания специальных свойств) стали. Некоторые химические соединения вольфрама применяются в лакокрасочной и текстильной промышленности, как катализаторы в органическом синтезе, в составе твердых смазок для деталей трения и т.п.

Источники.
Вольфрам мало распространен в природе. Его содержание по массе в земной коре (так называемый "кларк") составляет 1.3х10 -4 % (57-е место среди химических элементов). В свободном состоянии не встречается, а образует собственные минералы, главными из которых являются шеелит (тот самый "тунгстен", переименованный в честь Шееле) — CaWO₄ и вольфрамит — (Fe,Mn)WO₄. В подземные воды вольфрам попадает и мигрирует либо в виде вольфрамат-иона WO₄ 2- , либо в виде разнообразных комплексных соединений. Максимальная его концентрация в природных маломинерализованных подземных водах составляет сотые доли мг/л. Вольфрам может попадать в воду и со стоками металлургических и химических производств.

Влияние на качество воды.
Нам не удалось обнаружить сколько-нибудь существенной информации о влиянии вольфрама на качество воды. Очевидно, что в природных водах вольфрам встречается очень редко и в незначительных количествах, поэтому предельно допустимую концентрацию (ПДК) вольфрама в воде ни ВОЗ, ни США, ни ЕС не нормируют. Российскими нормами для питьевой воды ПДК установлена на уровне 0.05 мг/л.

Пути поступления в организм.
Вероятность поступления вольфрама в организм с водой или пищей представляется незначительной. Существует опасность вдыхания вольфрам содержащих частичек пыли на производстве, использующем этот металл и его соединения в своем технологическом цикле.

Потенциальная опасность для здоровья.
В целом, не смотря на свою формальную принадлежность к тяжелым металлам, вольфрам не является высокотоксичным. Однако у людей, сталкивающихся с вольфрамом на производстве, возможны случаи как острого, так и хронического отравления. Основной объект токсического воздействия — органы дыхания. При этом степень негативного влияния различных соединений вольфрама на здоровье неодинакова. Так, металлический вольфрам, карбид вольфрама и особенно ангидрит вольфрамовой кислоты (WO₃) вызывают изменения в легких. При этом наблюдаются общие признаки отравления — общее недомогание, слабость, лихорадка. Гораздо более сильное поражение верхних дыхательных путей наблюдаются при вдыхании пыли твердых сплавов вольфрама. При этом возможно развитие бронхитов, пневмосклероза, возникновение изменений в крови.
При попадании внутрь организма (с водой или пищей) металлический вольфрам в кишечнике не всасывается и постепенно выводится из организма. Растворимые же соединения вольфрама могут откладываться в кишечнике, в костях, в меньшей степени в селезенке и кожных покровах, следы вольфрама обнаруживаются в почках.
При длительном воздействии вольфрама отмечается расслаивание и ломкость ногтей, шелушение кожи, дерматиты.

Физиологическое значение.
Физиологическая роль вольфрама в организме человека неизвестна.

Технология удаления из воды.
Обратный осмос, ионный обмен, дистилляция.

Группа компаний WATER.RU

117449, Россия, г. Москва, ул. Карьер, д. 2а

Время работы: пн-чт 10:00-18:00, пт 10:00-16:00
Время работы склада: пн-чт 10:00-17:00, пт 10:00-15:00

Офис-склад в Мартемьяново:
пн-чт 10:00-17:00, пт 10:00-15:00

Вольфрам (W) – удивительный металл с прекрасными физическими и химическими характеристиками. Его активно применяют практически во всех отраслях промышленности.

Физические свойства вольфрама:

• твердый тугоплавкий и тяжелый металл (вес вольфрама почти в 2 раза больше, чем у свинца);
• масса вольфрама составляет 184 г/моль;
• сплавы W отличаются прочностью, твердостью и высоким сопротивлением к высоким температурам;
• цвет зависит от способа получения (порошок имеет серый, темно-серый или черный цвет, сплавленный W – серый оттенок, напоминающий цвет платины);
• плотность вольфрама при нормальних условиях равна 19, 25 г/м3.

Температура плавления вольфрама составляет 3410 °C — соизмерима с температурой на поверхности Солнца – 6690 °C. Высокая твердость вольфрама позволяет применять его в химической промышленности и металлургии. При этом сопротивление вольфрама зависит только от температуры.

Химические свойства вольфрама:

• в природе состоит из стабильных изотопов (5 штук), массовые числа которых находятся в пределах 180-186;
• отделение 74 электронов атома W происходит легко;
• обладает 6 валентностью, в соединениях может иметь 0, 2, 3, 4 и 5-валентным;
• орбита элемента включает 2 яруса, что позволяет образовать крепкую химическую связь.

Наука относит вольфрам к химически активным элементам. Он может вступать в различные реакции и образовывать как простые, так и сложные соединения. В сплавах W чаще всего остается химически связанным. При этом с окислителями (например, с кислородом) он реагирует быстрее, чем другие металлы рода «тяжеловесов».

В случае нагревания элемента он еще быстрее вступает в реакцию с кислородом. Если в реакции участвуют водные пары, реакция протекает гораздо быстрее. Ученые выяснили: при нагреве элемента до 500 °C получается WO2 — низкий окислитель с высокой устойчивочтью. Он затягивает поверхность металла коричневой пленкой. Если повышать температуру — можно получить еще один окислитель, который называют промежуточным (W4O11). Он имеет синюю окраску, а если продолжить нагрев до температуры в 923°C, она изменится на лимонно-желтую. Этому будет способствовать WO3.

Если с вольфрамом смешивают сухой фтор, то даже при небольшом подогреве можно получить вещество WF6. Его именуют гексафторидом. Оно может плавиться даже при 2,5 градусах, а кипеть при 19,5. Такое же соединение можно получить и при использовании хлора. Однако для этой реакции потребуется высокая температура — около 600 °C.

Также вольфрам легко вступает в реакции с йодом и бромом. С ними он образовывает такие малоустойчивые соединения как дибромид, ментамид, а также дииодид и тетрадид. При высоких температурах вольфрам соединяется с селеном, азотом, серой, а также с кремнием и углеродом.

Одним из интересных соединений считают карбонил. В этой реакции вольфрам реагирует на окись углерода. Именно здесь и проявляется его нулевая валентность. Однако это вещество сложно назвать устойчивым. Поэтому его можно получить только при создании специальных условий. Из карбонила получают плотные и ультратонкие покрытия чистого вольфрама.

Нужно уделить внимание и вольфрамовым соединениям. Некоторые из них поддаются полимеризации, в частности окись вольфрама.

Вольфра́м/Wolframium (W)
Атомный номер	74
Внешний вид	Тугоплавкий прочный металл, стального цвета или белый
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	183,84 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	141 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	769,7 (7,98) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f 14 5d 4 6s 2
Химические свойства
Ковалентный радиус	130 пм
Радиус иона	(+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	1,7
Электродный потенциал	W ← W 3+ 0,11 В W ← W 6+ 0,68 В
Степени окисления	6, 5, 4, 3, 2, 0
Термодинамические свойства
Плотность	19,3 г/см³
Удельная теплоёмкость	0,133 Дж/(K·моль)
Теплопроводность	173 Вт/(м·K)
Температура плавления	3680 K
Теплота плавления	(35) кДж/моль
Температура кипения	5930 K
Теплота испарения	824 кДж/моль
Молярный объём	9,53 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированая
Период решётки	3,160 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	310,00 K

Вольфра́м — химический элемент с атомным номером 74 в периодической системе, обозначается символом W (лат. Wolframium ), твёрдый серый переходный металл. Главное применение — как основа тугоплавких материалов в металлургии. Крайне тугоплавок, при стандартных условиях химически стоек.

История и происхождение названия Править

В 14-16 веках немецкие металлурги при выплавке олова сталкивались с тем, что в ряде случаев при прокаливании оловянной руды с углем большая часть олова оказывается в составе пенистого шлака. Позднее это было объяснено присутствием в оловянной руде SnO₂ (касситерите), примеси вольфрамита OsO₄(Fe,Mn)WO₄. Оксид вольфрама WO₃ впервые был выделен в 1781 шведским исследователем К. Шееле. Металлический вольфрам был получен через несколько лет испанскими химиками — братьями д’Элуяр.

Название Wolframium перешло на элемент с минералавольфрамит, известного ещё вXVI в. под названием «волчья пена» — «Spuma lupi» на латыни, или «Wolf Rahm» по-немецки. Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавкеолова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово как волк овцу»).

В настоящее время вСША, Великобритании иФранциидля вольфрама используют название «tungsten» (швед. tung sten — «тяжелый камень»).

Нахождение в природе Править

Вольфрам мало распространён в природе, содержание в земной коре 1,3·10 −4 % по массе. Основные минералы — природные вольфраматы вольфрамит (Fe, Mn)WO₄ и шеелит СaWO₄, который первоначально и назывался тунгстен.

Получение Править

Месторождения вольфрама найдены в Боливии, Китае (который обеспечивает 75% мирового производства вольфрама), Португалии, России, США и Южной Корее.

Процесс получения вольфрама проходит через стадию выделения триоксида WO₃ из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре ок. 700°C. Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200 — 1300°C, затем пропускают через него электрический ток. Металл нагревается до 3000°C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.

Физические свойства Править

Вольфрам — светло-серый металл, имеющий самые высокие температуры плавления и кипения.

Некоторые физические свойства приведены в таблице (см. выше).

Химические свойства Править

В атмосфере сухого воздуха вольфрам устойчив до 400°C, при дальнейшем нагревании образуется оксид WO₃.

При комнатной температуре реагирует только со фтором. Взаимодействуя со фтором при 300-400°C, вольфрам образует WF₆.

Существуют также образующиеся при нагревании высшие хлорид (WCl₆) и бромид (WBr₆) вольфрама.

Получены устойчивые галогениды WHal₅. Устойчивые иодиды в степенях окисления +5 и +6 не получены.

Оксигалогениды WOHal₄ (Hal = F, Cl, Br) получают взаимодействием вольфрама с галогеном при нагревании в присутствии паров воды:

При взаимодействии вольфрама с пара́ми серы или с сероводородом H₂S при температуре 400°C образуется дисульфид WS₂, так же получают диселенид WSe₂. Нагревая вольфрам в присутствии азота при температуре 1400-1500°C, получают нитрид вольфрама WN₂. Синтезированы карбид вольфрама WC и существующий только при высоких температурах карбид W₂C, дисилицид WSi₂ и пентаборид вольфрама W₂B₅.

Вольфрам не реагирует с минеральными кислотами. Для перевода его в раствор используют смесь азотной HNO₃ и плавиковой HF кислот или электрохимические процессы.

Оксид вольфрама WO₃ обладает кислотными свойствами. Ему отвечает слабая нерастворимая вольфрамовая кислота, WO₃·H₂O (H₂WO₄). Её соли — вольфраматы (Na₂WO₄, CaWO₄, CdWO₄). Известны высокомолекулярные поливольфраматы (изополивольфраматы, гетерополивольфраматы), анионы которых содержат связанные между собой группировки WO₃.

Применение Править

Металлический вольфрам Править

• Тугоплавкость и пластичность вольфрама делают его незаменимым для нитей накаливания в осветительных приборах, а также в кинескопах и других вакуумных трубках.
• Благодаря высокой плотности вольфрам используется для противовесов, артиллерийских снарядов, пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).
• Вольфрам используют в качестве электродов для аргоно-дуговой сварки.

Соединения вольфрама Править

• Для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов в машиностроении (точение, фрезерование, строгание, долбление), бурения скважин, в горнодобывающей промышленности широко используются твёрдые сплавы и композитные материалы на основе карбида вольфрама (например, победит, состоящий из кристаллов WC в кобальтовой матрице; широко применяемые в России марки — ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК15, ВК25, Т5К10, Т15К6, Т30К4), а также смесей карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала (марки ТТ для особо тяжёлых условий обработки, например, долбление и строгание поковок из жаропрочных сталей и перфораторное ударно-поворотное бурение крепкого материала).

• Сульфид вольфрама WS₂ применяется как высокотемпературная (до 500 °C) смазка.

• Трехокись вольфрама находит применение для производства твердого электролита высокотемпературных топливных элементов.

• Некоторые соединения вольфрама применяются как катализаторы и пигменты.

• Монокристаллы вольфраматов (вольфраматы свинца, кадмия, кальция) используются как сцинтилляционные детекторы рентгеновского излучения и других ионизирующих излучений в ядерной физике и ядерной медицине.

• Дителлурид вольфрама WTe₂ применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К).

Другие сферы применения Править

Искусственный радионуклид 185 W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184 W применяется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).

Рынок вольфрама Править

Цены на металлический вольфрам в штабиках чистотой 99% в 2006 году составили в среднем 45—50 долларов США за килограмм.

Биологическая роль Править

Вольфрам не играет биологической роли. Пыль вольфрама, как и большинство металлических пылей, раздражает органы дыхания.

Изотопы Править

Природный вольфрам состоит из пяти изотопов ( 180 W, 182 W, 183 W, 184 W и 186 W). Искусственно созданы и идентифицированы ещё 27 радионуклидов. В 2003 открыта чрезвычайно слабая радиоактивность природного вольфрама (примерно два распада на грамм элемента в год), обусловленная α-активностью 180 W, имеющего период полураспада 1,8×10 18 лет.