Կիրակի , Նոյեմբեր 19 2017
Գլխավոր / ԳԻՏԱԿԱՆ ՀՈԴՎԱԾՆԵՐ / Գայլի փրփուր – ՎՈԼՖՐԱՄ

Գայլի փրփուր – ՎՈԼՖՐԱՄ

Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում Վ (հայկակա այբուբենի 30-րդ տառը) տառով սկսվող անուն ունեն երկու մետաղ՝ վոլֆրամն ու վանադիումը: Վանադիումի մասին արդեն խոսվել է երկու հոդվածի տեսքով, այժմ ներկայացնում ենք Վոլֆրամը:

Վոլֆրամը քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի 74-րդ տարրն է: Գտնվում է 6-րդ խմբի երկրորդական ենթախմբի (Բ-խումբ) և պարբերական համակարգում գրաված դիրքին համապատասխան ունի 6 արժեքական (վալենտային) էլեկտրոն 5d46s2: Վոլֆրամն առաջացնում է միացություններ +2,+3,+4,+5 և +6 օքսիդացման աստիճաններով, սակայն նրան ավելի բնութագրական է +6 օքսիդացման աստիճանը: Վոլֆրամն ունի հինգ բնական իզոտոպ` 180W(0,120%), 182W(26,498%), 183W(14,314%), 184W(30,640%) և 186W(28,426%): 180W -ի կիսաքայքայման ժամանակամիջոցն՝ T1/2=1,8*1018 տարի է, 183W-ինը՝ T1/2=1,1*1017 տարի է իսկ 184W-ինը՝ T1/2=3*1017 տարի է: Հայտնի են նաև վոլֆրամի 30 արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպներ 158-ից 190 զանգվածային թվով որոնցից ավելի կայուն են 181W –ը՝ T1/2=120 օր, 185W –ը՝ T1/2=78,5 օր և 184W -ը՝ T1/2=1 օր:

Վոլֆրամի միացությունները բնության մեջ բավականին քիչ են տարածված: Նրա պարունակությունը երկրի կեղևում կազմում է 0,0013%-ը:

Հայտնի են վոլֆրամի 15 հանքանյութ: Վոլֆրամի հանքանյութերը հիմնականում գտնվում են գրանիտային ապարներում: Սակավ հանդիպում է սուլֆիդի տեսքով: Վոլֆրամի հանքանյութերից արդյունաբերական նշանակություն ունեն հիմնականում երկաթի, մանգանի, կալցիումի և որոշ դեպքերում կապարի, պղնձի, թորիումի վոլֆրամատները:

• Վոլֆրամիտ –nFeWO4 * mMnWO4 (n=m);
• Ֆերբերիտ – 4FeWO4 * MnWO4;
• Գյուբներիտ – FeWO4 * 4MnWO4;
• Շեելիտ – CaWO4;
• Շտոլցիտ – PbWO4;
• Տունգստենսիտ -WS2

Վոլֆրամ քիմիական տարրի անվանումը

Wolframium, ստացել է վոլֆրամիտ հանքանյութի անվանումից: Հայտնի է, որ միջնադարում եվրոպայում անագի ստացման միևնույն պայմաններում որոշ դեպքերում անհասկանալի պատճառով անագ չեր ստացվում: Մետալուրգներն ուշադրություն դարձրին այն փաստին, որ երբ անագի հանքաքարի մեջ հանդիպում էին գորշ կամ դեղնամոխրագույն ծանր քարեր, ապա անագը չեր ստացվում և անցնում էր շլակի փրփրի մեջ: Ստացվում էր, որ այդ ծանր քարն “ուտում էր անագին այնպես, ինչպես գայլը ոչխարին”: Այդ քարին անվանեցին “գայլի փրփուր”, լատիներեն՝ Spuma Lupi կամ գերմաներեն Wolf Rahm: Այժմ ԱՄՆ-ում, Մեծ Բրիտանիայում և Ֆրանսիայում վոլֆրամի համար օգտագործում են Tungsten, շվեդերեն Tung Sten՝ ծանր քար, անվանումը:

Հայտնի շվեդ գիտնական Շեելեն 1781թ. տունգստեն հանքանյութը(CaWO4), որն հետագայում ի պատիվ Շեելեի վերանվանվեց շեելիտ, մշակեց ազոտական թթվով և ստացավ անհայտ քիմիական տարրի դեղին գույնի գույնի “պինդ քար”: 1783 թվականին Իսպանացի քիմիկոս եղբայրներ Էլյուարները նույն հանքաքարից ստացան ամոնիակում լուծվող նոր մետաղի դեղին օքսիդը՝ WO3: Շեելեն չէր հավակնում վոլֆրամի հայտնագործմանը, իսկ եղբայրներ Էլյուարները չպնդեցին իրենց առաջնահերթությունը:

Ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները

Մաքուր վանադիումը բաց մոխրագույն մետաղ է: Նրա խտությունը 19,3 գ/սմ3, հալում է 34220C ջերմաստիճանում, իսկ եռում է 55550C -ում: Սենյակային ջերմաստիճանում, չոր օդում այն բավականին քիմիապես պասիվ է, բայց բարձր ջերմաստիճանում՝ 400 – 5000C-ում դանդաղ օքսիդանում է է թթվածնով: Ջրածնի հետ գործնականում չի փոխազդում, նույնիսկ հալման ջերմաստիճանում: Ազոտի հետ փոխազդում է 20000C-ից բարձր ջերմաստիճանում: Ածխախինը 1100 – 12000C-ում փոխազդում է վոլֆրամի հետ առաջացնելով WC և W2C միացություններ: Վոլֆրամը փոխազդում է նաև հալոգենների, ծծմբի և սելենի հետ:

Այն չի փոխազդում աղաթթվի , ծծմբական թթվի և ալկալիների լուծույթների հետ: Այն լուծվում է ալկալինռրի հալույթում: Մակերեսորեն լուծվում է ազոտական թթվում և “արքայաջրում”: Լավ է լուծվում ազոտական և ֆտորաջրածնական թթուների խառնուրդում առաջացնելով վոլֆրամական թթու:

Վոլֆրամի պաշարները և ստացումը

Վոլֆրամի ընդհանուր համաշխարհային պահուստային քանակն կազմում է 7,5 մլն.տ: Վոլֆրամի մեծ պաշարներ կան Ղազախստանում, Չինաստանում, Կանադայում, Ռուսաստանում, ԱՄՆ-ում, Բոլիվիայում, Պորտուգալիայում և Հարավային Կորեայում: Աշխարհում տարեկան արտադրվում է 20 հազար տոննա վոլֆրամ:

Հայաստանի հանքանյութերում վոլֆրամի պարունակության մասին տեղեկությունները կցկտուր և անբավարար:

Վոլֆրամը ստանում են կամ CaWO4-ից կամ էլ FeWO4-ից: Սկզբում ՄԱՆ-ի ներկայությամբ ֆլոտացիայի եղանակով հանքանյութը հարստացվում է: Վոլֆրամի քիմիական կոնցենտրատը պարունակում է 55-65% WO3: Հետո կոնցենտրատն ենթարկվում է հիմնային կամ թթվային բովվման: Հիմնային բովումը կատարվում է ավտոկլավում Na2CO3-ի եռակի ավելցուկի ներկայությամբ:

CaWO4 + Na2CO3 = Na2WO4 + CaCO3

Na2WO4-ը ջրով հիմնազրկում են և թթվով նստեցնում են:

Na2WO4 + 2HCI = H2WO4 + 2NaCI

Ստացված նստվածքը ֆիլտրում են և ջրազրկում 8000C-ում:

H2WO4 = WO3 + H2O

Առաջացած WO3-ը 8500C-ում վերականգնում են ջրածնով:

WO3 + 3H2 = W + 3H2O

Թթվային եղանակով ստացման ժամանակ ժամանակ CaWO4-ը մշակում են աղաթթվով կամ ազոտական թթվով՝ ստացվում է H2WO4, որն ջրազրկվում և վերականգնվում է ջրածնով:

Բարձր մաքրության վոլֆրամ ստանալու համար WO3 -ը լուծում են ամոնիակաջրի մեջ, որի արդյունքում առաջանում է ամոնիումի պարավոլֆրամատ: Վերջինը տաքացնելիս քայքայվում է:

(NH4)10[H2W12O42], 4H2O = 12WO3 + 10NH3 + 10H2O

Առաջացած WO3-ը վերականգնում են ջրածնով: Ստացվում է փոշենման վոլֆրամ, որն հելիումի միջավայրում ինդուկցիոն վառարանում ածխի հետ ենթարկում են ցեմենտացման:

Վոլֆրամը, քիմիական արդյունաբերությունը և մետալուրգիան

Դեռևս 19-րդ դարում նկատվել էր, որ նատրիումի վոլֆրամատով ներծծված գործվածքը դառնում էր հրակայուն: Մեծ կիրառություն ստացան նաև վոլֆրամ պարունակող դեղին, կապույտ, սպիտակ, կանաչ, երկնագույն և մանուշակագույն ներկերը, որոնք կիրառվում էին նկարչության, խեցեգործության և չենապակեգործության մեջ: Արժանի է հիշատակման այն փաստը, որ դերևս 17-րդ դարում Չինաստանում արտադրում էին հոյակապ ճենապակե իրեր, որոնք ներկված էին ծիրանագույն: Քիմիական անալիզը ցույց է տվել, որ ճենապակու յուրահատուկ գույնը պարտական է վոլֆրամին: Վոլֆրամի շատ միացություններ օգտագործվում են որպես կատալիզատորներ: Վոլֆրամի երկսուլֆիդը, որպես ջերմակայուն նյութ , օգտագործվում է որպես չոր պինդ քսանյութ:

Եթե քիմիական արդյունաբերությունը օգտագործում է վոլֆրամի միացությունները, ապա մետալուրգիաին անհրաժեշտ է և վանադիունը և նրա համաձուլվածքները:

1859թ առաջին անգամ ստացվեց երկաթա-վոլֆրամային համաձուլվածք, և կարճ ժամանակ հետո մշակվեց ֆերովոլֆրամատի ստացման արտադրական եղանակը: Պողպատին նույնիսկ քիչ քանակությամբ վոլֆրամ ավելացնելիս ստացվում է այնպիսի համաձուլվածք, որը մեծացնում է զենքերի փողերի դիմադրողականությունը վառոդային գազերից կերամաշման նկատմամբ: Առաջինը գերմանացի ինժիներները գնահատեցին ստացված համաձուլվածքի հատկությունները: Առաջին համաշխարհային պատերազմի տարիներին գերմանական թեթև հրանոթները դիմանում էին 15 հազար կրակոցի:

Պողպատը, որը պարունակում է 1-20% վոլֆրամ, ունի մեծ կայունություն, ամրություն և թթվակայունությունություն:

Մաքուր վոլֆրամը օգտագործվում է էլեկտրական լամպերի շիկացման լարերի և էլեկտրոնա-ճառագայթային խողովակների պատրաստման համար: Նրանից պատրաստում են նաև մետաղները գոլորշացնելու համար հալանոթներ:

Վոլֆրամի 55 % -ը կարբիդի ձևով սպառվում է պինդ համաձուլվածքների ստացման համար, որոնք օգտագործվում են դրոշմների, օդամղիչ սարքերի մասերի, շարժիչների մխոցների, զսպանակների արտադրութունում:

Համաձուլվածքն որը կազմված է Վոլֆրամից (3-5%), քրոմից (25-35%), կոբալտից (45-65%) և ածխից (0,5-2,7%), օգտագործում են մաշվող մետաղների ծածկիչներ:

“Պոբեդիտ” համաձուլվածքը՝ վոլֆրամ (80-87%), կոբալտ (6 – 15%) և ածխածին (5-7%) օգտագործվում է մետաղների մշակման և կտրման համար:

Վոլֆրամը և առողջությունը

Օրական սննդի միջոցով մարդու օրգանիզմ է ներթափանցում 0,001 – 0,015 մգ վոլֆրամ, որի միայն 1 – 10% է յուրացվում, իսկ մնացած մասը հիմնականում դուրս է գալիս օրգանիզմից մեզի՝ 75% և կղանքի՝ 25% միջոցով: Օրգանիզմում այն կուտակվում է հիմնականում ոսկորում՝ 0,00025 մգ/կգ և երիկամում: Արյան մեջ վոլֆրամի քանակը 0,001 մգ/լ է: Ընդունված է, որ վոլֆրամը կոնցերոգեն, տերատոգեն և մետաբոլիկ հատկություններ չունի: Մարդկանա համար նրա թունաբանական չափաբաժինը որոշված չէ:

Վոլֆրամի փոշին գրգռում է մարդու շնչառական ուղիները, առաջանում է ուժեղ հազ, շնչահեղություն և փոփոխություններ թոքերում:

Կենդանիների մոտ վոլֆրամի աղերի կուտակումն իջեցնում է միզանյութի քանակը և մեծացնում է քսանտինի և հիպոքսանտինի մակարդակն օրգանիզմում:

Կենդանի օրգանիզմում, բայսերում և միկրոօրգանիզմներում վոլֆրամն ունակ է տեղակալելու մոլիբդենին: Մոլիբդենին տեղակալվելով, այն ինհիբիցում է մոլիբդեն- կախվածությամբ ֆերմենտների՝ քսանտոօքսիդազա, ակտիվությունը:

Հեղինակ՝ Գևորգ Սիմոնյան

ԵՊՀ, Էկոլոգիական քիմիայի ամբիոնի դոցենտ, քիմիական գիտությունների թեկնածու:

Դիտեք նաև

Քիմիան օգնության է շտապում տնային տնտեսուհիներին: Ազատվում ենք յոդի հետքերից

Ինչպե՞ս հագուստը մաքրել յոդի հետքերից Յոդի հետքերը հագուստից կարելի է հեռացնել անուշադրի սպիրտով: Այլ մեթոդ. ...

Պատասխանել

Ձեր էլ. փոստի հասցեն չի հրապարակվելու: Պարտադիր դաշտերը նշված են *-ով

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.