钨:修订间差异
小 →化合物: ,內容擴充 |
小 →同位素: ,內容擴充 |
||
第193行: | 第193行: | ||
==同位素== |
==同位素== |
||
自然界里出现的有五种钨的同位素,它们的[[半衰期]]均非常长,因此可以被看作是[[稳定同位素]]。所有这些同位素均可以通过[[α衰变]]蜕化为[[铪]]。至今为止能够测量到的半衰期是<sup>180</sup>W,其半衰期为1.8×10<sup>18</sup>年,其它同位素没有被观测到衰变,至今为止它们的半衰期仅是理论值。平均每年在一克<sup>180</sup>W中发生两次α衰变。 |
自然界里出现的有五种钨的同位素,它们的[[半衰期]]均非常长,因此可以被看作是[[稳定同位素]]。所有这些同位素均可以通过[[α衰变]]蜕化为[[铪]]。至今为止能够测量到的半衰期是<sup>180</sup>W,其半衰期为1.8×10<sup>18</sup>年,其它同位素没有被观测到自然衰变,強迫退化的半衰期: <sup>182</sup>W, T<sub>1/2</sub> > 8.3 年,<sup>184</sup>W, T<sub>1/2</sub> > 29 年, <sup>185</sup>W, T<sub>1/2</sub> > 13 年, <sup>186</sup>W, T<sub>1/2</sub> > 27 年<ref>National Nuclear Data Center table of nuclides, http://www.nndc.bnl.gov/chart/</ref>。至今为止它们的半衰期仅是理论值。平均每年在一克<sup>180</sup>W中发生两次α衰变。 |
||
钨目前有27种人造[[放射性同位素]],其中最稳定的是<sup>181</sup>W,其半衰期为121.2天,<sup>185</sup>W的半衰期为75.1天,<sup>188</sup>W的半衰期为69.4天,<sup>178</sup>W的半衰期为21.6天。其它放射性同位素的半衰期均在24小时以下,其中大多数少于8分钟。 |
钨目前有27种人造[[放射性同位素]],其中最稳定的是<sup>181</sup>W,其半衰期为121.2天,<sup>185</sup>W的半衰期为75.1天,<sup>188</sup>W的半衰期为69.4天,<sup>178</sup>W的半衰期为21.6天。其它放射性同位素的半衰期均在24小时以下,其中大多数少于8分钟。 |
2008年1月27日 (日) 00:54的版本
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
总体特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
名称, 符号, 序号 | 钨、W、74 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
系列 | 过渡金属 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
族, 周期, 元素分区 | 6族, 6, d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
密度、硬度 | 19250 kg/m3、7.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
颜色和外表 | 灰白色光泽 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
地壳含量 | 6×10-3 % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子属性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子量 | 183.84 原子量单位 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子半径(计算值) | 135(193)pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
共价半径 | 146 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
范德华半径 | 无数据 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
价电子排布 | [氙]4f145d46s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
电子在每能级的排布 | 2,8,18,32,12,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
氧化价(氧化物) | 2,3,4,5,6(弱酸性) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
晶体结构 | 體心立方晶格 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
物理属性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
物质状态 | 固态 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
熔点 | 3695 K(3422 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
沸点 | 5828 K(5555 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
摩尔体积 | 9.47 ×10-6m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
汽化热 | 824 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
熔化热 | 35.4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
蒸气压 | 4.27 帕(3680K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
声速 | m/s]](293.15K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
其他性质 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
电负性 | 2.36(鲍林标度) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
比热 | 130 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
电导率 | 18.9×106/(米欧姆) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
热导率 | 138 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第一电离能 | 770 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第二电离能 | 1700 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
最稳定的同位素 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
在没有特别注明的情况下使用的是 国际标准基准单位单位和标准气温和气压 |
钨是一种化学元素,它的化学符号是W,它的原子序数是74,是一种非常硬的、钢灰色至白色的过渡金属。含有钨的矿物有黑钨矿和白钨矿等。钨的物理特征非常强,尤其是它的熔点非常高,是所有非合金金属中最高的。纯钨主要用在电器和电子设备中,它的许多化合物和合金也被用在许多其它应用中(最常见的有灯泡的灯丝,在X射线管中以及在高温合金中也有钨使用)。
中文“钨”及符号“W”的来源均来自德语Wolfram。
最近發現鎢的最穩定的三種同位素都有輕微放射性。
主要特征
纯钨是一种钢灰色至锡白色的坚硬的金属,非常纯的钨可以被拉锯锯开(纯钨很脆,不易加工)。钨的加工手段有锻造、拉伸和冲击。在所有金属中钨的熔点最高,为3415°C,蒸汽压最低,在抗张强度最高(1650°C时)。它的防腐性能非常好,大多数无机酸对它的侵蚀很小。在空气里它的表面上形成一层保护性的氧化物,但是在高温下它会被完全氧化。钢里加入少量钨可以大大地增高钢的硬度。
应用
钨的应用非常广,最常见的是以碳化钨(W2C)的形式使用在硬质合金中。这样的硬质合金被用在金属加工、采矿、采油和建筑工业中作为耐用金属。此外在电灯泡和真空管中钨丝的应用也很广。钨还常被用作电极。钨可以被拉成很细的丝,而且它的熔点非常高。其它应用包括:
- 由于钨的熔点非常高,它被用在航天和高温应用中,比如电子、加热、焊接,比如钨极气体保护电弧焊。
- 钨非常坚硬,非常紧密,因此它在制作重金属合金时非常理想,这样的合金被用在装甲、散热片和高密度应用中如压重、平衡重物、船和飞机的压重等。
- 由于钨非常紧密飞镖往往含80%至97%的钨。
- 高速钢含钨,有时含18%的钨。
- 制造涡轮机片、耐用部分和保护层的高温合金含钨(哈氏合金、钨铬钴合金等)。
- 子弹中使用钨来取代铅。
- 钨的化合物被用作催化剂、无机颜色。二硫化钨是高温润滑剂,它在500°C依然稳定。
- 由于钨的热胀性与硅酸硼玻璃类似,它被用来做玻璃/金属密封
- 钨与镍、铁和钴的合金被用来制作重合金,这样的重合金用在动能弹中取代贫铀。
- 在集成电路中钨是前路之间的连接物。在二氧化硅绝缘体中侵蚀接触孔,注入钨,磨平来连接三极管。典型的接触孔可以小到65纳米。
- 碳化钨是最硬的物质之一,被用在机器工具和磨料中。碳化钨是磨具和转具中最常见的材料,往往也是最好的材料。
- 在放射性医学中钨被用作屏蔽物质。运输氟脱氧葡萄糖一般用钨容器,由于氟脱氧葡萄糖中的高能氟-18铅容器无法使用。
其它:氧化钨被用在陶瓷釉中,钙或镁钨常用在荧光粉中。在核物理和核医学中钨晶体被用作闪烁探测器。钨被用作X射线目标和在电子炉中作为加热器。含钨的盐被永在化学和皮革工业中。青铜色的氧化钨被用在绘画中。由于它的低敏感性碳化钨被用作首饰,此外由于它非常硬它不会像其它擦光的金属被划痕。有些乐器的铉使用钨丝。
历史
1781年卡尔·威廉·舍勒使用钨矿制作了一种新的酸,他提出通过还原钨酸可能可以获得一种新的金属。1783年胡塞·德卢亚尔和浮士图·德卢亚尔兄弟发现从黑钨矿可以获得同样的酸。同年他们使用碳还原钨酸获得了钨,因此他们被公认为钨的发现者。
第二次世界大战中钨在幕后政治交易中起了一个非常重要的作用。作为欧洲钨的主要出产国葡萄牙受到作战双方的压力。钨是武器工业的重要原材料。
生理作用
虽然有人怀疑钨会导致白血病,但是至今为止没有有说服力的证明。
来源
黑钨矿、白钨矿、钨铁矿等矿物含钨。重要的钨矿位于玻利维亚、美国加利福尼亚州和科羅拉多州、中国、葡萄牙、俄罗斯以及大韩民国。中国出产全世界钨的75%。通过使用碳还原钨的氧化物获得纯的金属。
全世界钨的贮藏总量估计为700万吨,其中约30%是黑钨矿,70%是白钨矿。但是目前大多数这些矿藏无法经济性地开采。按照目前的消耗量这些矿藏只够使用约140年。另一个获得钨的方法是回收。回收的钨比钨矿含量高,事实上非常有利润。
化合物
钨最常见的氧化状态是+6价,但它也有-1至+6之间的氧化状态[1]。最常见的氧化物是黄色的三氧化钨,WO3,它可以在碱性的水中溶化形成WO42−。
同位素
自然界里出现的有五种钨的同位素,它们的半衰期均非常长,因此可以被看作是稳定同位素。所有这些同位素均可以通过α衰变蜕化为铪。至今为止能够测量到的半衰期是180W,其半衰期为1.8×1018年,其它同位素没有被观测到自然衰变,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[2]。至今为止它们的半衰期仅是理论值。平均每年在一克180W中发生两次α衰变。
钨目前有27种人造放射性同位素,其中最稳定的是181W,其半衰期为121.2天,185W的半衰期为75.1天,188W的半衰期为69.4天,178W的半衰期为21.6天。其它放射性同位素的半衰期均在24小时以下,其中大多数少于8分钟。
- 元素钨在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹(英文)
- EnvironmentalChemistry.com —— 钨(英文)
- 元素钨在The Periodic Table of Videos(諾丁漢大學)的介紹(英文)
- 元素钨在Peter van der Krogt elements site的介紹(英文)
- WebElements.com – 钨(英文)
- ^ Emsley, John. The Elements 3rd edition. 2000.
- ^ National Nuclear Data Center table of nuclides, http://www.nndc.bnl.gov/chart/