Вольфрам. Очень полезный металл

Каждый уважающий себя гражданин знает, что вольфрам – это очень интересный металл, который используется в качестве нитей накаливания в обычных лампочках. Но наверняка почти никто не задумывался о том, почему этот металл носит такое имя. Давайте внимательно прочитаем его по слогам: вольф-рам. Слово «вольф» знакомо, наверное, каждому. По-немецки это значит «волк». Но причём здесь волки-то? Неужели этот металл добывают там, где волки спать боятся?

Не без этого. И сегодня мы поговорим о том, что это за металл такой, где он встречается, для чего нужен, и при чём здесь волки, и упаси Господи, немцы.

Итак, поехали.

Предыстория

В настоящее время известно более ста химических элементов, составляющих всё вещество Вселенной. Их открытие было трудной задачей, которую решали исследователи с древних времён и до наших дней.

Один из них, вольфрам, был открыт в 1783 году в испанском городе Вергара. Первооткрывателями металла были братья Фаусто и Хуан Хосе Элюар. Всем нам кажется, что этот факт достаточно известен, и не вызывает никакого интереса, и является конкретным и изолированным событием. Однако это не совсем так. Достижение этого результата, как и многих других подобных, было скорее результатом сочетания подходящих условий, благоприятной интеллектуальной среды, хорошо подготовленных исследователей и международных контактов.

Братья Элюар похожи на участников поп-группы. Из открытых источников.

Давайте вкратце вспомним некоторые факты, связанные со всеми этими делами.

В конце XVIII века во всей Европе возник огромный интерес к изучению естественных наук и практическому применению научных открытий. Именно в те времена возникает современная химия — наука, изучающая элементы, из которых состоит материя, их свойства и взаимодействие между собой.

Благодаря Лавуазье и другим учёным изучение материи стало производиться научными методами, а такие теории, как теория флогистона, основанные на идеях алхимии, окончательно стали уходить в небытие.

Среди пионеров современной химии выделяются некоторые шведские деятели, такие как Карл Вильгельм Шееле и Торберн Олофф Бергман.

Первый был одним из лучших химиков XVIII века, внёсший значительный вклад в выдвижение Швеции на передовые позиции химической и, главным образом, минералогической науки того времени. Бергман специализировался на химической минералогии, и его смело можно назвать пионером в классификации минералов по их химическому составу.

Вольфрам. Открытие

Эти шведские химики работали около 1780 года с минералом «вольфрамит» (известным сегодня как шеелит, CaWO4), из которого они надеялись выделить новый химический элемент. И один из наших сегодняшних героев, Хуан Хосе Элюар, узнал об этом во время своего краткого пребывания в Упсале, где он посещал курс «высокой химии», который читал Бергманн.

Примерно в это же время в Вергаре Королевское баскское общество друзей Отечества открыло химическую лабораторию, необходимую для кафедр «Химия и металлургия» и «Минералогия и подземные науки», составивших основу нового инновационного проекта по развитию геологической науки Испании.

Подготовкой этой «совершенной лаборатории», превосходно оснащённой новейшими приборами и печами, способными достигать очень высоких температур, руководил ещё один пионер от химии: француз Луи Жозеф Пруст.

Об этом писал спустя годы шведский химик Николас Тумборг (1747-1795), приехавший в Вергару в 1788 году: «… лаборатория представляет собой очень большое и довольно хорошо обустроенное отдельное здание. В инструментах и материалах недостатка нет».

Но вернёмся к тому, как именно был открыт вольфрам.

Как только братья Элюар встретились в Вергаре в мае 1783 года, они сразу же начали работать над методом выделения возможного нового элемента. Словно пытаясь «сесть на хвост» шведам.

В их случае отправной точкой стал другой минерал, ещё один вольфрамит (Fe,Mn)WO4), добываемый на оловянных рудниках, расположенных на границе Саксонии и Богемии. Вот почему в этой истории замешаны немцы.

И 28 сентября 1783 года братьям удалось выделить новый элемент, который они назвали «вольфрам»: «Мы назовём его вольфрамом, используя название материала, из которого он был извлечён».

Чистый вольфрам. Из открытых источников.

Волчья пена

Слово «вольфрам» происходит от немецкого «вольфарт», что означает что-то вроде «волчья пена». Дело в том, что вольфрам входит в состав руды, из которой добывают олово, и в процессе извлечения последнего переводил его в пену шлаков, чем вызывал острое недовольство металлургов.

Итак, по истории открытия вольфрама мы немного прошлись, и теперь давайте поговорим непосредственно о самом металле.

Вольфрам имеет атомный номер 74. Это означает, что в его ядре 74 протона. В природе вольфрам имеет пять изотопов, четыре из которых стабильны, а пятый имеет период полураспада, гораздо превосходящий возраст Вселенной. Содержание вольфрама в земной коре составляет в среднем 1,3 г/т.

Минералы, содержащие вольфрам, обычно входят в состав гранитных пород.

Мировое производство вольфрама оценивается примерно в 50 000 тонн в год, 90 процентов металла производится в Китайской Народной Республике.

Но для чего же нужно такое количество вольфрама?

Вольфрамовый пруток. Из открытых источников.

Применение вольфрама

Вольфрам используется в самых разнообразных промышленных и коммерческих целях. Вот несколько примеров:

1. Электрические лампы: Вольфрам используется для изготовления спиралей в лампах накаливания. Его высокая температура плавления и электропроводность делают его идеальным материалом для этой цели.
2. Сплавы: вольфрам часто используется в сплавах для улучшения их прочности, жаростойкости и коррозионной стойкости. Например, вольфрам добавляется в сплавы, из которых делают хирургические инструменты.
3. Производство проводов: высокая электропроводность вольфрама делает его отличным материалом для производства электрических проводов. Он также используется в производстве электродов для сварки.
4. Аэрокосмическая промышленность: вольфрам является важным компонентом в аэрокосмической промышленности, где он используется для изготовления жаропрочных сплавов для деталей ракет и сверхзвуковых самолётов.
5. Топливные элементы: благодаря высокой температуре плавления, вольфрам используется в качестве анода в некоторых типах твёрдооксидных топливных элементов.
6. Ювелирные изделия: сплав вольфрама с медью используется в ювелирных изделиях, поскольку он прочнее и легче золота и серебра.
7. Магнитные сплавы: вольфрам используется вместе с другими металлами, такими как кобальт и железо, для создания сильных постоянных магнитов.
8. Катализаторы: вольфрам и его соединения используются в качестве катализаторов в различных химических реакциях, включая производство водорода из природного газа и окисление углеводородов.
9. Электроника: вольфрам используется при производстве полупроводниковых приборов, таких как транзисторы и диоды.
10. Ядерная энергетика: Вольфрам используется в ядерных реакторах для защиты от радиации и для контроля над ядерным топливом.
11. Медицина: вольфрам используется в медицине для создания инструментов и устройств, таких как ортопедические импланты, стенты для коронарных артерий и стоматологические коронки.
12. Вольфрам может быть использован в качестве электрода при электролизе.
13. Вольфрам используется для производства сверхпроводящих материалов, которые применяются в научных исследованиях и технологических инновациях.
14. Вольфрам используется в производстве рентгеновских трубок, где он служит анодом.
15. Вольфрам используется в производстве оружия и боеприпасов из-за его высокой плотности и прочности.

Вот такой вот прекрасный металл!

Всем добра!