ทังสเตนออกไซด์ถือเป็นหนึ่งในวัสดุทนไฟที่สุดในกลุ่มของสารอนินทรีย์นี้ มาวิเคราะห์คุณสมบัติของโลหะกันดีกว่า
คุณสมบัติของทังสเตน
เพื่อให้เข้าใจถึงความสำคัญเชิงปฏิบัติของทังสเตนออกไซด์ เราสังเกตว่าโลหะนั้นมีความต้านทานไฟฟ้า สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น และจุดหลอมเหลวสูง
ทังสเตนบริสุทธิ์มีความเหนียวสูง โลหะจะละลายในกรดก็ต่อเมื่อถูกความร้อนที่อุณหภูมิ 5000 oC ทำปฏิกิริยากับคาร์บอน ทำให้เกิดทังสเตนคาร์ไบด์เป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา ข้อต่อที่ได้จึงมีความทนทานสูง
ทังสเตนออกไซด์ที่พบมากที่สุดคือทังสเตนแอนไฮไดรด์ ข้อได้เปรียบหลักของสารประกอบเคมีคือความสามารถในการลดปริมาณผงเป็นโลหะ ทำให้เกิดออกไซด์ที่ต่ำกว่าเป็นผลพลอยได้
โลหะมีความหนาแน่นสูง มีความเปราะบาง และสามารถสร้างทังสเตนออกไซด์ที่อุณหภูมิต่ำได้
โลหะผสมทังสเตน
นักวิทยาศาสตร์ระบุประเภทโลหะผสมแบบเฟสเดียว ซึ่งรวมถึงมีองค์ประกอบตั้งแต่หนึ่งองค์ประกอบขึ้นไป สารประกอบที่รู้จักกันดีที่สุดของทังสเตนกับโมลิบดีนัม การผสมโลหะผสมกับโมลิบดีนัมจะเพิ่มความต้านทานแรงดึงของทังสเตน
โลหะผสมแบบเฟสเดียวเป็นสารประกอบ: ทังสเตน - เซอร์โคเนียม ทังสเตน - แฮฟเนียม ทังสเตน - ไนโอเบียม รีเนียมให้ความยืดหยุ่นสูงสุดแก่ทังสเตน การเติมไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของโลหะทนไฟ
รับโลหะ
เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับโลหะผสมของทังสเตนทนไฟในแบบดั้งเดิม: เมื่อถึงจุดหลอมเหลว โลหะจะผ่านเข้าสู่รูปก๊าซทันที ตัวเลือกหลักในการรับโลหะบริสุทธิ์คืออิเล็กโทรไลซิส ในปริมาณอุตสาหกรรม ผงโลหะใช้เพื่อให้ได้โลหะผสมทังสเตน เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ ให้สร้างเงื่อนไขทางเทคโนโลยีพิเศษโดยใช้สุญญากาศ
อยู่ในธรรมชาติ
ทังสเตนออกไซด์ซึ่งมีสูตรคือ WO3 เรียกว่าสารประกอบสูงสุด มันไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบที่บริสุทธิ์ แต่เป็นส่วนหนึ่งของแร่ทังสเตน กระบวนการสกัดและแปรรูปโลหะทนไฟมีหลายขั้นตอน
ทังสเตนออกไซด์ที่สูงขึ้นจะถูกแยกออกจากมวลแร่ ขั้นต่อไป สารประกอบได้รับการเสริมสมรรถนะ และหลังจากการแปรรูป แยกโลหะบริสุทธิ์ออก
ในขั้นตอนการทำลวดทังสเตนบางๆ ต้องเอาสิ่งสกปรกออกให้หมด มิฉะนั้นข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะลดลงอย่างมาก
ทรงกลมของการใช้ทังสเตน
วิธีการคืนค่าทังสเตนออกไซด์? ไฮโดรเจนที่ทำปฏิกิริยากับสารประกอบนี้จะช่วยให้ได้โลหะบริสุทธิ์ จำเป็นอย่างยิ่งในการผลิตเส้นใย หลอดเอ็กซ์เรย์ เครื่องทำความร้อน และตะแกรงเตาสุญญากาศ ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้งานที่อุณหภูมิสูง
เหล็กซึ่งทังสเตนเป็นโลหะผสมมีคุณสมบัติความแข็งแรงสูง ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะผสมดังกล่าวใช้ในการผลิตเครื่องมือแพทย์ แผ่นตัดสำหรับเจาะหลุม ข้อได้เปรียบหลักของการเชื่อมต่อคือความต้านทานต่อการเสียรูปทางกล
ความน่าจะเป็นของรอยแตกและเศษที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปค่อนข้างต่ำ เกรดเหล็กที่ได้รับความนิยมสูงสุด ซึ่งรวมถึงทังสเตน ถือว่าชนะ
เศษโลหะหายากนี้ใช้ในการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาคุณภาพสูง สีทุกชนิด เม็ดสีพิเศษ ฯลฯ ในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์สมัยใหม่ ถ้วยใส่ตัวอย่างทังสเตนและภาชนะสำหรับกากกัมมันตภาพรังสีถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย
การหักเหของโลหะมีบทบาทพิเศษในการเชื่อมอาร์ค เนื่องจากทังสเตนในรูปแบบบริสุทธิ์ถือเป็นโลหะที่ค่อนข้างหายาก เพื่อให้ได้มาซึ่งกระบวนการเสริมสมรรถนะและการแปรรูปแร่ทังสเตนจึงถูกดำเนินการ ในรูปแบบบริสุทธิ์ มีสีเทาอ่อนพร้อมเงาโลหะที่มีลักษณะเฉพาะ โลหะผสมทังสเตนมาตรฐานที่เรียกว่าสเตลไลต์รวมถึงโคบอลต์และโครเมียมด้วย ส่วนประกอบหลักในสารประกอบดังกล่าวคือโคบอลต์ โลหะผสมเป็นที่ต้องการของวิศวกรรมเครื่องกล
ทังสเตนออกไซด์
คุณสมบัติของทังสเตนออกไซด์ (6) ซึ่งมีสูตรคือ WO3? โลหะสามารถแสดงระดับการเกิดออกซิเดชันที่แตกต่างกัน: ความเสถียรสูงสุดมีตัวเลือกที่มีความจุโลหะ (4) และ (6) สารประกอบแรกของประเภท WO2 เป็นของกรดออกไซด์และมีลักษณะดังต่อไปนี้: จุดหลอมเหลวสูงและความหนาแน่นพิเศษ สารเคมีนี้แทบจะไม่ละลายในน้ำ แต่เมื่อถูกความร้อน ก็สามารถละลายในกรดและด่างได้ ในอุตสาหกรรมเคมี ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในบางปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น สารประกอบ WO2 ถูกใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์เซรามิก
ทังสเตนออกไซด์ซึ่งมีความจุ (6) ยังแสดงคุณสมบัติที่เป็นกรดในลักษณะเฉพาะ สารประกอบนี้ทำปฏิกิริยากับด่าง แต่ไม่สามารถละลายในน้ำได้ เนื่องจากสารประกอบมีจุดหลอมเหลวสูง จึงถูกใช้เป็นตัวเร่งกระบวนการทางเคมีเท่านั้น
สรุป
ในหลักสูตรเคมีอนินทรีย์ ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการศึกษาออกไซด์ การวิเคราะห์คุณสมบัติและลักษณะเฉพาะของการใช้งานในอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น ในการสอบปลายภาค นักเรียนเกรดเก้าจะได้รับมอบหมายงานในเนื้อหาต่อไปนี้: "สร้างสูตรสำหรับออกไซด์ของทองแดง เหล็ก ทังสเตน และยังกำหนดคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของพวกมันด้วย"
เพื่อให้งานสำเร็จลุล่วง จำเป็นต้องมีแนวคิดเกี่ยวกับคุณสมบัติของออกไซด์ เช่นนั้นพิจารณาสารประกอบไบนารีที่องค์ประกอบที่สองคือออกซิเจน ออกไซด์ทั้งหมดมักจะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: เบส กรด แอมโฟเทอริก
เหล็กและทองแดงเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยรอง ดังนั้นจึงสามารถแสดงวาเลนซีที่แปรผันได้ สำหรับทองแดง สามารถเขียนออกไซด์ได้เพียง 2 ตัวแปรซึ่งแสดงคุณสมบัติพื้นฐาน - Cu2O และ CuO
เหล็กไม่ได้อยู่ในกลุ่มย่อยหลักขององค์ประกอบทางเคมี ดังนั้นจึงเกิดสถานะออกซิเดชัน +2 และ +3 ในกรณีเหล่านี้ ออกไซด์ของประเภทต่อไปนี้จะเกิดขึ้น - FeO และ Fe2O3.
ทังสเตนในสารประกอบไบนารีที่มีออกซิเจนส่วนใหญ่มักจะแสดงความจุ (4) และ (6) ออกไซด์ทั้งสองของโลหะนี้มีคุณสมบัติเป็นกรด ดังนั้นจึงใช้ในอุตสาหกรรมเป็นตัวเร่งกระบวนการทางเคมี
วัตถุประสงค์หลักของทังสเตนออกไซด์ทั้งหมดคือการแยกโลหะบริสุทธิ์ออกจากพวกมัน ซึ่งเป็นที่ต้องการของอุตสาหกรรมเคมีและโลหะวิทยา