Физико-химические свойства вольфрама и его соединений

Порядковый номер вольфрама в периодической системе элементов 74, атомная масса 183,85. Природные изотопы вольфрама имеют следующие массовые числа: 180, 182, 183, 184 и 186. Вольфрам кристаллизуется в кубической объемноцентрированной решетке с параметром а 0,3159 нм.

Плотность твердого металлического вольфрама 19,3 г/см3, плотность вольфрама в жидком состоянии 17,6 г/см3. Температура плавления вольфрама 3650 К, скрытая теплота плавления 35,2 кДж/г-атом. Кипит вольфрам при 6170 К, скрытая теплота испарения 800 кДж/г-атом.

Упругость пара твердого вольфрама определяется уравнением:

Валентность вольфрама в химических соединениях от 2 до 6. С кислородом вольфрам образует следующие окислы: WO2 (14,8% О); W4O11 (19,3% О); WO3 (20,7% О). Наибольшее практическое значение имеет трехокись вольфрама WO3. Температура плавления WO3 равна 1743 К, скрытая теплота плавления 58,4 кДж/моль.

Температурная зависимость теплоемкости твердой трехокиси вольфрама в интервале 1000—1743 К определяется уравнением

Из диаграммы состояния вольфрам—алюминий, приведенной На рис. 156, следует, что вольфрам образует с алюминием соединения WAl12 (36,2% W); WAl5 (57,7% W) и WAl4 (63,0% W). Растворимость вольфрама в алюминии при 920 К составляет 1,5%.

Добавки кремния (рис. 157) резко снижают температуру плавления вольфрама: при 4% Si температура плавления сплава меньше 2500 К. В системе W—Si имеются силициды W3Si2 (9,2% Si) WSi2 (23,4% Si). Температура плавления W3Si2 равна 2600 К, WSi2 — 2338 К.

Вольфрам с железом дает соединения, устойчивые в твердом состоянии: WFe2 (62,2% W) и W2Fe3 (68,7% W) (рис. 158).

Плотность промышленного ферровольфрама 13,8—15,5 г/см3, температурный интервал плавления 1910—2770 К.