Современная металлургическая промышленность производит почти все известные металлы

Лекция 3. ТУГОПЛАВКИЕ РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ
ВОЛЬФРАМ И МОЛИБДЕН
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Элементы вольфрам и молибден открыты шведским химиком Шееле в 1781 и 1778 гг. соответственно.
Вольфрам был открыт при разложении кислотой минерала "тунгстен" (тяжелый камень), впоследствии названного шеелитом. В 1783 г. было установлено, что новый элемент входит в состав другого минерала - вольфрамита, и в этом же году впервые был получен порошок вольфрама восстановлением триоксида вольф­рама углеродом. За элементом сохранилось два названия: вольфрам (в СССР, Германии и ряде стран Европы) и тунгстен (в Англия, США, Франции).
Молибден был открыт в наиболее распространенном его минерале — молибде­ните, который в течение многих столетий считали разновидностью графита. Ме­таллический молибден впервые получен в 1781 г. восстановлением триоксида молибдена углеродом. Более чистый металл в начале XIX в. получил Берцелиус восстановлением триоксида молибдена водородом.


Свойства вольфрама и молибдена
Вольфрам и молибден - элементы VI побочной группы периодической системы и обладают близкими физико-механическими и химическими свойствами.
По внешнему виду компактные металлы похожи на сталь. Они кристаллизуются в решетке объемноцентрированного куба с периодами а = 0,31647 нм (а -вольфрам) и а = 0,314 нм (молибден).


Механические свойства вольфрама и молибдена в большей мере зависят от чистоты металлов, предшествующей механической и термической их обработке. Конку, волочение и прокатку металлов ведут при нагревании, причем молибден несколько легче поддается механической обработке давлением, чем вольфрам.
Металлы отличаются высокой температурой плавления, низким давлением па-рои даже при температурах 2000 ^oС и малым температурным коэффициентом ли­нейного расширения. Относительно малое сечение захвата тепловых нейтронов (в семь раз меньше, чем у вольфрама) делает возможным его применение в качестве конструкционного материала в ядерных реакторах.



На воздухе вольфрам и молибден устойчивы. Заметное окисление металлов наступает при 400-500 ^оС, при более высоких температурах происходит быстрое окисление. При 600-700 °С пары воды быстро окисляют металлы.
С азотом молибден реагирует при температуре выше 1500 ^оС, вольфрам - вы­ше 2000 ^оС с образованием нитридов, которые в отсутствие нитрирующего аген­та разлагаются при нагревании до 700-800 ^оС.
Твердый углерод и углеродсодержашие газы при 1000-1200 ^оС взаимодейству­ют с вольфрамом и молибденом с образованием карбидов (WС, W₂С, Мо₂С). Не­большие примеси карбидов в металле вызывают их хрупкость и сильно понижают электропроводность. Фтор взаимодействует с вольфрамом и молибденом при обы­чной температуре. Хлор интенсивно реагирует при 800-1000 ^оС с образованием летучих WС1₆ и МоС1₅(температура кипения 337 ^оС и 268 ^оС соответственно). Пары иода с вольфрамом и молибденом не реагируют.
Пары серы и селена, а также Н₂S и Н₂Sе при температуре выше 400 °С взаи­модействуют с металлами, образуя дихалькогениды WS₂, МоS₂, WSе₂ и МоSе₂.
Вольфрам на холоду практически устойчив против действия соляной, серной, азотной и плавиковой кислот любой концентрации, а также царской водки. При нагревании до 80-100 ^оС происходит медленная коррозия в перечисленных кис­лотах, кроме плавиковой. Металл быстро растворяется в смеси азотной и пла­виковой кислот.
Молибден устойчив на холоду в соляной и серной кислотах, но медленно корродирует при 80-100 ^оС. В азотной кислоте и царской водке при нагревании молибден быстро растворяется. Хорошим растворителем молибдена служит смесь из 5 объемов НNOз, 3 объемов Н₂SО₄ и 2 объемов воды. Вольфрам в этой смеси не растворяется, что используют в производстве вольфрамовых спиралей для растворения молибденовых кернов после навивки вольфрамовой нити. В холодных растворах щелочей вольфрам и молибден устойчивы, но несколько разъедаются ими при нагревании.