Вольфрам и молибден Выполнила: Коваленко К. Д. гр. МГП 09
История открытия молибдена n Название «молибден» происходит от греческого слова «молибдос» , означающего в переводе свинец. 1778 г. К. В. Шееле открыл новый элемент – молибден. Разлагая молибденит азотной кислотой, выделил молибденовую кислоту, получил трехокись и некоторые соли молибдена. 1782 г. П. Гельем получил металлический порошок молибдена восстановлением трехокиси молибдена древесным углем. Более чистый металл был получен в 1817 г. И. Берцелиусом восстановлением трехокиси молибдена водородом.
История открытия вольфрама В 1781 г. Шееле, исследуя минерал шеелит, установил, что он является соединением кальция с неизвестной кислотой (сейчас она называется вольфрамовой). Эту же кислоту в 1783 г. обнаружили братья д'Элуяр в другом минерале в вольфрамите. Получив эту кислоту из вольфрамита, братья д'Элуяр при помощи углерода извлекли новый элемент в виде чистого металла, который по аналогии с исходным минералом был назван вольфрамом.
Основные свойства Вольфрам (W) Молибден (Mo) Атомный номер 74 42 Внешний вид простого вещества Тугоплавкий прочный металл, стального или белого цвета Тугоплавкий прочный светлосерый металл Радиус атома 141 пм 139 пм Атомная масса 183, 84 а. е. м. (г/моль) 95, 94 а. е. м. (г/моль) Свойства атома Химические свойства Электроотрицательность (по Полингу) 1, 7 Степени окисления 6, 5, 4, 3, 2, 0 2, 16 6, 5, 4, 3, 2 Термодинамические свойства простого вещества Плотность 19, 3 г/см³ 10, 22 г/см³ Теплопроводность 173 Вт/(м·K) 138 Вт/(м·K) Температура плавления 3422° С 2617° С Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки Кубическая объёмноцентрированая кубическая объёмноцентрированая Параметры решётки 3, 160 Å 3, 147 Å
Основные свойства модибдена n На воздухе при обычной температуре молибден устойчив. Начало окисления наблюдается при 400 °С. Начиная с 600 °С металл быстро окисляется с образованием Mo. O 3. n Пары воды при температурах выше 700 °С интенсивно окисляют его до Mo. O 2. n При повышенных температурах с молибденом взаимодействуют сера, селен, мышьяк, азот, углерод и многие другие неметаллы. n В соляной и серной кислотах молибден несколько растворим лишь при 80— 100 °С. Азотная кислота, царская водка и перекись водорода быстро растворяют металл при нагревании. Хорошим растворителем молибдена служит смесь азотной и серной кислот.
Основные свойства вольфрама n В обычных условиях вольфрам химически стоек. n При 400— 500°С заметно окисляется на воздухе до WO 3. n Пары воды интенсивно окисляют его выше 600°С до WO 2. n Галогены, сера, углерод, кремний, бор взаимодействуют с вольфрамом при высоких температурах. n При обычных условиях вольфрам стоек к соляной, серной, азотной и плавиковой (HF) кислотам, а также к царской водке. n Быстро растворяется в смеси плавиковой и азотной кислот. n В соединениях вольфрам проявляет валентность от 2 до 6, наиболее устойчивы соединения высшей валентности.
Распространенность элементов Среднее Содержание вольфрама, вольфрама n·10 -4% мас. Среднее Содержание молибдена, молибдена n·10 -4% мас. Кларк 1, 3 1, 2 Ультраосновные породы 0, 1 0, 3 Основные породы 0, 7 1, 4 Средние породы 1, 2 1 Кислые породы 1, 9 1 В водах океана 0, 0007 0, 01 В живом веществе 0, 01 0, 2 В почве 2, 89 1, 65
Eh-p. H диаграммы
Основные минералы-носители молибдена n Известно около 20 минералов молибдена. Наиболее часто встре чающиеся из них: молибденит Мо. S 2; молибденит повеллит Са. Мо. O 4; повеллит молибдит (ферримолибдит) Fе 2(Мо. O 4)3· n. Н 2 O; молибдит вульфенит Pb. Мо 04; вульфенит молибдо шеелит Са(W, Мо)O 4; молибдо шеелит чиллагит Рb(Мо, W)04; чиллагит кёхлинит Вi 2(Мо 04)02; линдгренит Сu 3(Мо. O 4)2(ОН)2; линдгренит ильземанит Мо. O 3·SO 3·5 Н 2 O; ильземанит ураномолибдат UO 2·UO 3·2 Мо. O 3 и др. ураномолибдат n Промышленное значение имеют лишь первые четыре минерала.
1 1) Вульфенит Pb. Мо 04 2) Молибденит Мо. S 2 3) Повеллит Са. Мо 04 3 2
Основные минералы-носители вольфрама n Известно 20 вольфрамовых минералов. Наиболее распространены минералы группы вольфрамита Mn. WO 4 – Fe. WO 4 и шеелит Ca. WO 4, имеющие промышленное значение. n Реже встречаются сульфид вольфрама тунгстенит WS 2, а также окисноподобные соединения тунгстит, тунгстит ферро и купротунгстит, гидротунгстит. Довольно ферро купротунгстит гидротунгстит широко распространены псиломеланы вады с высоким содержанием вольфрама. n В экзогенных условиях образуются минералы группы вульфенита: штольцит βРb. WO 4, изоструктурный с штольцит шеелитом и его моноклинная разновидность распит αРb. WO 4.
1 2 1) Вольфрамит Mn. WO 4 – Fe. WO 4 2) Шеелит Ca. WO 4
Формы нахождения молибдена n В свободном виде молибден не встречается. В земной коре молибден распространён относительно равномерно, некоторое повышение наблюдается только в кислых изверженных породах и особенно в осадочных породах, богатых органическим веществом. Ультраосновные породы содержат меньше молибдена, чем другие типы пород n В условиях первичных магматических процессов молибден отличается высоким сродством к сере и значительно меньшим к кислороду. Поэтому в первичных рудах эндогенных месторождений молибден представлен преимущественно сульфидом четырех валентного молибдена (минерал молибденит). В зонах окисления преобладают кислородные соединения шестивалентного молибдена (молибдаты), образовавшиеся в результате окисления молибденита. n В земной коре максимальные концентрации молибдена создаются в результате гидротермальной деятельности интрузий гранитоидной магмы. n В экзогенных условиях молибден (в форме кислородных соединений) концентрируется в осадочных породах, в особенности в кремнисто углистых глинистых сланцах и углях, где он тесно связан с органическим веществом. Значительные концентрации молибдена известны также в нефти и твердых нефтебитумах.
Поведение молибдена в водной и молибдена воздушной средах n В биосфере Мо энергично мигрирует и концентрируется, его геохимия здесь тесно связана с живым веществом и продуктами его распада. n В кислородных водах Мо сравнительно слабый водный мигрант, что подтверждается постоянством его содержания в большинстве почв. n В речных водах Мо мало, поступая со стоком в океан, он слабо накапливается в морской воде, частично уходит в илы. В илах с сероводородным заражением местами происходит значительное накопление Мо.
Биологическое значение молибдена n В растениях молибден повышает содержание хлорофилла и витаминов. При его недостатке бобовые, овёс, томаты, салат и другие растения заболевают особым видом пятнистости, не плодоносят и погибают. Поэтому растворимые молибдаты в небольших дозах вводят в состав микроудобрений. n Молибден – один из основных микроэлементов в питании человека и животных. Он содержится во многих живых тканях и необходим для поддержания активности некоторых ферментов. n Случаи дефицита молибдена в организме человека редки. n Избыток молибдена в организме человека может вызвать нарушение обмена веществ, задержку роста костей, подагру и т. п. n Количество металла, необходимое взрослому человеку: 75 -250 (мкг/день)
Формы нахождения вольфрама n Вольфрам мало распространен в природе, содержание в земной коре 1, 3· 10 4% мас. Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трехокисью вольфрама WO 3 и окислами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. n Все вольфрамовые месторождения имеют магматическое или гидротермальное происхождение. n Вольфрам генетически связан с гранитоидами, характеризующимися перенасыщенностью глиноземом, высокой кислотностью и повышенным содержанием олова и фтора. Он легко образует летучие соединения с фтором, хлором, бором и накапливается в продуктах остаточной кристаллизации гранитных магм. n В экзогенных условиях минералы вольфрама относительно устойчивы и способны образовывать россыпи. В процессе осадкообразования концентрация вольфрама происходит в морских терригенных, реже карбонатных отложениях, обогащенными Fe, Мп и углистым веществом.
Поведение вольфрама в водной и вольфрама воздушной средах n Хотя вольфрам не так уж редок в земной коре, содержания этого элемента в водах зоны гипергенеза ничтожно малы. Процессы сорбционного осаждения образующимися гипергенными минералами исключают миграцию вольфрама. n Его сорбируют гидроокислы железа, марганца, а также соли кальция. n Кроме этого, вольфрам частично осаждается из вод в виде малорастворимых вольфраматов и вольфрамитов. n Благоприятными для миграции вольфрама являются щелочные натриевые воды. Он накапливается в озерных водах с увеличением уровня общей минерализации.
Биологическое значение вольфрама n Информация о биологический свойствах вольфрама в организме животных и растений очень скудна. n У животных он влияет на обмен веществ и продуктивность, при высоких дозах блокирует активность молибдена, снижает активность ферментов дыхания и роста. n В растениях замена вольфрамом влияет на активность молибдена в фиксации азота.
Основные типы месторождений молибдена n Различают несколько видов молибденовых руд: n Простые кварцево-молибденовые руды, в которых молибден залегает в кварцевых жилах. n Кварцево-молибдено-вольфрамитовые руды, содержащие наряду с молибденитом вольфрамит. n Скарновые руды. В рудах этого типа молибденит часто с шеелитом и некоторыми сульфидами(пирит, халькопирит) залегают в кварцевых жилах, заполняющих трещины в скарнах. n Медно-молибденовые руды, в которых молибден сочетается с сульфидами меди и железа. Это наиболее важный источник получения молибдена. На него приходится более 60% запасов молибдена. Наиболее значительные месторождения молибденовых руд в зарубежных странах сосредоточены в западной части США n Вульфенитовые руды возникают в результате переработки минералов свинца Мо- содержащими растворами. Месторождения вульфенита имеются в США Аризоне (месторождение Тайгер), Алжире, Австралии Югославии, Казахстане.
Мировые запасы молибдена, %
Основные месторождения молибдена и распределение его балансовых запасов по субъектам РФ, тыс. т
Основные типы месторождений вольфрама n Вольфрамоворудные месторождения по главному составляющему их минералу делят на вольфрамитовые и шеелитовые. n Вольфрамитовые месторождения обычно связаны с проявлением в существенно алюмосиликатной среде грейзеного процесса или, среде, богатой железом, поздних этапов гидротермального минералообразования. В жилах вольфрамит кристаллизуется одним из первых. n Образование вольфрамита происходит в условиях повышения щелочности слабокислого или нейтрального минералообразующего раствора. n Наиболее благоприятным для шеелитового рудопроявления процессом является скарнообразование, обычно возникающее на контакте вольфрамоносных гранитоидов и карбонатных осадочных толщ. Отложение шеелита происходит вследствие понижения щелочности минералообразующего раствора в ходе взаимодействия его с вмещающими плагиоклазовыми породами.
Мировые запасы вольфрама, %
Основные месторождения вольфрама и распределение балансовых запасов триоксида вольфрама по субъектам РФ, тыс. т
Область применения молибдена n Стали, лигированные молибденом, применяются для изготовления инструментов и деталей в автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности. n Металлический молибден применяется в электрических лампах, при изготовлении радиоламп, рентгеновских трубок, а также в виде проволоки в высокотемпературных электрических печах. n Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. n Легкрастворимые соединения молибдена нашли применение в сельском хозяйстве (микроудобрения).
Область применения вольфрама n Металлический вольфрам применяется для изготовления нитей накаливания в электролампах, электродов для водородной сварки, заменяя платину, для нагревателей высокотемпературных электропечей, работающих при температуре свыше 3000 ° С, термопар, роторов в гироскопах оптических пирометров для катодов рентгеновских трубок, электровакуумной аппаратуры, радиоприборов, выпрямителей и гальвонометров. n В производстве сталей в качестве легирующей добавки, в твердых жаропрочных сплавах, в электротехнике, в производстве кислотоупорных и специальных сплавов, в химической промышленности. n Соединения вольфрама применяются в качестве красителей, для придания тканям огнестойкости и водоустойчивости.
Список использованной литературы n Иванов В. В. Экологическая геохимия элементов: Справочник: В n n n 6 кн. / Под ред. Э. К. Буренкова. – М. : Экология, 1997. Кн. 5: Редкие d элементы. 576 с. : илл. Зеликман А. Н. Молибден – М. : Металлургия, 1970, 440 с. Чернов Б. С. , Белов С. В. , Бронницкая Л. С. и др. Минеральное сырье. Вольфрам// Справочник. – М. : ЗАО "Геоинформмарк", 1998. 37 с. Перельман А. И. Геохимия – М. : Высш. шк. , 1989. 528 с. : илл. Покалов В. Т. Минеральное сырье. Молибден// Справочник. – М. : ЗАО Теоинформмарк", 1997. 44 с. Douglas G. Brookins Eh p. H Diagrams for Geochemistry – Springer Verlag, 1998. http: //www. mineral. ru
Скачать презентацию Вольфрам и молибден Выполнила Коваленко К Д гр
Вольфрам и молибден.ppt