钨

[拼音]：wu

[外文]：tungsten

一种化学元素，化学符号W，原子序数 74，原子量183.85，属周期系ⅥB族。

词源

钨有两个外文名称，即wolfram和tungsten。wolfram来源于德文，原意为“烟灰和污垢”。英美等国通常把钨称为tungsten，这个名词来源于瑞典文，原意为“沉重的石头”。1959年国际纯粹与应用化学联合会曾提出统一采用wolfram这个名词，然而英美等国仍采用tungsten。现在两个名称都被主要的科学团体所承认。

发现

1781年瑞典化学家C.W.舍勒从白钨矿中分离出一种新的氧化物，定名为钨酸。1783年西班牙化学家J.J.埃卢亚尔和F.埃卢亚尔兄弟从黑钨矿中也分离出钨酸；同年他们用焦炭粉将钨酸还原，首次获得不纯的金属钨。

存在

钨在地壳中的含量为 1.5×10-6％，居第 54位。自然界中大部分钨矿都是钨酸盐。主要的钨矿为白钨矿和锰铁钨矿。白钨矿几乎由纯的钨酸钙CaWO4组成，含80.6％的WO3和少量MoO3杂质。锰铁钨矿主要含不同比例的铁(Ⅱ)和锰(Ⅱ)的钨酸盐(Fe，Mn)WO4，FeO含量大于20％的样品称铁钨矿，MnO含量大于20％的样品称锰钨矿，介于它们之间的叫做锰铁钨矿。钨矿的主要产地在中国，约占世界总储量的50％以上。南朝鲜、缅甸等亚洲和太平洋沿岸的国家也有蕴藏。

自然界中存在五种钨的稳定同位素，质量数为：180、182、183、184和186。已人工制得八种放射性同位素，其中钨188的半衰期最长，为65天。

物理性质

块状钨为银白色或锡白色体心立方结构的金属；具有高熔点、高强度和较大的弹性模量；熔点3410℃，沸点5660℃，相对密度19.35(20℃)。粉末状钨呈灰色或黑色。

化学性质

钨的电子构型为(Xe)4f145d46s2，氧化态有 0、+1、±2、+3、+4、+5、+6，其中最稳定的为＋6。钨的抗氧化能力随相应条件不同而变化很大。比表面为5米2/克的钨粉会引起着火;而块状金属钨在室温下氧化速率却很慢。钨在低温下形成棕色和蓝黑色的较低价氧化物，它们比高温时生成的非粘附性黄色三氧化钨惰性更大。在红热条件下，钨与水或水蒸气迅速反应，生成三氧化钨。在真空和250～300℃条件下，钨与氯气反应生成六氯化钨；如有空气或水气存在，则生成氧氯化钨WOCl4。一般，钨在室温下能与氟进行反应;在红热和无潮气条件下能与溴生成五溴化钨，与碘只能生成二碘化钨。

钨与氢氟酸不发生反应；热硝酸易将钨氧化成黄色的三氧化钨；热的浓盐酸和硫酸与金属钨仅起微弱的反应。硝酸和氢氟酸的混合酸与钨反应，生成三氧化钨。室温下，王水与金属钨能起特殊的氧化作用。纯钨对熔融的氢氧化钠稳定；当氢氧化物中含有碱金属的硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐，二氧化铅或其他氧化剂时，会加速氢氧化钠对钨的腐蚀反应。钨与熔融的硝酸盐、亚硝酸盐和过氧化氢能起激烈的反应；与熔融的硫、磷反应很缓慢，但与它们的蒸气反应激烈。高温下，钨与碳、硼和硅形成二元化合物。温度高于1500℃时， 钨不与氮反应，若将钨与氨加热至700～800℃，则生成W2N。金属钨与氢不起反应，钨的热处理和机械加工均可在氢气氛保护下进行。

制法

（1）白钨矿的精炼　在热的浓盐酸中煮解粉碎的钨精矿，得钨酸和氯化钙溶液，经过滤分离和洗涤得钨酸。 将钨酸溶解于氨水中， 获得纯的仲钨酸铵晶体(NH4)10[H2W12O42]·nH2O。仲钨酸铵易于灼烧成黄色氧化钨，也可转化为其他钨化合物，如偏钨酸铵等。

（2）锰铁钨矿的精炼　将锰铁钨矿放在强苛性碱溶液中煮解，形成易溶于水的钨酸钠，经纯化和分级结晶，得到较纯的二水合钨酸钠。用盐酸转化成钨酸，然后按处理白钨矿的方法制得仲钨酸铵。钨酸钠也可用于制备其他含钨化合物。

（3）金属钨的生产 一般硬质合金用碳还原法制备；钨铁用铝热剂还原法生产；金属钨粉用氢气还原法制得，然后用粉末冶金法制成可锻性的致密钨材和金属切割用的渗碳的碳化钨。

应用

钨广泛用于制备钨钢和碳化钨。钨除用作白炽灯丝外，还可用作电子管、X射线管和高温电炉的发热元件（钨丝炉）。钨银合金和钨铜合金是制造刀形开关、断路器、点焊电极的有效接触材料。钨和铼的合金可用作电子管的预热器和热电偶丝，还可用于火箭发动机、宇宙飞船和人造卫星的结构元件材料。硅化钨具有半导体的性能，可制作半导体器件。钨的氧化物、硫化物和一系列的杂多化合物，在许多生产过程中可作稳定的催化剂。

毒性

有关钨对人类的毒性尚无正式报道。根据动物试验，空气灰尘中可溶性钨化合物应低于1毫克／米3，不溶性钨化合物应低于5毫克／米3。锰铁钨矿在碱分解过程中所留下的钨渣，含有微量的放射性元素，应注意处理。