Белорусский Государственный Университет
Химический факультет
Кафедра неорганической химии
Курсовая работа
«Вольфрам в высшей степени окисления»
Выполнила:
студентка I курса 4 группы
Егоренкова Т. А.
Научный руководитель:
Доцент Василевская Е. И.
г. Минск
2009 год
Содержание:
Введение |
2 |
Минералы и руды
|
3 3 4 |
Оксид вольфрама (VI) WO3 |
6 |
Вольфрамовая кислота H2WO4 |
7 |
Вольфраматы
|
8 9 9 10 10 10 |
Другие соединения шестивалентного вольфрама
|
11 11 11 12 12 12 12
|
Заключение |
13 |
Список используемой литературы
|
14 |
Введение.
Степень окисления – это положительное или отрицательное число, которое присваивают элементу в соединении. Физического смысла степень окисления не имеет. Лишь в случае идеального ионного соединения степень окисления элементов соответствует заряду их ионов. Положительные степени окисления проявляют все элементы, за исключением фтора. Их значения увеличиваются с ростом заряда ядер и совпадают с числом электронов на последнем энергетическим уровне (за исключением кислорода). Эти степени окисления называются высшими степенями окисления.
Вольфрам – d-элемент VI группы периодической системы. За немногим исключением d-элементы проявляют переменную степень окисления. Высшая степень окисления большинства d-элементов отвечает номеру группы, в которой они находятся. В отличие от подгрупп s- и p-элементов с увеличением атомного номера значение устойчивой степени окисления в подгруппах d-элементов возрастает.
Наиболее устойчивое валентное состояние того или иного элемента периодической системы можно определить, изучая состав образуемых им минералов. Действительно, пройдя сквозь чистилище экстремальных условий в процессе создания земного шара, и в частности земной коры, атомы элементов, слагающих Землю, подверглись воздействию высоких температур и давлений, агрессивных окислительных и восстановительных сред. Поэтому валентное состояние элементов в минералах, как правило, наиболее устойчивое. Для W наиболее характерны сложные природные соединения, где W имеет степень окисления +6.
Минералы и руды
Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трехокисью вольфрама WO3 и окислами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов.
Вольфрамит
Представляет собой твердый раствор вольфраматов (солей вольфрамовой кислоты) железа и марганца (mFeWO4 · nMnWO4). Этот раствор – тяжелые и твердые кристаллы коричневого пли черного цвета, в зависимости от того, какое соединение преобладает в их составе. Если больше гюбнерита (соединения марганца), кристаллы черные, если же преобладает железосодержащий ферберит – коричневые. Вольфрамит парамагнитен и хорошо проводит электрическим ток.
Содержит 74-76% WO3. Характерны примеси MgO, Ta2O5, Nb2O5, ThO2, Sc2O3. Твёрдость по шкале Мооса 5-5,5, плотность 6,7 г/см3 (гюбнерит) до 7,5 г/см3 (ферберит).
Рисунок 1. Вольфрамит с кварцем Рисунок 2. Ферберит
Встречается в грейзенах, пневматолитовых и высокотемпературных гидротермальных кварцевых жилах в ассоциации с мусковитом, топазом, флюоритом, бериллом, висмутином, касситеритом, молибденитом, арсенопиритом, редко - c антимонитом. Вольфрамит иногда псевдоморфно замещается шеелитом. В зоне окисления вольфрамит частично замещается вольфрамовыми охрами (тунгститом, ферритунгститом).
Вольфрамит - главнейший рудный минерал, из которого добывается вольфрам. При высоких содержаниях в нём Sc и Ta они могут извлекаться попутно.
Шеелит
Минерал класса вольфраматов; химический состав CaWO4. Примеси Mo, Cu, Sr, Mn, Mb, Ta, F и др. Кристаллизуется в тетрагональной системе; образует дипирамидальные кристаллы; . Бесцветный, белый, серый, желтоватый, реже бурый, зелёный, чёрный. Хрупкий. Твёрдость по шкале Мооса – 4,5. Плотность – 5,8 - 6,2 г/см3. Плавится с трудом, сплавляясь в полупрозрачное стекло. Шеелит обладает способностью к люминесценции. Если его осветить ультрафиолетовыми лучами, он флуоресцирует в темноте ярко-синим цветом. Примесь молибдена меняет окраску свечения шеелита: она становится бледно-синей, а иногда даже кремовой. Это свойство шеелита, используемое в геологической разведке, служит поисковым признаком, позволяющим обнаружить залежи минерала.
Рисунок 3. Шеелит Рисунок 4. Шеелит
Разлагается в HCL и НNO3, образуя жёлтый порошок водной окиси вольфрама, растворимой в аммиаке. Раствор в HCL при кипячении с оловом становится ярко-синим. В катодных, коротковолновых ультрафиолетовых и рентгеновских лучах светится голубым цветом с меняющейся окраской в зависимости от состава, иногда весьма сильно.
Распространён сравнительно широко, гл. образом в гидротермальных и в контактово-метасоматических месторождениях, встречается в рудах и месторождениях различного состава, преимущественно в жильных. Промышленные месторождения - в скарнах, образуются контактово-метасоматическим путём и залегают обычно на контакте гранитов с карбонатными породами в виде тел неправильной формы. В них шеелит находится в парагенезисе с пироксенами, гранатами, плагиоклазами и сульфидами. В гидротермальных месторождениях - в подчинённом количестве в кварцевых жилах совместно с арсенопиритом, пиритом, карбонатами, золотом, галенитом.
Образует рудные скопления. Наряду с вольфрамитовыми, шеелитовые руды явдяются ценным сырьём для получения вольфрама. Друзы кристаллов имеют весьма привлекательный вид и популярны как коллекционный материал.
Месторождения вольфрамовых руд геологически связаны с областями распространения гранитов. Крупнейшие зарубежные месторождения вольфрамита и шеелита находятся в Китае, Бирме, США, Боливии и Португалии. Россия располагает значительными запасами минералов вольфрама, главные их месторождения находятся на Урале, Кавказе и в Забайкалье.
Крупные кристаллы вольфрамита или шеелита – большая редкость. Обычно вольфрамовые минералы лишь вкраплены в древние гранитные породы – средняя концентрация вольфрама в итоге оказывается в лучшем случае 1...2%. Поэтому извлечь вольфрам из руд очень трудно.