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鎢   ₇₄W

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外觀
灰白色，有光澤
概況
名稱·符號·序數	鎢（Tungsten）·W·74
元素類別	過渡金屬
族·週期·區	6 ·6·d
標準原子質量	183.84
電子排布	[Xe] 4f14 5d4 6s2[1] 2, 8, 18, 32, 12, 2
歷史
發現	托尔贝恩·伯格曼（1781年）
分離	Juan José Elhuyar和Fausto Elhuyar（1783年）
物理性質
物態	固體
密度	（接近室温） 19.25 g·cm−3
熔點時液體密度	17.6 g·cm−3
熔點	3695 K，3422 °C，6192 °F
沸點	5933 K，5660 °C，10220 °F
熔化熱	35.3 kJ·mol−1
汽化熱	806.7 kJ·mol−1
比熱容	24.27 J·mol−1·K−1
蒸氣壓 壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k 溫/K 3477 3773 4137 4579 5127 5823
原子性質
氧化態	6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, −1, −2 （微酸性氧化物）
電負性	2.36（鲍林标度）
電離能	第一：770 kJ·mol−1 第二：1700 kJ·mol−1
原子半徑	139 pm
共價半徑	162±7 pm
雜項
晶體結構	體心立方
磁序	順磁性[2]
電阻率	（20 °C）52.8 n Ω·m
熱導率	173 W·m−1·K−1
膨脹係數	（25 °C）4.5 µm·m−1·K−1
楊氏模量	411 GPa
剪切模量	161 GPa
體積模量	310 GPa
泊松比	0.28
莫氏硬度	7.5
維氏硬度	3430 MPa
布氏硬度	2570 MPa
CAS號	7440-33-7
最穩定同位素
主条目：鎢的同位素 同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變 方式 能量（MeV） 產物 180W 0.12% 1.8×1018年 α 2.516 176Hf 181W 人造 121.2天 ε 0.188 181Ta 182W 26.50% >1.7×1020年 α 1.772 178Hf 183W 14.31% >8×1019年 α 1.680 179Hf 184W 30.64% >1.8×1020年 α 1.123 180Hf 185W 人造 75.1天 β− 0.433 185Re 186W 28.43% >4.1×1018年 α 1.656 182Hf β−β− - 186Os

钨（IUPAC名：tungsten^[3]
），化学符号：W（德語：Wolfram），是一種化学元素，原子序数是74，是非常硬、钢灰色至白色的过渡金属。含有钨的矿物有黑钨矿和白钨矿等。钨的物理特征非常强，尤其是熔点非常高，是所有非合金金属中最高的。纯钨主要用在电器和电子设备，它的许多化合物和合金也有很多其它用途（最常见的有鎢絲灯泡、X射线管以及高温合金）。

鎢的最穩定的五種同位素都有輕微的放射性。

字源

瑞典化學家最早由白鎢礦中分離出鎢酸，因此根據白鎢礦這種礦石的瑞典古名，將這種元素被稱為瑞典語：tungsten（這個字可被分解為tung sten，字面意義為重石）。在英文、法文等語言中，都使用這個名稱。但因為tungsten在瑞典文中也是白鎢礦的名稱，為了避免混淆，瑞典採用volfram作為元素的名稱。

在歐洲其他國家，主要以德文及各斯拉夫語為代表，則使用德語：wolfram或volfram，在北歐五國也使用這個名稱。這個名稱來自黑钨矿（Wolframite）這個礦石的名字^[4]。

符号“W”及中文“钨”的来源都来自德文Wolfram。

主要特征

纯钨是钢灰色至锡白色的坚硬金属，非常纯的钨可以拉锯锯开（纯钨很脆，不易加工）。钨的加工方法有锻造、拉伸和冲击。在所有金属中，钨的熔点最高（3415℃）蒸汽压最低，在抗张强度最高（1650℃时）。钨的防腐性能非常好，大多数无机酸对其的侵蚀都很小。在空气裡它的表面會形成一层保护性氧化物，但是在高温下会完全氧化。在钢加入少量钨，可以大大增高钢的硬度。

应用

钨的应用非常广泛，最常见的是碳化钨（WC）硬质合金。这样的硬质合金用在金属加工、采矿、采油和建筑工业中作为耐用金属。此外在电灯泡和真空管中钨丝的应用也很广。钨还常用作电极。钨可以拉成很细的丝，而且熔点非常高。它的其它应用包括：

• 由于钨的熔点非常高，所以常用於航空和高温環境，例如电子、加热和焊接(E.G. 钨极气体保护电弧焊)。


• 钨非常坚硬，非常紧密，因此制作重金属合金非常理想，这样的合金用在装甲、散热片和高密度的应用上例如压重物、平衡重物、船和飞机的压重物等。


• 由于钨非常紧密，飞镖往往含80%至97%的钨。


• 
  高速钢含钨，有时含18%的钨。


• 制造涡轮机片、耐用部分和保护层的高温合金含钨（哈氏合金、钨铬钴合金等）。


• 在子弹中使用钨来取代铅。


• 钨的化合物被用作催化剂、无机颜色。二硫化钨是高温润滑剂，它在500 °C依然稳定。


• 由于钨的漲性和硅酸硼玻璃类似，所以人們用它進行玻璃/金属密封


• 钨与镍、铁和钴的合金被用来制作重合金，这样的重合金用在动能弹中取代贫铀。


• 在集成电路中钨是前路之间的连接物。在二氧化硅绝缘体中侵蚀接触孔，注入钨，磨平来连接三极管。典型的接触孔可以小到65纳米。


• 碳化钨是最硬的物质之一，被用在机器工具和磨料中。碳化钨是磨具和转具中最常见的材料，往往也是最好的材料。


• 在放射医学中钨是屏蔽物质。运输氟脱氧葡萄糖一般用钨容器，因為氟脱氧葡萄糖中的高能量氟-18令铅容器无法使用。

其它：氧化钨被用在陶瓷釉中，钙或镁钨常用在荧光粉中。在核物理和核医学中钨晶体被用作闪烁探测器。钨被用作X射线目标和在电子炉中作为加热器。含钨的盐被用在化学和皮革工业中。青铜色的氧化钨被用在绘画中。由于它的低敏感性碳化钨被用作首饰，此外由于它非常硬它不会像其它擦光的金属被划痕。有些乐器的铉使用钨丝。

历史

1781年，瑞典化學家卡尔·威廉·舍勒發現，使用白钨矿，可以制作出一种新的酸，即钨酸。當時卡尔·威廉·舍勒與其友人托尔贝恩·贝里曼皆相信在鎢酸中一定可以進一步分解出一種新的化學元素。1783年胡塞·德卢亚尔和浮士图·德卢亚尔兄弟发现从黑钨矿可以获得同样的酸。同年他们使用碳还原钨酸获得了钨，因此他们被公认为钨的发现者^[5][6]。

生理作用

还原酶使用钨蝶呤。

虽然有人怀疑钨会导致白血病，但是至今为止缺乏有说服力的证明。

来源

黑钨矿、白钨矿、钨铁矿等矿物含钨。重要的钨矿位于玻利维亚、美国加利福尼亚州和科羅拉多州、中国、葡萄牙、俄罗斯以及韩国。中国出产全世界钨的75%。通过使用碳还原钨的氧化物获得纯的金属。

全世界钨的贮藏总量估计为700万吨，其中约30%是黑钨矿，70%是白钨矿。但是目前大多数这些矿藏无法经济性地开采。按照目前的消耗量这些矿藏只够使用约140年。另一个获得钨的方法是回收。回收的钨比钨矿含量高，事实上非常有利润。

化合物

钨最常见的氧化态是+6价，但它也有-1至+6之间的氧化状态^[7]。最常见的氧化物是黄色的三氧化钨，WO₃，它可以在碱性的水中溶化形成WO₄²⁻。

同位素

自然界里出现的有五种钨的同位素，其中¹⁸²W、¹⁸³W、¹⁸⁴W、¹⁸⁶W是稳定同位素，¹⁸⁰W的半衰期非常长，可以被看作是稳定同位素。所有这些同位素理论上均可以通过α衰变蜕化为铪，但是至今为止只有¹⁸⁰W能够被观测到自然衰变，其半衰期为1.8×10¹⁸年，其它同位素没有被观测到自然衰变，估计的半衰期下界：¹⁸²W, T_1/2 > 1.7×10²⁰ 年，¹⁸³W, T_1/2 > 8×10¹⁹ 年， ¹⁸⁴W, T_1/2 > 1.8×10²⁰ 年， ¹⁸⁶W, T_1/2 > 4.1×10¹⁸ 年^[8]。平均每年在一克¹⁸⁰W中发生两次α衰变。

钨目前有27种人造放射性同位素，其中最稳定的是¹⁸¹W，其半衰期为121.2天，¹⁸⁵W的半衰期为75.1天，¹⁸⁸W的半衰期为69.4天，¹⁷⁸W的半衰期为21.6天。其它放射性同位素的半衰期均在24小时以下，其中大多数少于8分钟。

参考文献