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    請問鎢的原子結構示意圖為什么有“12”在其中?

    日期:2022-05-21 05:05
    瀏覽次數:44
    摘要:

    請問鎢的原子結構示意圖為什么有“12”在其中?

    W:(+74)2,8,18,32,12,2,照說只有2、8、18、32……不會出現“12”吧?


    1、概述

    鎢是稀有金屬,也是重要的戰略物資。我國是產鎢大國,鎢資源儲量520萬噸,占世界總儲量的65%,產量及出口量均居****。湖南、江西、河南三省的鎢資源儲量居國內的前三位,其中湖南、江西兩省的鎢資源儲量占國內的 55.48%。湖南以白鎢為主,江西以黑鎢為主,其黑鎢資源占國內黑鎢資源總量的 42.40%。

    2、性質

    鎢是稀有高熔點金屬,屬于元素周期表中第六周期(**長周期)的 VIB族。鎢是一種銀白色金屬,外形似鋼。鎢的熔點高,蒸氣壓很低,蒸發速度也較小。它的主要物理性質如下:

    元素符號: W

    原子序數: 74

    穩定同位素及其所占%: 180(0.14);182(26.41); 183(14.40);184(30.64);186(28.41)

    相對原子質量: 183.85

    自由原子的電子層結構: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25P65d46S2

    原子體積: 9.53 cm3/mol

    密度: 19.35 g/cm3

    晶體結構及晶格常數: α-W:體心立方 a=3.16524 nm(25℃)

    β-W:立方晶格 a=5.046 nm(630℃以下穩定)

    熔點: 3410±20℃

    沸點: 5927℃

    熔化潛熱: 40.13±6.67kJ/mol

    升華熱: 847.8 kJ/mol(25℃)

    蒸發熱: 823.85±20.9kJ/mol(沸點)

    電阻溫度系數: 0.00482 I/℃

    電子逸出功: 4.55 eV

    熱中子俘獲面: 19.2 b

    彈性模量: 35000~38000 MPa(絲材)

    扭力模量: ~36000Mpa

    體積模量: 3.108×1011-1.579×107t+0.344×103t2 Pa

    剪切模量: 4.103×1011-3.489×107t+7.55×103t2 Pa

    壓縮性: 2.910-7 cm/kg

    鎢有兩種變型,α和β。在標準溫度和常壓下,α型是穩定的體心立方結構。β型鎢只有在有氧存在的條件下才能出現。它在630℃以下是穩定的,在630℃以上又轉化為α鎢,并且這一過程是不可逆的。

    3、用途:

    18世紀50年代曾發現鎢對鋼性質的影響。然而,鎢鋼開始生產和廣泛應用是在19世紀末和20世紀初。

    1900年在巴黎世界博覽會上,**展出了高速鋼。因此,鎢的提取工業從此得到了迅猛發展。這種鋼的出現標志了金屬切割加工領域的重大技術進步。鎢成為*重要的合金元素。

    1900年,俄國發明家А.Н.Ладыгин首先建議在照明燈泡中應用鎢。在1909年Кулидж制定基于粉末冶金法,采用壓力加工的工藝方法之后,鎢才有可能在電真空技術中得到廣泛的應用。

    1927——1928年采用以碳化鎢為主成分研制出硬質合金,這是鎢的工業發展史中的一個重要階段。這些合金各方面的性質都超過了*好的工具鋼,在現代技術中得到了廣泛的使用。

    鎢以純金屬狀態和以合金系狀態廣泛應用于現代技術中,合金系狀態中*主要的是合金鋼、以碳化鎢為基的硬質合金、耐磨合金和強熱合金。鎢主要分別應用于以下工業領域。

    一、鋼鐵工業:

    鎢大部分用于生產特種鋼。廣泛采用的高速鋼含有9%——24%的鎢、3.8%——4.6%的鉻、1%——5%的釩、4%——7%鈷、0.7%——1.5%碳。高速鋼的特點是在空氣中有高的強化回火溫度(700——800℃)下,能自動淬火,因此,直到600~650℃它還保持高的硬度和耐磨性。合金工具鋼中的鎢鋼含有0.8%——1.2%的鎢;鉻鎢硅鋼含有2%——2.7%的鎢;鉻鎢鋼中含有2%——9%的鎢;鉻鎢錳鋼中含有0.5%——1.6%的鎢。含鎢的鋼用于制造各種工具:如鉆頭、銑刀、拉絲模、陰模和陽模,氣支工具等零件。鎢磁鋼是含有5.2%——6.2%的鎢、0.68%——0.78%碳、0.3%——0.5%鉻的永磁體鋼。鎢鈷磁鋼含有11.5%——14.5%的鎢、5.5%——6.5%鉬、11.5%——12.5%鈷的硬磁材料。它們具有高的磁化強度和矯頑磁力。

    碳化鎢基硬質合金:

    鎢的碳化物具有高的硬度、耐磨性和難熔性。這些合金含有85%——95%的碳化鎢和5%——14%的鈷,鈷是作為粘結劑金屬,它使合金具有必要的強度。主要用于加工鋼的某些合金中,還含有鈦、鉭和鈮的碳化物。所有這些合金都是用粉末冶金法制造的。當加熱到1000——1100℃時,它們仍具有高的硬度和耐磨性。硬質合金刀具的切削速度遠遠地超過了*好的工具鋼刀具的切削速度。硬質合金主要用于切削工具、礦山工具和拉絲模等。

    熱強和耐磨合金:

    作為*難熔的金屬鎢是許多熱強合金的成分,如3%——15%的鎢、25%——35%的鉻、45%——65%的鈷、0.5%——0.75%的碳組成的合金,主要用于強烈耐磨的零件,例如航空發動機的活門、壓模熱切刀的工作部件、渦輪機葉輪、挖掘設備、犁頭的表面涂層。

    在航空和火箭技術中,以及要求機器零件,發動機和一些儀器的高熱強度的其它部門中,鎢和其它給熔金屬(如鉭、鈮、鉬、錸)的合金用作熱強材料。

    觸頭材料和高比重合金:

    用粉末冶金方法制造的鎢-銅合金(10%——40%的銅)和鎢-銀合金,兼有銅和銀的良好的導電性、導熱性和鎢的耐磨性。因此,它成為制造閘刀開關、斷路器、點焊電極等的工作部件非常的效的觸頭材料。成分為90%——95%的鎢、1%——6%的鎳、1%——4%的銅的高比重合金,以及用鐵代銅(—5%)的合金,用于制造陀螺儀的轉子、飛機、控制舵的平衡錘、放射性同位素的放射護罩和料筐等。

    電真空照明材料:
    鎢以鎢絲、鎢帶和各種鍛造元件用于電子管生產、無線電電子學和X射線技術中。鎢是白織燈絲和螺旋絲的*好材料。高的工作溫度(2200——2500℃)保證高的發光效率,而小的蒸發速度保證絲的壽命長。鎢絲用于制造電子振蕩管的直熱陰極和柵極,高壓整流器的陰極和和各種電子儀器中旁熱陰極加熱器。用鎢做X光管和氣體放電管的對陰極和陰極,以及無線電設備的觸頭和原子氫焊槍電極。鎢絲和鎢棒作為高溫爐(達3000℃)的加熱器。鎢加熱器在氫氣氣體、惰性氣體或真空中工作。

    鎢的化合物:

    鎢酸鈉用于生產某些類型的漆和顏料,以及紡織工業中用于布疋加重和與硫酸銨和磷酸銨混合來制造耐火布疋和防水布疋。還用于金屬鎢、鎢酸及鎢酸鹽的制造以及染料、顏料、油墨、電鍍等方面。也用作催化劑等。鎢酸在紡織工業中是媒染劑與染料和在化學工業中用作制取高辛烷汽油的催化劑。二硫化鎢在有機合成中,如在合成汽油的制取中用作固體的潤滑劑和催化劑。

    中國的鎢礦資源儲量:

    鎢礦在我國儲量豐富,約占世界鎢礦的90%以上,是世界公認的鎢礦大國。

    我國的鎢礦大體上分布于我國南嶺山地兩側的廣東東部沿海一帶,尤其是以江西的南部為*多,儲量約占全世界的二分之一以上。此外,江西的大庾、湖南的汝城、資興、荼陵等地;以及廣西和云南等省也都產有鎢礦。

    主要的鎢礦有十幾種,我國主要有兩種;黑鎢礦(鎢錳鐵礦)和白鎢礦(鎢酸鈣礦)。

    1.黑鎢礦。顏色有暗灰色、淡紅褐、淡褐黑、發褐及鐵褐等顏色。半金屬光澤、金屬光澤及金剛光澤。通常為葉片狀、彎曲片狀、粒狀和致密狀;也有的呈厚板狀、尖柱狀等單斜晶系晶體,硬度5-5.5,比重7.1-7.5。參差狀斷口。性脆,有弱磁性。黑鎢礦是煉鎢和制造鎢酸鹽類的主要原料。

    2.白鎢礦。顏色為白色,也有黃褐、綠和淡紅色等。金剛光澤。它屬正方晶系,形成雙錐狀的假八面體或板狀晶體,晶面有時可見斜條紋,其中插生雙晶者較為常見。也有的晶體呈皮殼狀、腎狀、粒狀和致密塊狀。硬度4.5-5;比重5.9-6.2。性脆,貝殼狀或參差狀斷口。受陰極射線作用時可發出淺藍色的光。白鎢礦產于我國江西大庚、湖南大順窿、云南文山等地。多成砂礦,可用淘重砂法淘洗得到白鎢礦。
    鎢是一種化學元素,它的化學符號是W,它的原子序數是74,是一種非常硬的、鋼灰色至白色的過渡金屬。含有鎢的礦物有黑鎢礦和白鎢礦等。鎢的物理特征非常強,尤其是它的熔點非常高,是所有非合金金屬中*高的。純鎢主要用在電器和電子設備中,它的許多化合物和合金也被用在許多其它應用中(*常見的有燈泡的燈絲,在X射線管中以及在高溫合金中也有鎢使用)。

    純鎢是一種鋼灰色至錫白色的堅硬的金屬,非常純的鎢可以被拉鋸鋸開(純鎢很脆,不易加工)。鎢的加工手段有鍛造、拉伸和沖擊。在所有金屬中鎢的熔點*高,為3415°C,蒸汽壓*低,在抗張強度*高(1650°C時)。它的防腐性能非常好,大多數無機酸對它的侵蝕很小。在空氣里它的表面上形成一層保護性的氧化物,但是在高溫下它會被完全氧化。鋼里加入少量鎢可以大大地增高鋼的硬度。

    鎢的應用非常廣,*常見的是以碳化鎢(W2C)的形式使用在硬質合金中。這樣的硬質合金被用在金屬加工、采礦、采油和建筑工業中作為耐用金屬。此外在電燈泡和真空管中鎢絲的應用也很廣。鎢還常被用作電極。鎢可以被拉成很細的絲,而且它的熔點非常高。其它應用包括:

    由于鎢的熔點非常高,它被用在航天和高溫應用中,比如電子、加熱、焊接,比如鎢極氣體保護電弧焊。
    鎢非常堅硬,非常緊密,因此它在制作重金屬合金時非常理想,這樣的合金被用在裝甲、散熱片和高密度應用中如壓重、平衡重物、船和飛機的壓重等。
    由于鎢非常緊密飛鏢往往含80%至97%的鎢。
    高速鋼含鎢,有時含18%的鎢。
    制造渦輪機片、耐用部分和保護層的高溫合金含鎢(哈氏合金、鎢鉻鈷合金等)。
    子彈中使用鎢來取代鉛。
    鎢的化合物被用作催化劑、無機顏色。二硫化鎢是高溫潤滑劑,它在500°C依然穩定。
    由于鎢的熱脹性與硅酸硼玻璃類似,它被用來做玻璃/金屬密封
    鎢與鎳、鐵和鈷的合金被用來制作重合金,這樣的重合金用在動能彈中取代貧鈾。
    在集成電路中鎢是前路之間的連接物。在二氧化硅絕緣體中侵蝕接觸孔,注入鎢,磨平來連接三極管。典型的接觸孔可以小到65納米。
    碳化鎢是*硬的物質之一,被用在機器工具和磨料中。碳化鎢是磨具和轉具中*常見的材料,往往也是*好的材料。
    在放射性醫學中鎢被用作屏蔽物質。運輸氟脫氧葡萄糖一般用鎢容器,由于氟脫氧葡萄糖中的高能氟-18鉛容器無法使用。
    其它:氧化鎢被用在陶瓷釉中,鈣或鎂鎢常用在熒光粉中。在核物理和核醫學中鎢晶體被用作閃爍探測器。鎢被用作X射線目標和在電子爐中作為加熱器。含鎢的鹽被永在化學和皮革工業中。青銅色的氧化鎢被用在繪畫中。由于它的低敏感性碳化鎢被用作首飾,此外由于它非常硬它不會像其它擦光的金屬被劃痕。有些樂器的鉉使用鎢絲。

    貌似鐵的也是...
    關注.
    好奇心太強.

    可以出現12,因為那層沒有排滿。
    至于為什么倒數**層沒排滿,*外層還有兩個電子,更深層的原因要從電子亞層說起。如果你只是學高中化學,不用了解這個。如果感興趣可以參考電子亞層的信息和電子排布理論。

    你說的只是每層的*大電子數,遵循2x^2,鎢是副族元素,次外層電子不飽和,其核外價電子排布為5d56s1所以可以有12

    主族元素和附族是不一樣的附族元素外側電子的排列不像主族元素一樣規律
    所以大部分附族元素都沒有唯壹的化合價

    這要用量子力學解釋。
    鎢的原子結構實際是:
    1s(2)2s(2)2p(6)3s(2)3p(6)3d(10)4s(2)4p(6)5s(2)4d(10)5P(6)6S(2)4f(14)5d(4)
    其中的s,p,d,f是電子亞層符號,這里不贅述。后面括號里的數是各亞層的電子數。
    你只需知道5d,5p,5s三組軌道構成第五層(同樣道理,不帶括號的數字表示層數,如3s,3p,3d構成第三層,2s,2p為**層,等等),即次外層。
    而電子排布順序是1s-2s-2p-3s-3p-3d-4s-4p-5s-4d-5P-6S-4f-5d
    其中s亞層可容2個電子,p亞層6個,d亞層10個,f亞層14個。因此先排了6s層,而第五電子層中的5d亞層沒有排滿,所以第六層有2個電子,第五層為5d(4),5p(6),5s(2)共12個電子。

    以后會學

    好強,我都看不懂??!
    ~~~~

    這個涉及能級交錯問題。外層5s25P65d46S2,如果根據這個來計算,第5層有12個電子,第六層有2個。按理說第五層應該排滿,但是根據能級交錯原理,5P軌道排滿6個電子后,不排5d軌道,而是先排滿6s軌道,再排滿4f軌道,*后排5d軌道,而這時只剩下4個電子,所以5d軌道只有4個電子,并沒有排滿.也就出現了12個電子.你是高中生吧,高中階段副族元素不要求,不過可以自學一下大一關于基態原子構型的問題,不是太難.

    參考資料:《無機化學》高等教育出版社第四版上冊41頁

    能級錯位,原理高中是不用掌握的,錯位的并不是亂錯的,而有一套規律的。大學無機有學。我是考好就忘了。

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