鎢的化學性質(zhì)

鎢有很高的化學穩(wěn)定性。在常溫下，鎢在干燥的空氣中不起變化,但在潮濕空氣中,鎢就會慢慢地被氧化。在高溫下,鎢與氧、一氧化碳、氮及水蒸氣作用。如果在空氣中通電加熱鎢絲，當達到400℃時,鎢就會很快和氧氣發(fā)生化學反應，表面開始生成氧化物薄膜。以后隨著溫度升高,氧化加劇。當達到700℃時,鎢上即覆蓋上WOs,這種 WOs在1000℃時呈黃色粉末。

鎢有三種穩(wěn)定的氧化物:褐色的二氧化鎢(WO2),黃色的三氧化鎢(WOs),藍色的五氧化二鎢(W:Os)。此外，還有不穩(wěn)定的灰色一氧化三鎢(WsO)。

三氧化鎢是鎢及其氧化物在空氣中加熱的最終產(chǎn)物。三氧化鎢易被各種還原劑還原,在700~1000℃時,它易被氫、一氧化碳和碳還原成金屬鎢。

如果燈中殘留有活性氧氣,就會形成氧化物,并沉積在玻殼上或芯柱上,使該處出現(xiàn)黃色、藍色或褐色的薄層。

水蒸氣在紅熱溫度下(600~700℃)也能劇烈地使鎢氧化，生成三氧化鎢與氫氣:

W+3H0WO+3H?↑

在白熾燈泡中，殘留的水蒸氣是很有害的。在高溫時水蒸氣分解成氫和氧,氧和白熾鎢絲作用生成氧化鎢(WO3),它從燈絲上蒸發(fā)出來，沉積到燈泡的較冷部位。氫分子在高溫下分解為氫原子。氫原子很活潑,立即與沉積在較低溫度處的氧化鎢作用，并游離出金屬鎢，重新生成H0。H?O又會分解成H?和 O,O:又會和W作用,這樣不停地循環(huán)下去,直到燈絲燒斷為止,這就是所謂的“水循環(huán)”。所以排氣不好的白熾燈,里面殘留水蒸氣,很快就會使玻殼發(fā)黑,燈絲很快會燒斷。

當溫度高于1100℃時,碳和含碳的氣體,如CO、CO2、CH，等與鎢接觸就會生成兩種發(fā)脆的碳化物W:O和WC,它們的硬度很高，熔點也很高(2750℃及2800℃)，并且有很好的化學穩(wěn)定性。但由于碳化物的形成削弱了鎢的機械強度,并增大其電阻,因此，不能用來做白熾體材料。

氮與鎢不起作用,但在高于2300℃時，氮分子與鎢蒸汽發(fā)生化合作用,生成氮化鎢(WN2、W?N?和W?Nэ)，在充氮的燈泡中，會出現(xiàn)褐色的薄層。由于這個原因,在充氮白熾燈中,工作溫度不宜超過 2300℃。

氟在室溫下與鎢形成揮發(fā)性氟化物;干燥的氯在超過250℃時，與鎢生成六氯化鎢。但干燥的碘在800℃下對鎢也無侵蝕作用。碘與溴在一定的溫度下能夠和鎢生成化合物，碘化鎢在1400℃、溴化鎢在1600℃高溫下又能分解為鎢和溴(碘)。目前已成功地利用碘(溴)與鎢的這個循環(huán)往復的作用，制成了碘鎢燈和溴鎢燈。

鎢與鋇的氧化物在高溫下(1000℃)生成易于揮發(fā)的鎢酸鋇。當加熱到800℃ 時，鎢與硫反應生成化合物:W+2S→WS2。 WS:是一種深灰色的結(jié)晶粉末,不溶于水,但能溶于硝酸和氫氟酸的混合液中,也能溶于堿中。

鎢很少受酸或堿的影響。在常溫下,鎢對任何濃度的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸以及王水(即1體積濃硝酸與3體積濃鹽酸混合)都表現(xiàn)出化學穩(wěn)定性。

氫與鎢不起作用,因此鎢能在氫氣中進行處理和加工,氫氣能使氧化鎢還原。鎢與汞蒸汽也不起作用，故鎢可以在含有汞的氣體放電燈中作為零件。