钨

字源

瑞典化学家最早由白钨矿中分离出钨酸，因此根据白钨矿这种矿石的瑞典古名，将这种元素以瑞典语：tungsten（这个字可被分解为tung sten，字面意义为重石）命名。在英文、法文等语言中，都使用这个名称(除了北欧五国)。但因为tungsten在瑞典文中也是白钨矿的名称，为了避免混淆，瑞典采用volfram作为元素的名称。
在欧洲其他国家，主要以德文及各斯拉夫语为代表，则使用德语：wolfram或volfram，在北欧五国也使用这个名称。这个名称来自黑钨矿（Wolframite）这个矿石的名字。符号“W”及中文“钨”的来源都来自德文Wolfram。
黑钨矿（Wolframite）的名字来自德文"wolf rahm" ("wolf soot"狼煤烟 或"wolf cream"狼奶油)，于1747年由约翰‧嘎尔修特‧瓦莱里乌斯给定。这来自于拉丁文 "lupi spuma"，为格奥尔格·阿格里科拉在1546年对这个元素的称呼，英文翻译为“狼的白沫”，指的是这个矿物在萃取的过程消耗大量的锡。

物理性质

纯钨是钢灰色至锡白色的坚硬金属，通常很脆而不易金属加工，非常纯的钨可以维持它的硬度（高于许多其他金属），且具有延展性，易于加工。钨的加工方法有锻造、拉伸和冲击。钨常常以烧结的方法制成。
在所有纯金属中，钨的熔点最高（3415℃，6192 °F）蒸汽压最低，（温度1650℃，3000 °F以上），强度最高。虽然碳相较于钨能在较高的温度下维持固态，但是碳在气压下容易升华而非熔化，因此，它不具有熔点。钨拥有最低的热膨胀系数。它的低热膨胀系数、高熔点，以及高抗张强度，都源自于钨原子间的强共价键。少量的钨与钢合金，能够大大提升它的硬度
钨以两种晶体惯态结构存在：α和β。前者以立方体心堆积，是较稳定的组成。后者则是亚稳定的A15 立方体堆积，但因为非平衡合成或杂质造成的稳定性，可以与周围条件下的α相共存。相较于α相拥有等长的晶粒，β相展现圆柱状的晶性。α相的电阻率只有β相的三分之一，且具有远低于β相的超导转移温度（临界点TC）：ca. 0.015 K vs. 1–4 K；混合两者可以得到中间值得临界温度TC。以其他金属与钨合金也可以提高它的临界温度TC，此类钨合金可以用于低温超导电路。

同位素

天然钨由四种稳定同位素（¹⁸²W、¹⁸³W、¹⁸⁴W 以及 ¹⁸⁶W）以及一种长寿命的放射性同位素（¹⁸⁰W）组成 [¹⁸⁰W的半衰期非常长，可以看作是稳定同位素]。理论上，这五种同位素都能够借由α衰变成元素72（铪），但只有¹⁸⁰W观测到此种现象（半衰期：(1.8±0.2)×10¹⁸年）。平均来说，每年每克的¹⁸⁰W进行两次α衰变，其他同位素尚未被观察到天然衰变，因此它们的半衰期至少4 × 10²¹年。
目前有另外30种钨的人造放射性同位素被确立，其中最稳定是半衰期121.2天的¹⁸¹W、75.1天的¹⁸⁵W、69.4天的¹⁸⁸W、21.6天的¹⁷⁸W以及23.72小时的¹⁸⁷W。剩下所有的放射性同位素，半衰期都不超过三小时，其中大部分的更少于八分钟。钨也有11种变异，最稳定的是¹⁷⁹ᵐW（t1/2 6.4 分钟）。

化学性质

钨元素可以阻隔氧、酸和碱金属的腐蚀。
钨最常见的氧化态是+6价，但它也有-2至+6之间的氧化状态。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WO2−
4碳与粉状钨加热可以制成钨的碳化物（W₂C  和 WC），W2C通常不易发生化学反应，但容易和氯产生六氯化钨（WCl₆）。
在中性或酸性水溶液中，钨可以形成异性聚合酸以及多原子离子酸，随着钨酸盐与酸作用，先形成可溶的亚稳定”仲钨酸A”阴离子W
7O6–
24，接着转变成溶解度较低的”仲钨酸B“阴离子 H
2W
12O10–
42，最后稳定态达成，更酸化成易溶的的偏钨酸根阴离子H
2W
12O6–
40。偏钨酸根离子以对称的十二钨酸八面体存在（Keggin structure）。许多其他的多原子离子酸以亚稳定种类存在，包括以磷取代偏钨酸根中心的两个氢原子，制成多变的异性聚合酸，例如磷钨酸。
三氧化钨可以与碱金属形成嵌入intercalation化合物，被称作青铜，例如钠钨青铜 。

历史

1781年，瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒发现，使用白钨矿，可以制作出一种新的酸，即钨酸。当时卡尔·威廉·舍勒与其友人托尔贝恩·贝里曼皆相信在钨酸中一定可以进一步分解出一种新的化学元素。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。同年他们使用木炭还原钨酸获得了钨，因此他们被公认为钨的发现者[他们称之为"wolfram" 或 "volfram"]。
钨的战略价值在二十世纪早期受到注意。英国当局在1912年把卡罗克矿坑(Carrock mine)从德国拥有的坎布里亚矿业公司解放出来，还有在一次世界大战期间限制德国其他的取得来源。在二次世界大战，钨在政治交涉上扮演更加重要的角色。钨在欧洲的主要来源是葡萄牙，当时受到双方的压力，因为在帕纳什凯拉沉积的钨矿。钨抗高温的特性，其硬度和密度，以及强化合金的功效让它成为军工业的重要材料，用作武器和设备的成分与制作过程(例如碳化钨切割工具用于机械加工钢铁)。

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罗拉多州、加拿大、中国、越南、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，事实上利润很高。
2017年中国、越南与俄罗斯分别供应了79,000、7,200、3,100顿。加拿大在2015年底停止生产因为其唯一的钨矿矿坑关闭。越南在2010年左右因为其精炼工程的重大优化，大幅增加其产出，产量超过俄罗斯和玻利维亚。
中国仍然不只是全世界钨制品最大的制造者，也是最大的出口和消费者。钨的制造在中国外因需求上升而逐渐增加。同时中国的供给受到中国政府的严格管制，来对抗非法采矿和过多来自采矿与精炼过程的污染。
钨被认为是冲突矿石，因为在刚果共和国的不道德采矿行为。
在英国达特穆尔的边缘有大量的钨矿沉积，在一次和二次世界大战期间有利用。随着钨的价格上升，这个矿坑在2014年重新开张，但在2018年关闭。

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。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, T1/2 > 1.7×10²⁰ 年，¹⁸³W, T1/2 > 8×10¹⁹ 年， ¹⁸⁴W, T1/2 > 1.8×10²⁰ 年， ¹⁸⁶W, T1/2 > 4.1×10¹⁸ 年。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。