元素家族

    钨，元素周期表第74号元素。

    《爱迪生发明灯泡》的故事中最终选用的灯丝材料就是钨，而最早推荐使用钨丝的人是一位俄国发明家，因为钨被认为具有最高熔点。事实上，大多数导体在一定条件下都能发光，就如同烧红的铁丝会发出一定程度的光一样。

    对比其他金属而言，钨丝更耐烧。当螺旋状的钨丝不断将通电后产生的热量聚集起来，并达到2000℃以上时，灯丝进入白炽状态，就会发出光来。而且这个温度还没有达到钨的熔点，就可保证钨丝能持续发光。为了防止钨丝在高温下被氧气氧化，人们需要把灯泡中的气体抽出来，以延长钨丝的使用寿命。使用了上百年的钨丝白炽灯，现已逐步被更节能的LED灯所取代。

    最早发现钨的是德国萨克森州厄尔士山脉的一群矿工，因为他们发现含钨的矿石会干扰锡石的还原，容易产生矿渣。

    钨属于有色金属、稀有金属，同时也是重要的战略金属。

    有色金属是人们根据金属的颜色和性质对金属进行的一种分类，其中铁、锰、铬及其合金属于黑色金属，除此以外的金属都是有色金属。钨一般呈钢灰色或银白色，所以是有色的。钨在地壳中的含量仅为0.001%，并且分布广泛，在很多岩石中都能找到。

    18世纪50年代，化学家们发现钨对钢材性质的影响，19世纪末20世纪初钨钢开始生产并广泛应用。

    钨钢即含钨的钢材，是钨元素最主要的应用。钨具有高熔点、高密度等特性，当钨或钨的碳化物加入到钢材中后，能大大提高钢材的硬度和耐热性能，但是韧性会急剧下降。

    不同的合金组成、不同的成分配比，能得到不同性能的优质特种钢：广泛使用的高速钢，含有9%—24%的钨，在600℃—650℃时还能保持高硬度和耐磨性；钨含量0.8%—1.2%的合金工具钢、钨含量2%—2.7%的铬钨钢，都可用于制造各种工具，如钻头、模具；钨含量5.2%—6.2%的钨磁钢，是具有较高磁化强度的永磁体钢；钨含量11.5%—14.5%的钨钴磁钢则是很好的硬磁材料。

    钨钢由于高熔点和耐磨性能，可以制造枪械、火箭推进器的喷嘴、穿甲弹等。二战期间，钨成为重要的战略金属，也是全世界的重要资源。

    1969年，钨的氧化物被发现有电致变色性能，即施加电压时颜色会发生可逆改变，可用来开发智能窗户。奥地利维也纳科技大学首次研发出二硒化钨制作的二极体。该材料有望用于超薄柔性太阳能电池的生产，甚至可能是石墨烯的替代材料，是一种重要资源。

    （作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员）