钨（Tungsten），一种 化学元素 ，其 化学符号 为W，原子序数为74，属于第六周期，第ⅥB族，是一种金属元素 ，是钢灰色至白色金属 ， 立方晶系 结构 。 单质 钨性质稳定，自然界中钨主要以+6价出现 ，是一种高密度、高 熔点 、高硬度的 金属材料 ，具有耐腐蚀、强 射线 吸收能力、强度高等优点 ，可以与 卤族元素 、 非金属元素 （C、N、O等）、酸（ 王水 ）反应 。钨可通过 钨矿 分解获得，在医疗领域可用作X射线 计算机 断层 成像仪器的制造，军工领域中制成 穿甲弹 等。
发现历史
钨于17世纪首次出现在大众的视野当中，并因其在 锡石 的还原过程中起到干扰因素而得到“wolfrahm”的绰号。
1758年， 瑞典 矿物学家、化学家克朗斯泰特发现一种新矿物，认为其中一定包含了一种未知元素待发现，并以“tungsten”为该矿物命名，而该矿物（钨矿）在古代被称为“重石”。
在英语、 法语 中，都使用“tungsten”称呼钨，但在瑞典文中“tungsten”也是 白钨矿 的名称，为避免混淆，瑞典采用“volfram”作为元素的名称。在 德语 、各斯拉夫语中则使用“ Wolfram ”或“volfram”。同时， 黑钨矿 （Wolframite）的名字于1747年由约翰‧嘎尔修特‧瓦莱里乌斯给出，来自德文"wolf rahm"。
1781年， 瑞典 化学家 卡尔·舍勒 （Carl Wilhelm Scheele）发现白钨矿。他从白钨矿中提取出 钨酸 ，并认为可将钨酸进行还原从而得到一种新的金属。
1783年，在卡尔·威廉·舍勒的带领下，来自 西班牙 的化学家浮士图·德卢亚尔（Fausto de Elhuyar）与胡安·何塞·德卢亚尔（Juan José Elhuyar）从 黑钨矿 中也提取出钨酸，并以碳作为 还原剂 将 三氧化钨 还原，第一次得到金属钨粉，并以“Tungsten”为其命名。19世纪末20世纪初， 钨钢 开始大规模生产并被广泛应用。
分布情况
钨，主要存在于 黑钨矿 、 钨锰铁矿 、 白钨矿 、 钨锰矿 和 钨铁矿 五类 矿石 中。 自然界中钨主要以独立矿物（黑钨矿、白钨矿、 钨华 类矿物等）、类质同象进入副矿物与 造岩矿物 （钨浓度低的情况下）、 钨酸 或其他 络合物 状态（水、 岩浆 、粒间 流体 ）、离子 吸附 状态（表生的细屑、 胶体 ）存在。
钨矿 资源在全球的分布不均匀，集中分布在 奥地利 、 葡萄牙 、中国、 加拿大 、 美国 、 俄罗斯 、 玻利维亚 等。截止2011年年底，全球已探明钨资源储量总计约310万吨，其中中国作为钨资源储量最丰富的国家，钨储量为190万吨，约占世界钨资源储量的61.29%；俄罗斯作为钨资源储量世界排名第二的国家，钨储量为25万吨，约占世界钨资源储量的8.07%；美国的钨资源储量为14万吨，约占世界钨资源储量的4.52%；加拿大的钨资源储量为12万吨，约占世界钨资源储量的3.34%。
中国作为钨资源储量、产量、消费量和出口量均世界第一的国家， 钨矿 资源主要分布在 云南省 、 湖南省 、 河南省 、新疆、 江西省 、 浙江省 、 广西壮族自治区 等23个省（区），其中，河南、江西和湖南拥有最为丰富的钨资源。
2026年4月29日，中国自然资源部发布中国矿产资源情况，中国钨矿储量居世界第一，此外2025年中国钨矿产量也居世界第一。
物质结构
钨的电子排布 为[Xe] 4f¹⁴5d⁴6s²，属于体心立方点阵，点阵常数0.31652nm， 原子半径 0.13706nm，具有α型和β型两种变型。在常压和标准温度下是α型，为体心立方结构；仅有630℃以下的有氧环境下，β型钨是稳定的，β型钨在630℃以上会转化为α钨，并且这一过程是不可逆的。β型钨中的钨原子属于两套等效点系，每个晶胞含有两个W₁和六个W₂， 晶体结构 空间群 为Pm3n。
理化性质
物理性质
钨，钢灰色至白色金属，是难熔金属中的典型， 熔点 为3415℃， 莫氏硬度 为7.5，具有高熔点、高密度、高弹性模量、高强度、高硬度、高抗高温 蠕变 性能、低蒸气压、低膨胀系数、耐腐蚀、导热与导电性能好和 电子 发射能力强等特点。
化学性质
化学性质概述
单质钨性质稳定，电子排布为4f¹⁴5d⁴6s²，所有5d和6s电子均可参与键合，这主要体现在 氧化数 的相对稳定性上，已知的氧化态从-2到+6都存在，包括-2、-1、0、+1、+2、+3、+4、+5、+6这些价态。但在自然界中钨主要以+6价出现在化合物中。 地壳 中的钨以+6 和+4两种价态存在，大多 以[WO₄²] ⁻形式存在，基性 岩浆 中的钨以+4价存在。
W⁶⁺具有离子半径小（0.68×10⁻¹⁰m）、电价高、极化能力强等特点，易形成络阴离 子[WO₄] ²⁻。[WO₄]²⁻与溶液中的Fe²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺等阳离子结合形成 钨酸钙 或 钨酸亚铁 等沉淀。
与非金属元素反应
钨可与 卤族元素 、 N₂ 、 O₂ 、C等非金属发生反应。在室温条件下，钨可与F₂发生反应；在250℃的条件下，钨可与 Cl₂ 发生反应；在红热情况下，钨与Br₂和I₂发生反应；在高温条件下，钨与C反应，生成WC与W₂C；在1200~1500℃之间，钨与 N₂ 发生反应，生成WN₂；在400℃时，钨与 O₂ 发生反应，生成WO₃；钨与S不发生反应。
与水反应
钨在700℃的条件下还能与水发生反应。
与酸反应
钨不与稀、浓、冷、热的 盐酸 、 硫酸 和 硝酸 发生反应，只能与“ 王水 ”或HF、HNO₃的混合溶液发生反应。
与有机物反应
钨在高温条件下可与 甲烷 、 乙炔 、 碘甲烷 等 有机物 发生反应。
与盐反应
化合物
三氧化钨
钨最常见的 氧化物 是 三氧化钨 WO 3 ，是由钨与 氧气 在600℃以上反应生成的。 三氧化钨 为黄色斜方晶， 熔点 为1473℃，溶于 氢氟酸 、 氢氧化钠溶液 。
碳化钨
钨与碳粉在真空或 氮气 气氛下于1400℃下反应生成碳化钨，目前碳化钨基硬质合金是钨最大的消费领域，具有高的硬度（接近 金刚石 ）、耐磨性和难熔性，该合金通常含有85%-95%的碳化钨和5%-14%的钴（有些合金中还可能添加钛、钽、铌的 碳化物 以进一步提升性能），钴、镍、钼等作为粘结剂金属可使合金具有必要的强度，这类合金均采用粉末冶金法进行制造，具体是将碳化钨微米级粉末和粘结剂金属在真空炉或氢气还原炉中烧结而成，当加热到1000-1100℃时仍能保持较高的硬度和耐磨性。碳化钨基硬质合金主要分为碳化钨-钴、碳化钨- 碳化钛 钴、碳化钨-碳化钛- 碳化钽 （铌）-钴及 钢结硬质合金 四类，广泛应用于制造切削工具、矿山工具、拉丝模、钻头及耐磨部件等。也可通过 甲烷 与。 碳化钨 为黑色 六方晶系 ， 熔点 为3140℃，溶于 王水 等酸中。碳化钨通常不易发生化学反应，但易与 氯气 反应产生六氯化钨（WCl 6 ）
同位素
天然钨存在四种稳定 同位素 ： 182 W、 183 W、 184 W 、 186 W和一种长寿命的 放射性同位素 ： 180 W。
生物学
由于钨具有独特的 化学 功能和较高的 生物利用度 ，因此随着生物体的不断进化，钨成为了生物体内的酶活性 位点 ，是第三过渡金属中唯一一个存在于少数细菌与 古菌 中的金属，是任何生物体内不可或缺的元素之一，为生物体内的化学反应起到 催化 的左右。然而，生物体内的钨会干扰 和铜的代谢，对于一般的生物体高浓度的钨是存在一定毒性的。
制备方法
钨精矿分解
钨可通过从钨精矿（白钨精矿和黑钨精矿）中分解获得。
用 盐酸 浸泡 白钨矿 使其分解，过滤，保留沉淀，沉淀为粗 钨酸 。滤液用 碳酸钠 进行压煮，得到 钨酸钠 溶液，再加入氯化钙，产生沉淀，沉淀为 钨酸钙 。对人造白钨再次使用盐酸进行分解，沉淀与第一步所得沉淀合并，用 氨水 溶解，再蒸发结晶，得到 仲钨酸铵 。精制仲钨酸铵可直接用 氢还原 制得钨粉；或者将仲钨酸铵在弱还原气氛下煅烧为钨 氧化物 （如黄钨或 蓝钨 ），再用氢还原（一般分两、三个阶段进行），得到钨粉。以钨粉为原料，通过成型、烧结和熔炼可得到钨条与钨锭。
从 黑钨矿 获得钨锭与钨条的传统工艺为碱熔法，首先在黑钨精矿中加入 碳酸钠 及少量氯化钠或 氟化钠 ，在800～1000℃熔融生成 钨酸钠 ，用水抽提；或用浓 氢氧化钠 水溶液 在加压下煮沸以钨酸钠形式抽提。此外，使用氢氧化钠溶液浸泡黑钨精矿，并用碳酸钠烧结、浸出，得到钨酸钠溶液，再加入氯化钙，产生沉淀，沉淀为 钨酸钙 。后续步骤与 白钨矿 分解得到钨步骤一致，最终也得到钨条与钨锭。
纯化方法
钨还可通过还原法、电解法、萃取法等方式获得。还原法是使用 氢气 还原 氧化钨 、 氯化钨 ，最终获得超细钨粉的反应，常在工业中使用。电解法是通过 电解冶金 法进行 提纯 ，可除去铁、钼等电活性低于钨的杂质，还可通过将电活性高于钨的杂质留在熔体内除去，具有较高的选择性。 萃取 法是使用 中和法 从（NH₄）₂WO₄中得到 仲钨酸铵 的过程中产生的含较多钨的 母液 ，对母液进行萃取可回收钨。通过向母液中加入 氢氧化钠 进行转化和浓缩，得到 钨酸钠 溶液，再制得WO₃。
应用领域
钨合金
钨可与其他金属按一定比例混合制成合金，所制成的合金具有更低的膨胀系数、合适的强度、延展性与良好的机械加工性（可用作热强材料）。如钨-铂合金具有良好的机械性能，钨与铼、钽、铌、钼等难熔金属形成的合金具有优良的低温延展性和高温强度，被广泛应用于 航空火箭 技术领域（如喷管、发动机等高热强度零件），以及对机器零件、 发动机 和部分仪器有高热强度要求的其他部门，还包括核反应堆的管道系统、 载人飞船 的建造、真空炉、氢气炉等。钨与 镍[niè] 、铁和钴的合金常被用于制作钢材。
医学领域
钨及其合金在医疗领域具有多种重要用途，主要集中在医学成像（如CT仪器制造）、放射治疗、手术器械和辐射防护等方面。由于钨具有良好的抗射线穿透能力，且可以保证较薄的尺寸，故被用于制作CT机的探测器和准直器。其中探测器可分为固定探测器和气体探测器两种，主要作用均为将通过人体组织后的X射线信号转化为电信号。其中，气体探测器利用 氙气 电离的原理，当X射线进入高压 气腔后，氙气发生电离，正离子移向负极，而 阴离子 被钨器件吸收，产生信号电流，电流的大小与入射的X射线强度成正比，可直接反映检测器对X射线的吸收量。
半导体领域
传统的ULSI（ 超大规模集成电路 ）由Al、Cu、Ag等金属制成，但由于Al、Cu、Ag等金属会通过 扩散作用 与介质层中的Si或 SiO ₂ 形成金属硅化物，阻碍 电子 的通过，使得半导体内连线中的 电流密度 大幅下降。通过添加钨制成合金的阻挡层，可有效地阻挡Al、Cu、Ag等金属 原子 的扩散，从而改善半导体电流密度降低的问题。同时，钨还可用于半导体内金属层间通孔和垂直接触的接触孔的填充物。
军事领域
钨由于具有密度大、塑性好、在形成 射流 过程中不易气化等特点可用于制造药型罩，以此来提供强大的破甲能力。可通过 化学气相沉积 法和粉末 烧结 锻造 车削加工工艺来制造纯钨药型罩。
此外钨还可用于制造复合药型罩。钨与铜的 复合材料 具有高强度、高硬度、高耐 电弧 侵蚀性等优势，以此复合材料制成的复合药型罩具有较高的密度与机械强度，破甲能力也远高于单一材料制成的药型罩。
微电子领域
钨由于自身独特的纳米结构，可制成钨纳米线，用于提高 微电子 和显微技术。如，直径在亚微米级的钨尖可用于制作成 显微镜 探针 ；直径在几个到几十个微米间的钨尖可用于制作成在大规模 集成电路板 上打孔的微钻；直径在100nm左右的钨尖可用于冷场发射器。
其他领域
钨的应用较广泛，在珠宝行业、 催化剂 、艺术等领域均有着重要的应用。在制备陶瓷釉的过程中常添加 氧化钨 ， 化学 和皮革工业中加入含钨的盐，绘画中使用青铜色的 氧化钨 ，首饰制造中使用低敏感性的 碳化钨 。
安全事宜
环境安全
毒性特征
对动物的毒性特征
钨可通过直接摄入等多种途径由自然界向动物体内进行转移并不断累积，最终影响动物体的生长和发育过程。与重金属铅相比，钨对生物的影响小于铅，但在生物体的繁殖过程中仍有较强的毒性，在浓度达到859mg·kg⁻¹时会直接毒害生物体个体。 此外， 氧化钨 、 钨合金 和 钨酸盐 对动物的毒性也具有较大差异。钨酸盐对动物的毒性体现在 氧化应激 等方面， 钨合金 对动物的毒性则体现在 遗传毒性 、生理代谢和肺部炎症等方面。
对植物的毒性特征
钨对植物的毒性特征主要体现在抑制生长代谢、阻碍幼苗生长、导致植物体 细胞 程序性死亡 、导致植物体各部位生物量减少等方面。科学家们研究发现，低浓度的钨（1~10mg/Kg）可一定程度的加速植物生长，但高浓度的钨（100mg/Kg）会使植物体死亡。
对微生物的毒性特征
钨可替换固氮类微生物体内 固氮酶 中的铝，从而干扰固氮类微生物的生长与发育。
污染防治
土壤修复
土壤修复主要采取电动修复法、 生物修复 法和 化学 钝化 法三种。
电动修复法是通过 电极 直接将 直流电 通入被污染的土壤当中，再将污染物迁移至电极最终被去除。但由于被污染的土壤中常在含有钨的情况下有其他的阴、 阳离子 污染物，在将污染物迁移至电极后较难进行下一步分离有价金属的过程。 生物修复法是利用植物体对钨的富集作用，将钨高效的富集在植物体内，从而降低土壤中的污染物浓度。 化学钝化法是向土壤中加入 钝化剂 以降低土壤中的钨含量。
水体修复
水体修复主要采取混凝沉淀法和环境功能材料 吸附 法两种。
混凝沉淀法是将 赖氨酸 加入 钨酸盐 溶液当中，对生成的白色沉淀进行煅烧，最终得到 氧化钨 粉末的方法，虽然混凝沉淀法可以很好的回收水中的钨，但如何去除水体中的其他污染物与杂质，是影响钨的回收效果的最大难题。 环境 功能材料 吸附法是使用天然 粘土矿物 、铁 氧化物 、层状双金属 氢氧化物 （LDHs等）吸附水体中的钨。天然粘土矿物的吸附能力与其带电性质和密度有关；铁氧化物的吸附能力与环境PH值有关。
人体健康
中毒症状
长期暴露在含钨环境中可能导致癌症、儿童白血病、 糖尿病 、 心血管疾病 、 甲状腺疾病 等，与其他金属成分共同作用下还可能导致肺部损伤，引起咳嗽、咳痰、气喘等症状和肺部功能障碍。
防护措施
对于使用钨、生产钨及其合金的车间，以及涉及钨基弹药制造、储存和使用的场所，钨是常见污染物，要求车间加强作业场所局部通风，在下料口上方安装除尘罩，定期对除尘器进行清灰处理，并改进工艺选择污染更小的方法。定期要求工人进行体检，工作室佩戴有效的防尘口罩与耳塞。