التنجستن هو عنصر كيميائي رقمه الذري 74. هذا المعدن الثقيل من الصلب الرمادي إلى الأبيض شديد التحمل ، مما يجعله ببساطة لا يمكن الاستغناء عنه في كثير من الحالات. نقطة انصهاره أعلى من تلك الخاصة بأي معدن آخر ، وبالتالي يتم استخدامه كخيوط في المصابيح المتوهجة وعناصر التسخين في الأفران الكهربائية (على سبيل المثال ، سبائك الزركونيوم والتنغستن). تسمح كيمياء العنصر باستخدامه كعامل مساعد. صلابته الاستثنائية تجعله مناسبًا للاستخدام في "الفولاذ عالي السرعة" الذي يسمح بقطع المواد بسرعات أعلى من الفولاذ الكربوني وفي السبائك عالية الحرارة. يعتبر كربيد التنجستن ، وهو مركب من عنصر الكربون ، من أصعب المواد المعروفة ويستخدم لصنع أدوات الطحن والخراطة. تستخدم تنجستات الكالسيوم والمغنيسيوم على نطاق واسع في المصابيح الفلورية ، وتستخدم أكاسيد التنجستن على نطاق واسع في الدهانات وطلاء السيراميك.
تاريخ الاكتشاف
تم اقتراح وجود هذا العنصر الكيميائي لأول مرة في عام 1779 من قبل بيتر وولف ، عندما قام بفحص معدن ولفراميت ووصل إلىالاستنتاج بأنه يجب أن يحتوي على مادة جديدة. في عام 1781 ، أثبت Carl Wilhelm Scheele أنه يمكن الحصول على حمض جديد من التنجستينيت. اقترح Scheele و Thorburn Bergman النظر في إمكانية الحصول على معدن جديد عن طريق تقليل هذا الحمض ، المسمى حمض التنجستين. في عام 1783 ، عثر شقيقان ، خوسيه وفاوستو إلجيار ، على حمض في ولفراميت مطابق لحمض التنجستين. في نفس العام تمكن الأخوان من عزل التنجستن عنه بالفحم.
خلال الحرب العالمية الثانية ، لعب هذا العنصر الكيميائي دورًا كبيرًا. جعلت مقاومة المعدن لدرجات الحرارة المرتفعة ، فضلاً عن القوة الشديدة لسبائكه ، التنجستن أهم مادة خام للصناعة العسكرية. ضغط المتحاربون على البرتغال باعتبارها المصدر الرئيسي للولفراميت في أوروبا.
التواجد في الطبيعة
في الطبيعة ، يحدث العنصر في ولفراميت (FeWO4/ MnWO4) ، scheelite (CaWO4) ، الفربريت و hübnerite. توجد رواسب مهمة من هذه المعادن في الولايات المتحدة الأمريكية في ولايتي كاليفورنيا وكولورادو وبوليفيا والصين وكوريا الجنوبية وروسيا والبرتغال. يتركز حوالي 75 ٪ من إنتاج التنغستن في العالم في الصين. يتم الحصول على المعدن عن طريق اختزال أكسيده بالهيدروجين أو الكربون.
تقدر الاحتياطيات العالمية بنحو 7 ملايين طن ، ويفترض أن 30٪ منها عبارة عن رواسب من ولفراميت و 70٪ من السكيليت. حاليا ، تنميتها ليست مجدية اقتصاديا. في المستوى الحالي للاستهلاك ، سوف تستمر هذه الاحتياطيات 140 سنة فقط. مصدر آخر قيمالتنغستن هو إعادة تدوير الخردة المعدنية.
الميزات الرئيسية
التنجستن هو عنصر كيميائي يصنف على أنه معدن انتقالي. يأتي رمزها W من الكلمة اللاتينية wolframium. في الجدول الدوري ، هو في المجموعة السادسة بين التنتالوم والرينيوم.
في أنقى صوره ، يعتبر التنجستن مادة صلبة تتراوح في اللون من الرمادي الصلب إلى الأبيض البيوتر. مع الشوائب ، يصبح المعدن هشًا ويصعب التعامل معه ، ولكن إذا كان غائبًا ، فيمكن قطعه بالمنشار. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تشكيلها ودحرجتها ورسمها.
التنجستن هو عنصر كيميائي تكون نقطة انصهاره هي الأعلى بين جميع المعادن (3422 درجة مئوية). كما أن لديها أقل ضغط بخار. كما أن لديها أعلى مقاومة شد عند T> 1650 درجة مئوية. العنصر مقاوم للغاية للتآكل ولا يهاجمه إلا قليلاً بواسطة الأحماض المعدنية. عند التلامس مع الهواء ، تتشكل طبقة أكسيد واقية على سطح المعدن ، لكن التنغستن يتأكسد تمامًا في درجات حرارة عالية. عندما يضاف بكميات صغيرة إلى الفولاذ ، تزداد صلابته بشكل كبير.
النظائر
في الطبيعة ، يتكون التنجستن من خمسة نظائر مشعة ، لكن لها نصف عمر طويل بحيث يمكن اعتبارها مستقرة. كل منهم يتحلل إلى الهافنيوم 72 مع انبعاث جسيمات ألفا (المقابلة لنوى الهليوم -4). لوحظ تسوس ألفا فقط في180W ، الأخف وزنا والأكثر ندرةالنظائر. في المتوسط ، يحدث تحللان ألفا في 1 جرام من التنجستن الطبيعي سنويًا180W.
بالإضافة إلى ذلك ، تم وصف 27 من النظائر المشعة الاصطناعية من التنجستن. الأكثر استقرارًا هو181W مع عمر نصف يبلغ 121.2 يومًا ،185W (75.1 يومًا) ،188W (69 ، 4 أيام) و178W (21 ، 6 أيام). جميع النظائر الاصطناعية الأخرى لها نصف عمر أقل من يوم ، ومعظمها أقل من 8 دقائق. يحتوي التنجستن أيضًا على أربع حالات "غير مستقرة" ، وأكثرها استقرارًا هو179mW (6.4 دقيقة).
اتصالات
في المركبات الكيميائية ، تتغير حالة أكسدة التنجستن من +2 إلى +6 ، منها +6 هي الأكثر شيوعًا. يرتبط العنصر عادةً بالأكسجين لتكوين ثلاثي أكسيد أصفر (WO3) ، والذي يذوب في المحاليل القلوية المائية مثل أيونات التنغستات (WO42−).
التطبيق
نظرًا لأن التنغستن له نقطة انصهار عالية جدًا ولديه قابلية للدكتايل (يمكن سحبه إلى سلك) ، فإنه يستخدم على نطاق واسع كخيط للمصابيح المتوهجة والمصابيح الفراغية ، وكذلك في عناصر التسخين للأفران الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المادة تتحمل الظروف القاسية. أحد تطبيقاته المعروفة هو اللحام بالقوس التنغستن المحمي بالغاز.
التنجستن شديد الصلابة ، وهو مكون مثالي لسبائك الأسلحة الثقيلة. تستخدم كثافة عالية في أجراس ،الأثقال الموازنة ورافعات الصابورة لليخوت والسهام (80-97٪). يحتوي الفولاذ عالي السرعة ، الذي يمكنه قطع المواد بسرعات أعلى من الفولاذ الكربوني ، على ما يصل إلى 18٪ من هذه المادة. تستخدم شفرات التوربينات وأجزاء التآكل والطلاء "سبائك فائقة" تحتوي على التنجستن. هذه سبائك مقاومة للحرارة ومقاومة للغاية تعمل في درجات حرارة مرتفعة.
التمدد الحراري لعنصر كيميائي مشابه لزجاج البورسليكات ، لذلك يتم استخدامه لصنع أختام من الزجاج إلى المعدن. تعتبر المركبات التي تحتوي على التنجستن بديلاً ممتازًا للرصاص في الرصاص والطلقات. في السبائك التي تحتوي على النيكل أو الحديد أو الكوبالت ، تصنع منها المقذوفات الصدمية. مثل الرصاصة ، تُستخدم طاقتها الحركية لضرب الهدف. في الدوائر المتكاملة ، يستخدم التنغستن لعمل وصلات مع الترانزستورات. بعض أنواع أوتار الآلات الموسيقية مصنوعة من سلك التنغستن.
باستخدام الاتصالات
الصلابة الاستثنائية لكربيد التنجستن (W2C ، WC) تجعلها أكثر المواد شيوعًا في أدوات الطحن والخراطة. يتم تطبيقه في الصناعات المعدنية والتعدين والنفط والبناء. يستخدم كربيد التنجستن أيضًا في صناعة المجوهرات لأنه مضاد للحساسية ولا يفقد بريقه.
يصنع الصقيل من أكاسيده. التنغستن "البرونز" (يسمى كذلك بسبب لون الأكاسيد) يستخدم في الدهانات. تستخدم تنجستات المغنيسيوم والكالسيوم في الفلورسنتمصابيح. يعمل التنغستات البلوري ككاشف وميض في الطب النووي والفيزياء. تستخدم الأملاح في الصناعات الكيماوية والجلدية. ثاني كبريتيد التنجستن هو شحم عالي الحرارة يمكنه تحمل 500 درجة مئوية. تستخدم بعض المركبات التي تحتوي على التنجستن في الكيمياء كمحفزات.
خصائص
الخصائص الفيزيائية الرئيسية لـ W هي كما يلي:
- العدد الذري: 74.
- الكتلة الذرية: 183 ، 85.
- نقطة الانصهار: 3410 درجة مئوية
- نقطة الغليان: 5660 درجة مئوية
- الكثافة: 19.3 جم / سم3عند 20 درجة مئوية
- حالات الأكسدة: +2 ، +3 ، +4 ، +5 ، + 6.
- التكوين الإلكتروني: [Xe] 4 f145 d46 s2
