تنگستن W 74، عنصری از جدول تناوبی

همه چیز درباره عنصر تنگستن (W)

عنصر تنگستن W 74، عنصری از جدول تناوبی

تنگستن، (به انگلیسی : Tungsten) با علامت اختصاری W و عدد اتمی ۷۴، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزات واسطه است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.

عنصر تنگستن (ولفرام) فلزی است سخت و سنگین که دارای رنگ خاکستری روشن است. تنگستن دارای بالاترین درجه ذوب (۳۴۲۲ درجه سانتیگراد) در بین عنصرها است. مورد استفاده ویژه آن در صنایع برقی، لامپ روشنایی، لامپ اشعه-X، الکترودها و سوپر آلیاژهای عصر فضا است.

شناسنامه تنگستن

عدد اتمی : ۷۴

جرم اتمی : ۱۸۳٫۵

نقطه ذوب: C° ۳۴۰۷

نقطه جوش : C° ۵۶۵۵

شعاع اتمی : Å ۲٫۰۲

ظرفیت : ۶, ۵, ۴, ۳, ۲

رنگ : سفید خاکستری

حالت استاندارد : جامد

نام گروه : ۶

انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 770

شکل الکترونی : [Xe]6s24f145d4

شعاع یونی : Å ۰٫۶۲

الکترونگاتیوی: ۲٫۳۶

حالت اکسیداسیون: ۶, ۵, ۴, ۳, ۲

دانسیته : ۱۹٫۲۵۰

گرمای فروپاشی : Kj/mol 35.4

گرمای تبخیر : Kj/mol 824

مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000054

گرمای ویژه: J/g Ko 0.13

دوره تناوبی : ۶

تاریخچه تنگستن

در سال ۱۷۸۱، یک شیمیدان سوئدی به نام کارل ویلهام شیلیت کشف کرد که با استفاده از یک ماده ی معدنی کلسیم تنگستن، یک اسید جدید به نام اسید تنگستنی می تواند تشکیل شود. بعد از آن در سال ۱۷۸۳، دو شیمیدان اسپانیایی به نام های خوان خوزه و فاستو الهیار، ولف رامیت اسید را کشف کردند که مشابه اسید تنگستنی بود.

آن ها این اسید را با استفاده از زغال چوب کاهش دادند و اولین کسانی بودند که تنگستن فلزی را از نمونه های ولف رامیت معدنی (آهن، منیزیم) جداسازی کردند. تنگستن نام خود را از کلمه ی سوئدی ” tung sten” به دست آورد که به معنی فلز سنگین می باشد و عمدتا در انگلیس و آمریکا این نام مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، آلمان و دیگر کشورهای اروپایی، این فلز را با نام “والفرام” می شناسند (چون عنصری بود که ابتدا از ولف رامیت معدنی جداسازی شد).

ویژگی های عنصر تنگستن

تنگستن خالص به رنگ خاکستری مایل به آبی تا فلز سخت سفید رنگ است. اگر خلوص آن زیاد باشد، می‌توان آنرا با اره آهن برید ( اگر ناخالص باشد، شکننده و کار با آن دشوار است ). در غیر این صورت باید با آختن، ورزیدن یا روزن رانی با آن کار کرد.

این فلز در دمای بالای ۱۶۵۰ درجه سانتی‌گراد بالاترین نقطه ذوب ( ۳۴۲۲ درجه سانتی‌گراد ) پایین‌ترین فشار بخار و بیشترین مقاوت کششی را در بین تمامی فلزات دارا می‌باشد. مقاومت آن در برابر فرسایش هم بسیار خوب است و فقط اسیدهای معدنی تاحدی آنرا تحت تاثیرقرار می‌دهند. فلز تنگستن اگر در معرض هوا قرار بگیرد، یک اکسید محافظی را تشکیل می‌دهد. اگر مقدار کمی از آن با فولاد آلیاز شود، استحکام آن را تا حد زیادی افزایش می‌دهد.

کاربردهای تنگستن

تنگستن ، فلزی است که دامنه کاربردهای آن بسیار وسیع است؛ عمده‌ترین آن ها کاربید تنگستن ( W2C , WC) در کاربیدهای سیمانی شده می‌باشد. کاربیدهای سیمانی شده ( نام دیگر آنها فلزات سخت است ) مواد پوششی مقاومی هستند که مورد استفاده صنایع فلزکاری ، استخراج معدن ، نفت و ساختمانی می‌باشند. چون تنگستن را می‌توان بصورت رشته سیم های بسیار باریک با نقطه ذوب زیاد در آورد، در افروزه‌های موجود در لامپ ، لامپ خلاء و الکترودها کاربرد زیادی دارد.

سایر کاربردها:

  • نقطه ذوب زیاد تنگستن موجب شده در کاربردهای فضایی و مواردی مانند جوشکاری ، تفتیدن و کاربردهای الکتریکی که دما زیاد است، مورد استفاده قرار گیرد.
  • استحکام و خصوصیات چگالی تنگستن آنرا برای ساخت آلیاژهای فلزسنگین که در تسلیحات ، گرماگیرها (heat sinks) و مصارف چگالی زیاد از قبیل وزنه و پارسنگ ها مناسب کرده است.
  • فولاد بکار رفته در وسایل پر سرعت (Hastelloy , Stellite) اغلب با تنگستن آلیاژ شده‌اند که این نوع فولاد حاوی ۱۸% تنگستن می‌باشند.
  • آلیاژهای دیرگداز که دارای این فلز هستند، در پوشش و قسمتهای تیغه توربین ، ابزار فولادی و آلیاژ پوششی مقاوم بکار می‌روند.
  • آلیاژها بعنوان جایگزین سرب در گلوله مورد استفاده قرار می‌گیرند.
  • ترکیبات شیمیایی تنگستن در کاتالیزورها ، رنگدانه‌های غیرآلی و روان کننده‌های پر حرارت دی‌سولفید تنگستن که تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد مقاوم هستند، کاربرد دارند.
  • چون انبساط حرارتی این عنصر شبیه شیشه بوروسیلیکات است، از آن در ساخت glass-to-metal seals بهره می‌برند.
  • اکسیدهای آن درلعاب کاری سرامیک کاربرد دارد.
  • اسید تنگستیت منیزیم / کلسیم در لامپ های فلورسنت کاربرد زیادی دارند.
  • از این فلز همچنین در اهداف اشعه X ، عناصر گدازنده برای کوره های الکتریکی استفاده می‌شود.
  • نمک های حاوی تنگستن در صنایع شیمیایی و دباغی بکار می‌روند.
  • برنزهای تنگستن ( علت نام آنها رنگ اکسید تنگستن می باشد ) به همراه ترکیبات دیگر در رنگ ها کاربرد دارند.

منابع تنگستن

کانی­ های تنگستن در سنگ های آذرین، دگرگونی و رسوبی یافت می شوند. اغلب ذخایر اقتصادی تنگستن جهان در دوره های مزوزوئیک و سنوزوئیک در طول فازهای کوهزایی آلپی بوجود آمده ­اند. کانسارهای تنگستن جنوب شرقی چین که بزرگ­ترین ذخایر تنگستن دنیا را تشکیل می دهند، متعلق به مزوزوئیک می باشند.

هم­چنین کانسارهای تنگستن در کره‌ جنوبی و تایلند به این زمان تعلق دارند. مهم­ترین و بزرگ­ترین ذخایر تنگستن در جنوب شرق چین، جمهوری کره، قزاقستان، شمال قفقاز، اروپای مرکزی، کانادا و شرق استرالیا قرار دارند.

کانی شناسی تنگستن بسیار ساده است. تنگستن به­ صورت خالص در طبیعت یافت نمی­ شود و تنها به­ صورت ترکیبی در بیست کانی یافت می شود که اکثر آنها کمیاب هستند. فقط شیلیت و سه کانی گروه ولفرامیت اهمیت بیش­تری دارند. از این بیست کانی، یازده کانی اولیه و بقیه محدود به نواحی هوازده می شوند.

ترکیبات تنگستن

رایج‌ترین حالت اکسیداسیون تنگستن ۶+ است. سایر حالات اکسیداسیون این عنصر عبارتند از ۵+ ، ۴+ ، ۳+ ، ۲+. اما تنگستن کلیه حالات اکسیداسیون از ۲- تا ۶ را بروز می‌دهد. تنگستن معمولا” با اکسیژن ترکیب شده و اکسید تنگستن زرد رنگی را بوجود می‌آورد ( WO3 ) که جهت تشکیل یونهای تنگستن در محلولهای قلیایی آبی حل می‌شود ( ۲-WO4 ).

محلول های تنگستن دار آبی در شرایط خنثی و اسیدی ، برای تشکیل polyoxoanion مورد توجه هستند.

ایزوتوپ های تنگستن

تنگستن بطور طبیعی از ۵ رادیو ایزوتوپ ساخته شده است که دارای چنان نیم عمرهای طولانی هستند که برای بیشتر اهداف پایدار به حساب می‌آیند. ۲۷ رادیوایزوتوپ دیگر هم برای آن شناسایی شده است که پایدارترین آنها تنگستن ۱۸۱ با نیمه عمر ۲/۱۲۱ روز ، تنگستن ۱۸۵ با نیمه عمر ۱/۷۵ روز ، تنگستن ۱۸۸ با نیمه عمر ۶۹,۴ روز و تنگستن ۱۷۸ با نیمه عمر ۲۱,۶ روز می‌باشند.

مابقی ایزوتوپ های رادیواکتیو ، دارای نیمه عمرهایی کمتر از ۲۴ ساعت هستند که اکثر آنها نیز نیمه عمری کمتر از ۸ دقیقه دارند. بعلاوه این عنصر از ۴ حالت متا برخوردار است.

ایزوتوپهای تنگستن از نظر وزن اتمی بین amu 157,974 (تنگستن ۱۵۸) و amu 963,189 (تنگستن ۱۹۰) ردیف شده‌اند. حالت فروپاشی اولیه قبل از فراوانترین ایزوتوپ (تنگستن ۱۸۴) جذب الکترون و حالت اولیه پس از آن فروپاشی بتا است. محصول فروپاشی اولیه قبل از تنگستن ۱۸۴ ایزوتوپهای عنصر ۷۳ ( تانتالم ) است و محصولات اولیه پس از آن ایزوتوپهای عنصر ۷۵ ( رنیم) می‌باشد.

اثرات تنگستن بر سلامتی و محیط زیست

کارگران صنعتی که در معرض تنگستن یا ترکیبات نامحلول آن قرار گرفتند، هیچ نشانه ای از بیماری پنوموکونیوز را نشان ندادند. این فلز دارای هیچ گونه عوارض مزمنی نیست و حتی قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آن نیز تاکنون هیچ بیماری را شدت نداده است.

اثرات حاد قرار گرفتن در معرض این عنصر می تواند باعث سوزش چشم ها (قرمزی و آب آمدن از چشم) و سوزش پوست (قرمزی، خارش و پوسته پوسته شدن) گردد. استنشاق ذرات فلزی این عنصر می تواند منجر به سوزش ریه و غشای مخاطی گردد. خطرناک بودن این عنصر نه تنها برای انسان ناشناخته می باشد، بلکه هنوز به وضوح مشخص نیست که تنگستن برای محیط زیست هم مضر باشد یا خیر. اطلاعات خاصی در رابطه با سمیت آن در محیط هنوز به دست نیامده است.

 

عنصر تنگستن _ دانشچی

اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*