Tungsten - çfarë është? Gjendja e oksidimit të tungstenit. Aplikimet e tungstenit

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 05:41

Tungsteni është një element kimik, numri atomik i të cilit është 74. Ky metal i rëndë nga gri-çeliku në të bardhë është shumë i qëndrueshëm, gjë që e bën atë thjesht të pazëvendësueshëm në shumë raste. Pika e tij e shkrirjes është më e lartë se ajo e çdo metali tjetër, dhe për këtë arsye përdoret si filamente në llambat inkandeshente dhe elemente ngrohjeje në furrat elektrike (për shembull, aliazh zirkon-tungsten). Kimia e elementit lejon që ai të përdoret si katalizator. Fortësia e tij e jashtëzakonshme e bën atë të përshtatshëm për t'u përdorur në "çelikat me shpejtësi të lartë" të cilët lejojnë prerjen e materialeve me shpejtësi më të larta se çeliqet e karbonit dhe në lidhjet me temperaturë të lartë. Karbidi i tungstenit, një përbërës i elementit me karbon, është një nga substancat më të forta të njohura dhe përdoret për të bërë vegla bluarjeje dhe tornimi. Tungstatet e kalciumit dhe magnezit përdoren gjerësisht në llambat fluoreshente dhe oksidet e tungstenit përdoren gjerësisht në bojëra dhe glazurat qeramike.

Historia e zbulimit

Ekzistenca e këtij elementi kimik u sugjerua për herë të parë në 1779 nga Peter Woolf, kur ai hetoi mineralin wolframite dhe arriti nëpërfundimi se duhet të përmbajë një substancë të re. Në 1781, Carl Wilhelm Scheele vendosi se një acid i ri mund të përftohej nga tungsteniti. Scheele dhe Thorburn Bergman propozuan të shqyrtohej mundësia e marrjes së një metali të ri duke reduktuar këtë acid, të quajtur acid tungstenik. Në 1783, dy vëllezër, José dhe Fausto Elguiar, gjetën një acid në volframit që ishte identik me acidin tungstenik. Në të njëjtin vit, vëllezërit arritën të izolojnë tungstenin prej tij duke përdorur qymyr.

Gjatë Luftës së Dytë Botërore, ky element kimik luajti një rol të madh. Rezistenca e metalit ndaj temperaturave të larta, si dhe forca ekstreme e lidhjeve të tij, e bënë tungstenin lëndën e parë më të rëndësishme për industrinë ushtarake. Palët ndërluftuese ushtronin presion mbi Portugalinë si burimin kryesor të wolframitit në Evropë.

Të jesh në natyrë

Në natyrë, elementi gjendet në wolframite (FeWO₄/MnWO₄), scheelite (CaWO_{4), ferberite dhe hübnerite. Depozita të rëndësishme të këtyre mineraleve gjenden në SHBA në Kaliforni dhe Kolorado, në Bolivi, Kinë, Korenë e Jugut, Rusi dhe Portugali. Rreth 75% e prodhimit botëror të tungstenit është i përqendruar në Kinë. Metali fitohet duke reduktuar oksidin e tij me hidrogjen ose karbon.}

Rezervat botërore vlerësohen në 7 milionë tonë, supozohet se 30% e tyre janë depozita të volframitit dhe 70% e skeelitit. Aktualisht, zhvillimi i tyre nuk është ekonomikisht i qëndrueshëm. Në nivelin aktual të konsumit, këto rezerva do të zgjasin vetëm 140 vjet. Një tjetër burim i vlefshëmtungsteni është një riciklim i skrapit.

pika e shkrirjes së elementit kimik të tungstenit

Veçoritë kryesore

Tungsteni është një element kimik që klasifikohet si metal kalimtar. Simboli i tij W vjen nga fjala latine wolframium. Në tabelën periodike, është në grupin VI midis tantalit dhe reniumit.

Në formën e tij më të pastër, tungsteni është një material i fortë që varion në ngjyrë nga gri çeliku në të bardhë kallaji. Me papastërtitë, metali bëhet i brishtë dhe i vështirë për t'u punuar, por nëse ato mungojnë, atëherë mund të pritet me sharrë hekuri. Përveç kësaj, ai mund të falsifikohet, rrotullohet dhe vizatohet.

Tungsteni është një element kimik, pika e shkrirjes së të cilit është më e larta midis të gjithë metaleve (3422 °C). Ai gjithashtu ka presionin më të ulët të avullit. Ai gjithashtu ka forcën më të lartë në tërheqje në T> 1650 °C. Elementi është jashtëzakonisht rezistent ndaj korrozionit dhe sulmohet vetëm pak nga acidet minerale. Pas kontaktit me ajrin, në sipërfaqen e metalit formohet një shtresë mbrojtëse oksidi, por tungsteni oksidohet plotësisht në temperatura të larta. Kur i shtohet në sasi të vogla çelikut, fortësia e tij rritet në mënyrë dramatike.

Izotope

Në natyrë, tungsteni përbëhet nga pesë izotope radioaktive, por ato kanë një gjysmë jetë kaq të gjatë saqë mund të konsiderohen të qëndrueshme. Të gjithë ata kalben në hafnium-72 me emetimin e grimcave alfa (që korrespondojnë me bërthamat e helium-4). Prishja alfa vërehet vetëm në ¹⁸⁰W, më e lehta dhe më e rralla nga këtoizotopet. Mesatarisht, dy kalbje alfa ndodhin në 1 g tungsten natyral në vit ¹⁸⁰W.

Përveç kësaj, janë përshkruar 27 izotope radioaktive artificiale të tungstenit. Më e qëndrueshme nga këto është ¹⁸¹W me një gjysmë jete 121,2 ditë, ¹⁸⁵W (75,1 ditë), ¹⁸⁸ W (69, 4 ditë) dhe ¹⁷⁸W (21, 6 ditë). Të gjithë izotopët e tjerë artificialë kanë një gjysmë jetë më pak se një ditë, dhe shumica e tyre janë më pak se 8 minuta. Tungsteni ka gjithashtu katër gjendje "metastabile", nga të cilat më e qëndrueshme është ^179mW (6,4 min).

Lidhje

Në përbërjet kimike, gjendja e oksidimit të tungstenit ndryshon nga +2 në +6, nga të cilat +6 është më e zakonshme. Elementi zakonisht lidhet me oksigjenin për të formuar trioksid të verdhë (WO₃), i cili tretet në tretësira ujore alkaline si jone tungstati (WO₄ 2−^).

Aplikacion

Për shkak se tungsteni ka një pikë shkrirjeje shumë të lartë dhe është duktil (mund të tërhiqet në tela), ai përdoret gjerësisht si filament i llambave inkandeshente dhe llambave vakum, si dhe në elementët ngrohës të furrave elektrike. Përveç kësaj, materiali i reziston kushteve ekstreme. Një nga aplikimet e tij të njohura është saldimi me hark tungsteni i mbrojtur me gaz.

Jashtëzakonisht i fortë, tungsteni është një komponent ideal për lidhjet e armëve të rënda. Dendësia e lartë përdoret në kettlebells,kundërpesha dhe kavilje çakëlli për jahte, si dhe në shigjeta (80-97%). Çeliku me shpejtësi të lartë, i cili mund të presë materialin me shpejtësi më të madhe se çeliku me karbon, përmban deri në 18% të kësaj substance. Tehët e turbinës, pjesët e veshjes dhe veshjet përdorin "superaliazhe" që përmbajnë tungsten. Këto janë lidhje rezistente ndaj nxehtësisë dhe shumë rezistente që funksionojnë në temperatura të larta.

Zgjerimi termik i një elementi kimik është i ngjashëm me xhamin borosilikat, kështu që përdoret për të bërë vula xhami me metal. Kompozitat që përmbajnë tungsten janë një zëvendësues i shkëlqyeshëm i plumbit në plumba dhe plumba. Në lidhjet me nikel, hekur ose kob alt, prej tij bëhen predha me goditje. Ashtu si një plumb, energjia e tij kinetike përdoret për të goditur një objektiv. Në qarqet e integruara, tungsteni përdoret për të bërë lidhje me transistorët. Disa lloje telash të instrumenteve muzikore janë bërë nga tela tungsteni.

Përdorimi i lidhjeve

Ngurtësia e jashtëzakonshme e karbitit të tungstenit (W₂C, WC) e bën atë materialin më të zakonshëm për veglat e bluarjes dhe tornimit. Aplikohet në industrinë metalurgjike, minierave, naftës dhe ndërtimit. Karbidi i tungstenit përdoret gjithashtu në prodhimin e bizhuterive pasi është hipoallergjik dhe nuk priret të humbasë shkëlqimin e tij.

Glazura është bërë nga oksidet e saj. Tungsteni "bronzi" (i quajtur kështu për shkak të ngjyrës së oksideve) përdoret në bojëra. Tungstatet e magnezit dhe kalciumit përdoren në fluoreshentellambat. Tungstati kristalor shërben si një detektor scintilimi në mjekësinë bërthamore dhe fizikën. Kripërat përdoren në industrinë kimike dhe të lëkurës. Disulfidi i tungstenit është një yndyrë me temperaturë të lartë që mund të përballojë 500°C. Disa komponime që përmbajnë tungsten përdoren në kimi si katalizator.