ทังสเตนคืออะไร? องศาออกซิเดชันของทังสเตน ทรงกลมของการใช้ทังสเตน

ทังสเตนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีอะตอมเป็นจำนวน 74 ชิ้นโลหะหนักนี้เป็นเหล็กสีเทาถึงขาวโดยมีความแข็งแรงสูงซึ่งทำให้หลาย ๆ กรณีไม่อาจเปลี่ยนแปลงได้ จุดหลอมเหลวสูงกว่าโลหะอื่น ๆ ดังนั้นจึงใช้เป็นเส้นใยในหลอดไส้และส่วนประกอบความร้อนในเตาไฟฟ้า (ตัวอย่างเช่นโลหะผสมของเซอร์โคเนียม - ทังสเตน) คุณสมบัติทางเคมีของธาตุทำให้สามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ ความแข็งพิเศษทำให้เหมาะสำหรับใช้กับ "เหล็กความเร็วสูง" ซึ่งช่วยให้สามารถตัดวัสดุด้วยความเร็วสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนและในอัลลอยด์ที่มีอุณหภูมิสูง ทังสเตนคาร์ไบด์การ เชื่อมต่อของธาตุกับคาร์บอนเป็นหนึ่งในสารที่เป็นอันตรายที่สุดและใช้สำหรับการทำเครื่องกัดและเครื่องมือกล แคลเซียมและแมกนีเซียมทังสเตนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลอดฟลูออเรสเซนต์และทังสเตนออกไซด์ใช้ในงานเคลือบสีเซรามิคและสีเคลือบ

ประวัติการค้นพบ

ข้อสันนิษฐานของการดำรงอยู่ขององค์ประกอบทางเคมีนี้ได้ถูกนำมาแสดงครั้งแรกในปีพ. ศ. 2322 โดยปีเตอร์วูล์ฟเมื่อเขาตรวจสอบแร่ wolframite และสรุปได้ว่าเขาต้องมีสารใหม่ ในปี ค.ศ. 1781 Karl Wilhelm Scheele ได้ยืนยันว่าสามารถหากรดใหม่ได้จากทังสเตน Scheele และ Thorburn Bergman เสนอเพื่อพิจารณาความเป็นไปได้ในการได้รับโลหะใหม่โดยการปรับสภาพกรดนี้ซึ่งเรียกว่าทังสเตน ในปี 1783 มีพี่น้องสองคนคือ Jose และ Fausto Elguyar พบในกรดทังสเตนซึ่งเหมือนกับทังสเตน ในปีเดียวกันพี่น้องสามารถดึงทังสเตนออกมาใช้ถ่านได้

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สององค์ประกอบทางเคมีนี้มีบทบาทอย่างมาก ความมั่นคงของโลหะที่มีอุณหภูมิสูงตลอดจนความแข็งแรงที่มากที่สุดของโลหะผสมทำให้ทังสเตนเป็นวัตถุดิบที่สำคัญที่สุดสำหรับอุตสาหกรรมการทหาร การกดขี่ข่มเหงได้ก่อให้เกิดแรงกดดันต่อโปรตุเกสในฐานะแหล่งที่มาของแร่ wolframite ในยุโรป

อยู่ในธรรมชาติ

ในธรรมชาติองค์ประกอบที่พบในทังสเตน (FeWO ₄ / MnWO ₄ ), scheelite (CaWO ₄ ), คุ้ยเขี่ยและ guebnerite เงินฝากที่สำคัญของแร่ธาตุเหล่านี้พบในสหรัฐอเมริกาในแคลิฟอร์เนียและโคโลราโดในโบลิเวียจีนเกาหลีใต้รัสเซียและโปรตุเกส ในประเทศจีนประมาณ 75% ของการผลิตทังสเตนในโลกมีความเข้มข้น โลหะที่ผลิตโดยการลดออกไซด์ด้วยไฮโดรเจนหรือคาร์บอน

ปริมาณสำรองโลกอยู่ที่ประมาณ 7 ล้านตันสันนิษฐานว่า 30% เป็นเงินฝากของ wolframite และ 70% ของ scheelite ในขณะนี้การพัฒนาของพวกเขาไม่ได้ทำกำไรทางเศรษฐกิจ ในระดับปัจจุบันการบริโภคปริมาณสำรองเหล่านี้จะมีอายุเพียง 140 ปีเท่านั้น อีกแหล่งที่มีคุณค่าของทังสเตนคือการรีไซเคิลเศษโลหะ

คุณสมบัติหลัก

ทังสเตนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่จัดเป็นโลหะการเปลี่ยนแปลง สัญลักษณ์ W มาจากคำภาษาละติน wolframium ในตารางธาตุมันอยู่ในกลุ่มที่หกระหว่างแทนทาลัมและรีเนียม

ในรูปของแข็งทังสเตนเป็นของแข็งสีของมันซึ่งแตกต่างจากเหล็กสีเทากับดีบุกสีขาว ด้วยสิ่งสกปรกโลหะจะกลายเป็นเปราะและยากที่จะทำงานด้วย แต่ถ้าไม่เช่นนั้นก็สามารถตัดด้วยเลื่อยตัดโลหะ นอกจากนี้ยังสามารถปลอมแปลงรีดและยืดได้อีกด้วย

ทังสเตนเป็นสารเคมีที่มีจุดหลอมเหลวสูงที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด (3422 องศาเซลเซียส) นอกจากนี้ยังมีความดันไอต่ำสุด ความต้านทานแรงดึงที่ T> 1650 องศาเซลเซียสมีค่ามากที่สุด ส่วนประกอบมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและมีความไวต่อกรดแร่เพียงเล็กน้อย เมื่อสัมผัสกับอากาศจะมีชั้นป้องกันออกไซด์อยู่บนพื้นผิวโลหะ แต่ทังสเตนออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิสูง เมื่อมีการเติมเหล็กลงในปริมาณน้อยความแข็งของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ไอโซโทป

ในธรรมชาติทังสเตนประกอบด้วยไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 5 ชนิด แต่มี ช่วงชีวิตครึ่งชีวิต ที่ ยาวนาน ซึ่งสามารถพิจารณาได้อย่างมีเสถียรภาพ ทุกคนสลายตัวลงใน hafnium-72 โดยมีการปลดปล่อยอนุภาคแอลฟา (คล้ายกับฮีเลียม -4 นิวเคลียส) การสลายตัวของอัลฟาจะสังเกตได้เฉพาะใน ¹⁸⁰ W ซึ่งเป็นไอโซโทปที่มีน้ำหนักเบาและหายาก โดยเฉลี่ยแล้วใน 1 กรัมของทังสเตนธรรมชาติจะมีการสลายตัวของอัลฟาสองอันที่ ¹⁸⁰ วัตต์ต่อปี

นอกจากนี้ได้อธิบายไอโซโทปกัมมันตรังสี 27 ชนิดของทังสเตนด้วย มีเสถียรภาพมากที่สุดคือ ¹⁸¹ W มีช่วงชีวิตครึ่งอายุ 121.2 วัน ¹⁸⁵ W (75.1 วัน) ¹⁸⁸ W (69.4 วัน) และ ¹⁷⁸ W (21.6 วัน) สำหรับไอโซโทปเทียมอื่น ๆ ทั้งหมดครึ่งชีวิตไม่เกินหนึ่งวันและส่วนใหญ่มีอายุไม่เกิน 8 นาที ทังสเตนยังมีสถานะ "metastable" 4 ตำแหน่งซึ่งมีเสถียรภาพมากที่สุดคือ ^179mW (6.4 นาที)

สัมพันธ์

ในสารเคมีของทังสเตน ระดับของการเกิดออกซิเดชัน แตกต่างกันไปตั้งแต่ +2 ถึง +6 ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ย +6 องค์ประกอบตามกฎสัมผัสกับออกซิเจนสร้างรูปสามเหลี่ยมสีเหลือง (WO3) ซึ่งละลายในสารละลายด่างในรูปของไอโซโทป wolframide (WO ₄ ^2- )

ใบสมัคร

ตั้งแต่ทังสเตนมีจุดหลอมเหลวที่สูงมากและเป็นพลาสติก (สามารถดึงเข้าเส้นลวด) ใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะเส้นใยของหลอดไส้และหลอดสุญญากาศรวมทั้งส่วนประกอบความร้อนของเตาไฟฟ้า นอกจากนี้วัสดุที่ทนต่อสภาวะที่รุนแรง หนึ่งในโปรแกรมประยุกต์ที่รู้จักกันดีคือการเชื่อมด้วย อิเล็กโทรดทังสเตน ในก๊าซป้องกัน

ทังสเตนที่แข็งมากเป็นส่วนประกอบที่เหมาะสำหรับอาวุธหนัก ความหนาแน่นมากใช้ในเครื่องชั่งน้ำหนักเครื่องดับเพลิงและบัลลาสต์สำหรับเรือยอชท์เช่นเดียวกับลูกดอก (80-97%) เหล็กความเร็วสูงซึ่งสามารถตัดวัสดุที่มีความเร็วสูงกว่าคาร์บอนจะมีวัสดุดังกล่าวถึง 18% ในใบพัดกังหันชิ้นส่วนและส่วนที่ทนต่อการสึกหรอ "superalloys" ที่มีทังสเตนใช้ เหล่านี้เป็นโลหะผสมที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่ออุณหภูมิสูง

การขยายตัวทางความร้อนขององค์ประกอบทางเคมีจะคล้ายคลึงกับ แก้ว borosilicate ดังนั้นจึงใช้เพื่อทำตราประทับจากแก้วไปโลหะ คอมโพสิตที่มีทังสเตนเป็นสารทดแทนที่ดีเยี่ยมสำหรับตะกั่วในกระสุนและกระสุน ในโลหะผสมที่มีนิกเกิลเหล็กหรือโคบอลต์จะมีเปลือกผลกระทบเกิดขึ้น เหมือนกระสุนพลังงานจลน์ของมันถูกใช้เพื่อเอาชนะเป้าหมาย ในวงจรรวมของทังสเตนทำให้การเชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ บางชนิดของสายสำหรับเครื่องดนตรีที่ทำจากลวดทังสเตน

ใช้การเชื่อมต่อ

ความแข็งพิเศษของทังสเตนคาร์ไบด์ (W ₂ C, WC) ทำให้เป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในการทำเครื่องกัดและเครื่องมือหมุน ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะการทำเหมืองแร่น้ำมันและอุตสาหกรรมก่อสร้าง ทังสเตนคาร์ไบด์ยังใช้ในการทำเครื่องประดับเพราะมันเป็นสารที่ก่อให้เกิดอาการแพ้และไม่เอียงที่จะสูญเสียความมันวาว

ของออกไซด์ของมันทำให้เคลือบ ทังสเตน "ทองสัมฤทธิ์" (เรียกเช่นนี้เนื่องจากสีของออกไซด์) ใช้ในงานสี แมกนีเซียมและแคลเซียมที่ใช้ในหลอดฟลูออเรสเซนต์ ไทเทเนียมที่เป็นผลึกทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับการส่องแสงในยาเวชศาสตร์นิวเคลียร์และฟิสิกส์ เกลือที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและเครื่องหนัง ทังสเตนซัลไฟด์เป็นจาระบีที่มีอุณหภูมิสูงสามารถทนต่ออุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส สารประกอบบางชนิดที่มีทังสเตนถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมี

สรรพคุณ

คุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานของ W มีดังนี้:

• จำนวนอะตอม: 74
• น้ำหนักอะตอม: 183.85
• จุดหลอมเหลว: 3410 ° C
• จุดเดือด: 5660 ° C
• ความหนาแน่น: 19.3 g / cm ³ ที่ 20 องศาเซลเซียส
• สถานะออกซิเดชั่น: +2, +3, +4, +5, +6.
• การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์: [Xe] 4 f ¹⁴ 5 d ⁴ 6 s ² .