تنگستن

کشف

تنگستن در سال ۱۷۸۱ شناسایی شد و در سال ۱۷۸۳ برای اولین بار به عنوان فلز جداسازی شد.

ویژگی‌ها

تنگستن به خاطر نقطهٔ ذوب بالایش و همچنین چگالی زیادش که ۱۹٫۳ برابر چگالی آب است زبان‌زد است.

تاریخچه

در سال ۱۷۸۱ کارل ویلهلم شیله(Carl Wilhelm Scheele)یک اسی جدید_تنگستنیک اسید_را کشف کرد که از شیلیته_تنگستن امروزی_ حاصل می‌شد.
شیله و توربرن برگمن معتقد بودند با کاهش این اسید می‌توان فلز جدیدی بدست آورد.
در سال ۱۷۸۳ خوزه و فاستو اسیدی را یافتند که از ولفرامیت به دست می‌آمد و بسیار شبیه به تنگستیک اسید بود. در اواخر آن سال این دو برادر توانستند با کاهش این اسید همراه زغال تنگستن را جداسازی کنند و نام خود را به عنوان کاشف این عنصر ثبت کنند.

وابستگی دمایی ضریب مقاومت

طبق تجربه می‌دانیم در بیشتر فلزات از جمله تنگستن با افزایش دما مقاومت الکتریکی آن‌ها نیز افزایش می‌یابد که این افزایش مقاومت با توجه به رابطهٔ زیر برای افزایش دماهای نه چندان زیاد قابل محاسبه است:
R₂=R₁(1+αΔθ
که در آن α ضریب دمایی مقاومت ویژه بر حسب بر کلوین است.
α برای تنگستن ۰/۰۰۴۵است.

ویژگی‌های شیمیایی

عنصر تنگستن در برابر اکسایش، اسید و باز از خود مقاومت نشان می‌دهد. معمولی‌ترین حالت اکسیداسیون تنگستن +۶ است، اما کلیه حالات اکسیداسیون از -۲ تا +۶ از خود نشان می‌دهد. تنگستن معمولاً "با اکسیژن ترکیب شده و تری اکسید تنگستن زرد رنگ (WO₃‎)را تشکیل می‌دهد، که در محلول قلیایی آبی حل شده و به فرم یونهای تنگستن، (WO₂⁴⁻‎)در می‌آید. از آنجا که تنگستن به آرامی با اسید واکنش می‌دهد، برای اول به صورت آنیون بی‌ثبات قابل حل، paratungstate A ظاهر می‌شود
(W₇O₂₄⁶⁻‎) که در طول زمان به شکل آنیون کمتر قابل حل paratungstate B در می‌آید
(H₂W₁₂O₄₀¹⁰⁻‎).

با اسیدی شدن بیشتر آنیون بسیار قابل حل metatungstate، تولید می‌شود
(H₂W₁₂O₄₂⁶⁻‎)که پس از هر موازنه بدست می‌آید.

با اسیدی شدن بیشتر آنیون بسیار قابل حل metatungstate، تولید می‌شود که پس از هر موازنه بدست می‌آید
. یون metatungstate یک خوشه متقارن از دوازده تنگستن اکسیژن اکتاهدرا ست که آنیونKeggin نامیده می‌شود. آنیونها polyoxometalate دیگری به عنوان گونه‌های با ثبات وجود دارد. گنجاندن اتم متفاوتی مثل فسفر به جای دو اتم هیدروژن مرکزی در metatungstate تولید طیف گسترده‌ای از اسیدهای heteropoly مانند اسید phosphotungstic می‌سازد
(H₃PW₁₂O₄₀‎).

تری‌اکسید تنگستن می‌تواند ترکیبات معینی را با فلزات قلیایی تشکیل دهد؛ که به برنز معروف هستند، به عنوان مثال سدیم تنگستن برنز.

کاربردها

تقریباً نیمی از تنگستن برای تولید مواد سخت- کاربید تنگستن- مصرف می‌شود. بیشتر باقی‌مانده در آلیاژها و فولادها بکار می‌رود. کمتر از ۱۰ درصد است در سایر ترکیبات شیمیایی استفاده می‌شود.

مواد سخت

تنگستن به‌طور عمده در تولید مواد سخت با بنیان کاربید تنگستن، یکی از سخت‌ترین کاربیدها، با نقطه ذوب ۳۷۷۰ درجه سانتی گراد استفاده می‌شود. WC رسانای الکتریکی خوبی است، اما رسانایی الکتریکی W2C کمتر است. حدود ۶۰ درصد مصرف تنگستن به صورت WC در حال حاضر برای مواد صیقل دهنده مقاوم در برابر سایش، برشکاری، چاقو و مته، اره، فرز و ابزار دوار مورد استفاده در فلزکاری، نجاری، صنایع استخراج معدن، نفت و ساختمان بکار می‌رود.

در صنعت طلا و جواهر، حلقه‌های متخلخل کاربید تنگستن، کاپوزیت کاربید تنگستن / فلز، و نیز فلزی تنگستن ساخته می‌شود. گاهی اوقات تولیدکنندگان یا خرده فروشان به کاربید تنگستن به عنوان یک فلز اشاره می‌کنند، اما در واقع کاربید تنگستن یک سرامیک است. از آنجا که سختی کاربید تنگستن بالاست، حلقه‌های ساخته شده از این مواد به شدت مقاوم در برابر سایش هستند، و جلای حلقه‌های ساخته شده از تنگستن بیشتر از حلقه‌های فلزی هستند. با این حال، حلقه‌های کاربید تنگستن شکننده هستند، و ممکن است تحت یک ضربه متمرکز ترک بخورند.

آلیاژها

ازاستحکام و چگالی تنگستن در ساخت آلیاژهای فلزی سنگین استفاده شده‌است. یک مثال خوب فولادهای تندبر هستند که حاوی حدود ۱۸٪ تنگستن است. با توجه به نقطه ذوب بالای تنگستن ماده خوبی برای کاربرد درمانند نازل موشک، به عنوان مثال در پولاریس 27-UGM، زیردریایی با موشک بالستیک می‌باشد.
ابر آلیاژهایی که دارای تنگستن هستند، مانند Hastelloy و Stellite، در پره‌های توربین، قطعات مقاوم در برابر سایش و پوشش فلزات استفاده می‌شود.

جنگ‌افزار

آلیاژ تنگستن، معمولابا نیکل و آهن یا کبالت به شکل آلیاژهای سنگین است، درگلوله‌های انرژی جنبشی به عنوان یک جایگزین برای اورانیوم ضعیف شده استفاده می‌شود، در برنامه‌هایی که کاربرد رادیواکتیویته مشکل زاست استفاده می‌شود. یا در مواردی که خواص آتشزایی اورانیوم مورد نیاز نمی‌باشد (به عنوان مثال، در گلوله‌های سلاح‌های معمولی کوچک که به منظور نفوذ به زره بدن طراحی شده‌اند). به‌طور مشابه، آلیاژهای تنگستن در گلوله‌های توپ، نارنجک و موشک، و نیز برای ساخت گلوله‌های انفجاری (افشان) فراصوت بکار می‌رود. تنگستن در مواد منفجره با فلز فشرده نیز کاربرد دارد، که از آن به عنوان پودر متراکم، برای کاهش خسارات جانبی و در همان حال افزایش کشندگی انفجار در محدوده یک شعاع کوچک، استفاده می‌شود.