تنگستن  (نام سابق آن wolfram) عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان W  و عدد اتمی 74 می باشد. تنگستن عنصری بسیار سخت و سنگین است. این فلز در سنگهای معدنی از جمله ولف رامیت و شیلیت یافت می شود و از نظر خصوصیات فیزیکی  خود قابل توجه است. از نوع خالص آن بیشتردر مصارف الکتریکی استفاده می شود اما ترکیبات و آلیاژهای فراوان آن کاربردهای بسیار زیادی دارد.

خصوصیات تنگستن

تنگستن خالص به رنگ خاکستری مایل به آبی می باشد. اگر خلوص آن زیاد باشد می توان آنرا با اره آهن بر برید در غیر این صورت در حالت ناخالص، سخت و شکننده است و باید با آختن یا ورزیدن با آن کار کرد. این فلز دارای بالاترین نقطه ذوب (3422 درجه سانتی گراد) پایین ترین فشار بخار و بیشترین مقاوت کششی را در بین تمامی فلزات دارا می باشد. مقاومت آن در برابر فرسایش هم بالا است و فقط اسیدهای معدنی تاحدی آنرا تحت تاثیرقرار می دهند. فلز تنگستن اگر در معرض هوا قرار بگیرد یک اکسید محافظی را تشکیل می دهد. اگر مقدار کمی از آن با فولاد آلیاز شود استحکام آنرا تا حد زیادی افزایش می دهد.

کاربردها

تنگستن فلزی است که دامنه کاربردهای آن بسیار وسیع است ؛ عمده ترین آنها کاربید تنگستن (WC) در کاربیدهای سیمانی شده می باشد.کاربیدهای سیمانی شده( نام دیگر آن فلزات سخت) مواد پوششی مقاومی هستند که مورد استفاده صنایع فلزکاری ،استخراج معدن ، نفت و ساختمانی می باشند. چون تنگستن را می توان بصورت رشته سیمهای بسیار باریک با نقطه ذوب زیاد در آورد درافروزه های موجود در لامپ ، لامپ خلا و الکترودها نیز کاربرد فراوانی دارد.


سایر کاربردها :

  • نقطه ذوب زیاد تنگستن موجب شده در مواردی مانند جوشکاری ، تفتیدن و کاربردهای الکتریکی در دمای بالا مورد استفاده قرار گیرد.
  • استحکام وخصوصیات چگالی تنگستن آنرا برای ساخت آلیاژهای فلزسنگین که درتسلیحات ،گرماگیرها(heat sinks) و مصارف چگالی زیاد از قبیل وزنه و پارسنگها مناسب کرده است.
  • فولاد بکار رفته در وسایل پر سرعت (Hastelloy , Stellite) اغلب باتنگستن آلیاژ شده اند و این نوع فولاد حاوی 18% تنگستن است.
  • آلیاژهای دیرگداز این فلز، در پوشش و قسمتهای تیغه توربین ، ابزار فولادی و آلیاژ پوششی مقاوم بکار می روند.
  • آلیاژ آن بعنوان جایگزین سرب در گلوله مورد استفاده قرار می گیرد.
  • ترکیبات شیمیایی تنگستن در کاتالیزورها ، رنگ دانه های غیرآلی و روان کننده های پر حرارت دی سولفید تنگستن که تا 500 درجه سانتیگراد مقاوم هستند کاربرد دارند.
  • چون انبساط حرارتی این عنصر شبیه شیشه بوروسیلیکات است از آن در ساخت   glass-to-metal seals  بهره می برند.

متفرقه : اکسیدهای آن درلعاب کاری سرامیک کاربرد دارد. از این فلز همچنین در اهداف اشعه X ، عناصر گدازنده برای کوره های الکتریکی استفاده می شود. نمکهای حاوی تنگستن در صنایع شیمیایی بکار می روند. برنزهای تنگستن ( علت نام آنها رنگ اکسید تنگستن می باشد) به همراه ترکیبات دیگر در رنگها کاربرد دارند.

تاریخچه

فرضیه وجود تنگستن ( واژه سوئدی tung sten به معنی سنگ سنگین) برای اولین بار در سال 1779 توسط Peter Woulfe مطرح شد. او ولف رامیت را مورد بررسی قرار داد( که بعدها نام آن از نام Woulfe گرفته شد) و نتیجه گرفت که آن باید حاوی ماده جدیدی باشد. سال1781 Carl Wilhelm Scheele اثبات نمود که می توان از تنگستنیت یک اسید جدید را تولید کرد. Scheeleو Berman پیشنهاد کردند که احتمال تهیه یک فلز جدید بوسیله کاهش اسید تنگستنی وجـــــــود دارد. Fausto Elhuyar و Jose وجود اسیدی را در ولف رامیت کشف کردند که مشابه اسید تنگستنی بود . بعدها در همان سال این دو برادر از طریق کاهش این اسید با ذغال چوب موفق به جداسازی تنگستن شدند و با کشف این عنصر مورد قدردانی قرار گرفتند.

نقش بیولوژیکی

در 20 آگوست 2002 نمایندگان مراکز کنترل و جلوگیری از بیماریها وابسته به آمریکا اعلام کرد که آزمایشات ادرار روی خانواده های بیماران مبتلا به سرطان خون و خانواده های گروه کنترل در منطقه Fallon, Nevada ، افزایش میزان تنگستن در بدن هردو گروه را نشان داده است. دکتر Carol H. Rubin رئیس رشته پزشکی در CDC معتقد است در حال حاضر اطلاعات موجود، ارتباط بین تنگستن و سرطان خون را تایید نمی کند.

پیدایش

تنگستن در سنگ معدن ولف رامیت ( تنگستن-آهن، تنگستن-منگنزFeWO4/MnWO4 ) ، شئلیت (کلسیم-تنگستن CaWO4) فربریت و هوبنریت یافت می شود.

ذخایر مهم این مواد در بولیوی ، کالیفرنیا ، چین ، کلرادو، پرتقال ، روسیه و کره جنوبی واقع است ( تقریبا” 75% تنگستن مورد نیاز جهان را چین تولید می کند). این فلز با روش کاهش اکسید تنگستن به وسیله هیدروژن یا کربن بصورت تجاری تولید می شود.

ترکیبات

رایج ترین حالت اکسیداسیون تنگستن 6+ است. سایر حالات اکسیداسیون این عنصر عبارتند از 5+ ، 4+ ، 3+ ، 2+ اما تنگستن کلیه حالات اکسیداسیون از 2- تا 6 را بروز می دهد. تنگستن معمولا” با اکسیژن ترکیب شده و اکسید تنگستن زرد رنگی را بوجود می آورد(WO3 )  که جهت تشکیل یونهای تنگستن در محلولهای قلیایی آبی حل می شود( 2-WO4 ).
Polyoxoanion های آبی
محلولهای تنگستن دار آبی در شرایط خنثی و اسیدی برای تشکیل polyoxoanion مورد توجه هستند.وقتی تنگستن تدریجا” با اسید فعالیت می کند ابتدا آنیون ناپایدار و قابل حل “paratungstate A” ( 6- W7O246-) را تشکیل می دهد که پس از ساعتها یا روزها به آنیون “paratungstate B” که خاصیت حل شدنی کمتری دارد (H2W12O4210-) تبدیل می شود.بعد از اینکه تعادل برقرار شد ، اسید سازیهای بیشتر موجب تشکیل یک آنیون بسیار قابل حل ( H2W12O406-) می شود.یـــــــون metatungstate بصورت زنجیره ای متقارن از 12 اکتاهدرای اکسیژن – تنگستن وجود دارد که یون”Keggin” نامیده می شود. بسیاری ازpolyoxoanion های دیگر بصورت گونه های ناپایدار دیده می شوند. در metatungstate ،احاطه اتم متفاوتی مثل فسفر به جای دو اتم هیدروژن مرکزی تولید انواع بسیار زیادی از به اصطلاح heteropolyanions می کند.

ایزوتوپها

تنگستن بطور طبیعی از 5 رادیوایزوتوپ ساخته شده که دارای چنان نیمه عمرهای طولانی هستند که برای بیشتر اهداف پایدار به حساب می آیند.27 رادیوایزوتوپ دیگر هم برای آن شناسایی شده که پایدارترین آنها تنگستن 181 با نیمه عمر 2/121 روز ، تنگستن 185 با نیمه عمر 1/75 روز ، تنگستن 188 با نیمه عمر 4/69 روز و تنگستن 178 با نیمه عمر 6/21 روز می باشند.مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیودارای نیمه عمرهایی کمتر از 24 ساعت هستند که اکثر آنها نیز نیمه عمری کمتر از 8 دقیقه دارند.

مقالات

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

شانزده + 7 =