Tungsten - nedir bu? Tungstenin oksidasyon durumu. tungsten uygulamaları

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 05:44

Tungsten, atom numarası 74 olan bir kimyasal elementtir. Çelik grisinden beyaza kadar uzanan bu ağır metal oldukça dayanıklıdır ve bu da onu birçok durumda yeri doldurulamaz hale getirir. Erime noktası diğer metallerden daha yüksektir ve bu nedenle akkor lambalarda filaman ve elektrikli fırınlarda ısıtma elemanları olarak kullanılır (örneğin zirkonyum-tungsten alaşımı). Elementin kimyası, katalizör olarak kullanılmasına izin verir. Olağanüstü sertliği, malzemelerin karbon çeliklerinden daha yüksek hızlarda ve yüksek sıcaklık alaşımlarında kesilmesine izin veren "yüksek hız çeliklerinde" kullanıma uygun hale getirir. Karbonlu elementin bir bileşiği olan tungsten karbür, bilinen en sert maddelerden biridir ve freze ve torna aletleri yapmak için kullanılır. Kalsiyum ve magnezyum tungstatlar floresan lambalarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve tungsten oksitler boyalarda ve seramik sırlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Keşif geçmişi

Bu kimyasal elementin varlığı ilk olarak 1779'da Peter Woolf tarafından volframit mineralini araştırdığında öne sürülmüştür.yeni bir madde içermesi gerektiği sonucuna varır. 1781'de Carl Wilhelm Scheele, tungstenitten yeni bir asit elde edilebileceğini belirledi. Scheele ve Thorburn Bergman, tungstenik asit adı verilen bu asidi indirgeyerek yeni bir metal elde etme olasılığını düşünmeyi önerdiler. 1783'te José ve Fausto Elguiar adlı iki kardeş, volframitte tungstenik asitle aynı olan bir asit buldular. Aynı yıl, kardeşler kömür kullanarak tungsteni ondan ayırmayı başardılar.

İkinci Dünya Savaşı sırasında bu kimyasal element çok büyük bir rol oynadı. Metalin yüksek sıcaklıklara karşı direnci ve alaşımlarının aşırı mukavemeti, tungsteni askeri sanayi için en önemli hammadde haline getirdi. Savaşan taraflar, Avrupa'daki ana volframit kaynağı olarak Portekiz'e baskı yapıyorlar.

Doğada olmak

Doğada, element wolframit (FeWO₄/MnWO₄), şelit (CaWO_{4), ferberit ve hübnerit. Bu minerallerin önemli yatakları ABD'de Kaliforniya ve Colorado'da, Bolivya, Çin, Güney Kore, Rusya ve Portekiz'de bulunur. Dünya tungsten üretiminin yaklaşık %75'i Çin'de yoğunlaşmıştır. Metal, oksidinin hidrojen veya karbon ile indirgenmesiyle elde edilir.}

Dünya rezervlerinin 7 milyon ton olduğu tahmin edilmektedir. Bunların %30'unun volframit ve %70'inin şelit yatakları olduğu varsayılmaktadır. Şu anda, gelişmeleri ekonomik olarak uygun değildir. Mevcut tüketim düzeyinde, bu rezervler sadece 140 yıl sürecek. Bir başka değerli kaynaktungsten bir hurda metal geri dönüşümüdür.

Temel Özellikler

Tungsten, geçiş metali olarak sınıflandırılan kimyasal bir elementtir. W sembolü Latince wolframium kelimesinden gelir. Periyodik tabloda tantal ve renyum arasında VI. grupta yer alır.

En saf haliyle, tungsten rengi çelik grisinden kalay beyazına kadar değişen sert bir malzemedir. Safsızlıklarla metal kırılgan hale gelir ve çalışması zorlaşır, ancak bunlar yoksa demir testeresi ile kesilebilir. Ayrıca dövülebilir, haddelenebilir ve çekilebilir.

Tungsten, tüm metaller arasında erime noktası en yüksek olan (3422 °C) kimyasal bir elementtir. Aynı zamanda en düşük buhar basıncına sahiptir. Ayrıca T> 1650 °C'de en yüksek çekme mukavemetine sahiptir. Element korozyona karşı son derece dirençlidir ve mineral asitlerin saldırısına çok az maruz kalır. Hava ile temas ettiğinde metal yüzeyinde koruyucu bir oksit tabakası oluşur, ancak tungsten yüksek sıcaklıklarda tamamen oksitlenir. Çeliğe küçük miktarlarda eklendiğinde sertliği önemli ölçüde artar.

İzotoplar

Doğada, tungsten beş radyoaktif izotoptan oluşur, ancak o kadar uzun bir yarı ömre sahiptirler ki, kararlı olarak kabul edilebilirler. Hepsi alfa parçacıklarının (helyum-4 çekirdeğine karşılık gelen) emisyonu ile hafniyum-72'ye bozunur. Alfa bozunması yalnızca ¹⁸⁰W'de görülür, bunların en hafifi ve en nadiriizotoplar. Ortalama olarak, yılda 1 g doğal tungstende iki alfa bozunması meydana gelir ¹⁸⁰W.

Ayrıca, tungstenin 27 yapay radyoaktif izotopu tanımlanmıştır. Bunların en kararlısı ¹⁸¹W, yarılanma ömrü 121,2 gün, ¹⁸⁵W (75.1 gün), ¹⁸⁸ W (69, 4 gün) ve ¹⁷⁸W (21, 6 gün). Diğer tüm yapay izotopların yarılanma ömrü bir günden azdır ve çoğu 8 dakikadan azdır. Tungsten ayrıca en kararlı olanı ^179mW (6,4 dk) olan dört "metastabil" duruma sahiptir.

Bağlantılar

Kimyasal bileşiklerde, tungsten oksidasyon durumu +2'den +6'ya değişir, bunlardan en yaygın olanı +6'dır. Element tipik olarak oksijenle birleşerek sulu alkali çözeltilerde tungstat iyonları olarak çözünen sarı trioksit (WO₃) oluşturur (WO_{4). 2−}).

Uygulama

Tungsten çok yüksek bir erime noktasına sahip olduğundan ve sünek olduğundan (tele çekilebilir), akkor lambaların ve vakum lambalarının filamanı olarak ve ayrıca elektrikli fırınların ısıtma elemanlarında yaygın olarak kullanılır. Ek olarak, malzeme aşırı koşullara dayanır. Bilinen uygulamalarından biri gaz korumalı tungsten ark kaynağıdır.

Olağanüstü derecede sert olan tungsten, ağır silah alaşımları için ideal bir bileşendir. Kettlebell'lerde yüksek yoğunluk kullanılır,yatlar ve dartlar için denge ağırlıkları ve balast omurgaları (%80-97). Malzemeyi karbon çeliğinden daha yüksek hızlarda kesebilen yüksek hız çeliği, bu maddenin %18'ine kadarını içerir. Türbin kanatları, aşınma parçaları ve kaplamalar, tungsten içeren "süper alaşımlar" kullanır. Bunlar, yüksek sıcaklıklarda işlev gören, ısıya dayanıklı, oldukça dirençli alaşımlardır.

Kimyasal bir elementin termal genleşmesi borosilikat cama benzer, bu nedenle camdan metale contalar yapmak için kullanılır. Tungsten içeren kompozitler, kurşun ve kurşun için mükemmel bir alternatiftir. Nikel, demir veya kob alt içeren alaşımlarda, ondan darbe mermileri yapılır. Bir mermi gibi, kinetik enerjisi bir hedefi vurmak için kullanılır. Entegre devrelerde, transistörlere bağlantı yapmak için tungsten kullanılır. Bazı müzik aleti telleri tungsten telden yapılmıştır.

Bağlantıları kullanma

Tungsten karbürün (W₂C, WC) olağanüstü sertliği, onu frezeleme ve tornalama takımları için en yaygın malzeme yapar. Metalurji, madencilik, petrol ve inşaat endüstrilerinde uygulanır. Tungsten karbür, hipoalerjenik olduğu ve parlaklığını kaybetme eğilimi olmadığı için mücevher yapımında da kullanılır.

Sır, oksitlerinden yapılır. Boyalarda tungsten "bronz" (oksitlerin renginden dolayı bu ad verilir) kullanılır. Floresanda magnezyum ve kalsiyum tungstatlar kullanılırlambalar. Kristalin tungstat, nükleer tıp ve fizikte bir sintilasyon dedektörü olarak hizmet eder. Tuzlar kimya ve deri endüstrilerinde kullanılmaktadır. Tungsten disülfür, 500°C'ye dayanabilen yüksek sıcaklık gresidir. Tungsten içeren bazı bileşikler kimyada katalizör olarak kullanılır.