Twngsten yw beth? Y radd o ocsideiddio twngsten. Sail y defnydd o twngsten

Mae twngsten yn elfen gemegol y mae ei rif atomig yn 74. Daw'r metel trwm hwn o ddur llwyd i wyn, a nodweddir gan gryfder uchel, sy'n ei gwneud yn aml mewn rhai achosion yn ansefydlog. Mae ei bwynt toddi yn uwch nag unrhyw fetel arall, ac felly fe'i defnyddir fel ffilamentau mewn lampau gwydr ac elfennau gwresogi mewn ffwrneisi trydan (er enghraifft, ali twngsten zirconiwm). Mae cemeg yr elfen yn ei gwneud yn bosibl ei ddefnyddio fel catalydd. Mae caledwch eithriadol yn ei gwneud yn addas i'w ddefnyddio mewn "dur cyflym", sy'n caniatáu torri deunyddiau ar gyflymder uwch na steels carbon, ac mewn aloion tymheredd uchel. Mae carbide twngsten, cysylltiad yr elfen â charbon, yn un o'r sylweddau mwyaf anodd a adnabyddir ac fe'i defnyddir ar gyfer gwneud melinau ac offer troi. Defnyddir twngstatau calsiwm a magnesiwm yn eang mewn lampau fflwroleuol, ac mae ocsidau twngsten yn cael eu defnyddio mewn paent a gwydro ceramig.

Hanes y darganfyddiad

Mynegwyd y dybiaeth bodolaeth yr elfen gemegol hon gyntaf yn 1779 gan Peter Woolf, pan ymchwiliodd i'r wolframite mwynau a daeth i'r casgliad bod yn rhaid iddo gynnwys sylwedd newydd. Yn 1781 sefydlodd Karl Wilhelm Scheele y gellir cael asid newydd o tungstenit. Cynigiodd Scheele a Thorburn Bergman ystyried y posibilrwydd o gael metel newydd trwy ailgyfansoddi'r asid hwn, o'r enw twngsten. Yn 1783 canfuwyd dau frawd, Jose a Fausto Elguyar, mewn asid twngsten, a oedd yr un fath â thwngsten. Yn yr un flwyddyn, llwyddodd y brodyr i dynnu tungsten ohono, gan ddefnyddio siarcol.

Yn ystod yr Ail Ryfel Byd roedd yr elfen gemegol hon yn chwarae rhan enfawr. Fe wnaeth sefydlogrwydd y metel i dymheredd uchel, yn ogystal â chryfder eithafol ei aloion, wneud tungsten y deunydd crai pwysicaf ar gyfer y diwydiant milwrol. Gwnaeth y rhyfelwyr bwysau ar Bortiwgal fel prif ffynhonnell wolframite yn Ewrop.

Bod mewn natur

Mewn natur, canfyddir yr elfen yn twngsten (FeWO ₄ / MnWO ₄ ), sgelite (CaWO ₄ ), ferret a guebnerite. Mae dyddodion pwysig o'r mwynau hyn wedi'u canfod yn UDA yng Nghaliffornia a Colorado, yn Bolivia, Tsieina, De Corea, Rwsia a Phortiwgal. Yn Tsieina, mae tua 75% o gynhyrchu twngsten yn y byd yn canolbwyntio. Cynhyrchir y metel trwy leihau ei ocsid gyda hydrogen neu garbon.

Amcangyfrifir bod y cronfeydd wrth gefn yn y byd yn 7 miliwn o dunelli. Tybir bod 30% ohonynt yn adneuon o wolframite a 70% o gynlluniau. Ar hyn o bryd, nid yw eu datblygiad yn broffidiol yn economaidd. Ar y lefel bresennol o ddefnydd, bydd y cronfeydd wrth gefn hyn yn para 140 o flynyddoedd yn unig. Ffynhonnell werthfawr arall o dwngsten yw ailgylchu metel sgrap.

Prif Nodweddion

Mae twngsten yn elfen gemegol sy'n cael ei ddosbarthu fel metel pontio. Daw ei symbol W o'r gair Lladin wolframium. Yn y tabl cyfnodol, mae yn grŵp VI rhwng tantalum a rheniwm.

Yn ei ffurf pur, mae twngsten yn ddeunydd solet, y mae ei liw yn amrywio o ddur llwyd i dun gwyn. Gyda amhureddau, mae'r metel yn dod yn frwnt ac yn anodd gweithio gyda hi, ond os nad ydyn nhw, yna gellir ei dorri gyda hacksaw. Yn ogystal, gellir ei fwrw, ei rolio a'i ymestyn.

Mae twngsten yn elfen gemegol sydd â'r pwynt toddi uchaf ymhlith yr holl fetelau (3422 ° C). Hefyd, mae ganddo'r pwysau anwedd isaf. Y cryfder teclyn yn T> 1650 ° C hefyd yw'r mwyaf. Mae'r elfen yn hynod o wrthsefyll cyrydiad ac ychydig yn agored i asidau mwynol. Ar ôl cysylltu ag aer, ffurfiwyd haen ocsid amddiffynnol ar yr wyneb metel, ond mae twngsten yn llwyr yn ocsideiddio ar dymheredd uchel. Pan gaiff ei ychwanegu mewn symiau bach i ddur, mae ei chaledwch yn cynyddu'n ddramatig.

Isotopau

Yn natur, mae tungsten yn cynnwys pum isotop ymbelydrol, ond mae ganddynt oes mor hir y gellir eu hystyried yn sefydlog. Mae pob un ohonynt yn pydru i hafniwm-72 gydag allyriad gronynnau alffa (sy'n cyfateb i niwclei heliwm-4). Ni welir pydredd Alpha yn unig yn ¹⁸⁰ W, yr isotopau hynafaf a phrin yw'r rhain. Ar gyfartaledd, mewn 1 g o dwngsten naturiol, mae dau doriad alffa o ¹⁸⁰ W y flwyddyn yn digwydd.

Yn ychwanegol, disgrifir 27 isotopau ymbelydrol artiffisial o twngsten. Y mwyaf sefydlog o'r rhain yw ¹⁸¹ W gyda hanner oes o 121.2 diwrnod, ¹⁸⁵ W (75.1 diwrnod), ¹⁸⁸ W (69.4 diwrnod) a ¹⁷⁸ W (21.6 diwrnod). Ar gyfer yr holl isotopau artiffisial eraill, nid yw'r hanner oes yn fwy na diwrnod, ac mae'r rhan fwyaf ohonynt yn llai na 8 munud. Mae gan Tungsten bedwar wladwriaeth "metastable", y mae'r mwyaf sefydlog yn ^179m W (6.4 munud).

Cysylltiadau

Mewn cyfansoddion cemegol o twngsten, mae gradd yr ocsideiddio yn amrywio o +2 i +6, y mae +6 yn fwyaf cyffredin. Daw'r elfen, fel rheol, i gysylltiad ag ocsigen, gan ffurfio trioxid melyn (WO ₃ ), sy'n diddymu mewn atebion alcalïaidd dyfrllyd ar ffurf ïonau twngstat (WO ₄ ^2- ).

Cais

Gan fod twngsten yn cynnwys pwynt toddi uchel iawn ac mae'n gyffyrddadwy (gellir ei dynnu i mewn i'r wifren), caiff ei ddefnyddio'n helaeth fel ffilamentau o lampau gwydr a lampau gwactod, yn ogystal ag elfennau gwresogi ffwrneisi trydan. Yn ogystal, mae'r deunydd yn gwrthsefyll amodau eithafol. Un o'i geisiadau hysbys yw weldio arc gydag electrode twngsten mewn nwy darian.

Twngsten eithriadol o galed yw'r elfen ddelfrydol o aloion arf trwm. Defnyddir dwysedd mawr mewn pwysau, gwrthbwyso a chanelau balast ar gyfer cychod hwylio, yn ogystal ag mewn dartiau (80-97%). Dur cyflymder uchel, sy'n gallu torri deunydd ar gyflymder uwch na charbon, yn cynnwys hyd at 18% o'r deunydd hwn. Yn y llafnau tyrbinau, mae rhannau a gorchuddion gwisgo, yn defnyddio "superalloys" sy'n cynnwys tungsten. Mae'r rhain yn aloiau tymheredd uchel, gwrthsefyll uchel sy'n gweithredu ar dymheredd uchel.

Mae ehangu thermol elfen gemegol yn debyg i wydr borosilicate, felly fe'i defnyddir i wneud sêl gwydr i fetel. Mae cyfansoddion sy'n cynnwys twngsten yn lle rhagorol ar gyfer plwm mewn bwledi a saethu. Mewn aloys â nicel, haearn neu cobalt, mae cregyn yn cael effaith arno. Fel bwled, defnyddir ei ynni cinetig i drechu'r targed. Yn y cylchedau integredig o twngsten gwneud cysylltiadau â thrawsgrifwyr. Gwneir rhai mathau o llinynnau ar gyfer offerynnau cerdd o wifren twngsten.

Defnyddio Cysylltiadau

Mae caledwch eithriadol o carbid twngsten (W ₂ C, WC) yn ei gwneud yn y deunydd mwyaf cyffredin ar gyfer gwneud melinau ac offer troi. Fe'i defnyddir yn y diwydiannau metelegol, mwyngloddio, olew ac adeiladu. Defnyddir carbid twngsten hefyd wrth wneud gemwaith, gan ei bod yn hypoallergenig ac nid yw'n tueddu i golli ei lustrad.

O'i ocsidiau gwnewch y gwydro. Defnyddir "efydd" twngsten (a elwir felly oherwydd lliw yr ocsidau) mewn paent. Defnyddir twngstatau o magnesiwm a chalsiwm mewn lampau fflwroleuol. Mae twngstad crisialog yn gweithredu fel synhwyrydd scintillation mewn meddygaeth niwclear a ffiseg. Defnyddir hallt yn y diwydiannau cemegol a lledr. Mae disulfide twngsten yn saim tymheredd uchel a all wrthsefyll 500 ° C. Defnyddir rhai cyfansoddion sy'n cynnwys twngsten fel catalyddion mewn cemeg.

Eiddo

Mae priodweddau ffisegol sylfaenol W fel a ganlyn:

• Rhif atomig: 74.
• Pwysau atomig: 183.85.
• Pwynt melio: 3410 ° C
• Pwynt berwi: 5660 ° C
• Dwysedd: 19.3 g / cm ³ ar 20 ° C.
• Dywed ocsidiad: +2, +3, +4, +5 ,6.
• Cyfluniad electronig: [Xe] 4 f ¹⁴ 5 d ⁴ 6 s ² .