ال التنغستن، الرمز W ، العدد الذري 74 ، هو مجموعة 6 فلز من تيالجمال صإيديوديك. السمة الرئيسية هي حقيقة أنه المعدن ذو أعلى درجة حرارة انصهار والعنصر الثاني بأعلى درجة حرارة انصهار ، ويحتل المرتبة الثانية بعد كربون. لونه رمادي يشير إلى الفولاذ ، وهو مستقر في الهواء ، لكنه يحترق عند تسخينه.
يتواجد التنغستن في منتجين من المنتجات اليومية: أقلام الحبر الجاف والمصابيح المتوهجة (ذات الشعيرات). ومع ذلك ، في الصناعة ، يستخدم التنغستن على نطاق واسع في تصنيع سبائك معدنية وكإضافة إلى الصلب. إنه موجود أيضًا في المجوهرات والنوافذ الذكية ، وهي الأجهزة التي تتحكم في شدة ضوء الشمس الذي يسقط على الموقع ، مما يحسن من كفاءة الطاقة.
اقرأ أكثر: المعادن - عناصر تتميز بالسطوع والقوة والتوصيل الحراري والكهربائي
ملخص التنغستن
إنه معدن انتقالي ، في المجموعة 6 من الجدول الدوري ، في الفترة السادسة.
إنه المعدن ذو أعلى نقطة انصهار في الجدول الدوري.
إنه رمادي اللون ومستقر في الهواء.
الكثير منه مأخوذ من ولفراميت وشيليت.
يتم استخدامه لتصنيع المصابيح المتوهجة وأقلام الحبر والمجوهرات والنظارات الذكية وغيرها.
خصائص التنغستن
الرمز: W
العدد الذري: 74
الكتلة الذرية: 183.84 صباحًا
نقطة الانصهار: 3422 درجة مئوية
نقطة الغليان: 5555 درجة مئوية
كثافة: 19.3 جم / سم مكعب
كهرسلبية: 2,36
التوزيع الإلكتروني: [Xe] 6 s2 4f14 5 د4
السلاسل الكيميائية: المجموعة 6 ، المعدن الانتقالي ، كتلة d
خصائص التنغستن
التنغستن معدن رمادي اللون يمكن أن يشبه الفولاذ. أكثر ما يبرز هو درجة انصهاره العالية جدًا ، 3422 درجة مئوية، الأكبر بين المعادن وثاني أكبر في الجدول الدوري ، في المرتبة الثانية بعد الكربون. تتشابه بعض خصائص وخصائص التنجستن إلى حد كبير مع الموليبدينوم ، وهو عنصر آخر في المجموعة 6.
بالنسبة للتفاعل ، هذا المعدن مستقر في وجود الهواء في درجة حرارة الغرفةومع ذلك ، في درجات حرارة أعلى ، ينتهي الأمر بالمعاناة الإحتراق WO3، أحد المكونات الرئيسية لهذا العنصر. التنغستن يتأكسد بسهولة بواسطة الهالوجينات، واكتساب حالات أكسدة تتراوح من +2 إلى +6. إنه مقاوم للهجوم الحمضي ، بما في ذلك الماء الريجيا ، ولكن سرعان ما تهاجمه القواعد المنصهرة في وجود عوامل مؤكسدة.
حدوث وإنتاج التنغستن
التنغستن هو العنصر الثامن عشر الأكثر وفرة في قشرة الأرض، تحدث بشكل رئيسي في ولفراميت (أو ولفراميت) ، (الحديد ، المنغنيز) خامات WO4، السكيليت (CaWO4) ، فيربريت (FeWO4) و hubnerite (MnWO4). أول إثنين، ولفراميت وسكيليت، بمحتويات عالية من WO3، هي المصادر الرئيسيه من هذا المعدن حول العالم.
يقع معظم التنغستن على كوكب الأرض في الصين وروسيا وفيتنام واسبانيا واللونوكنت ذاهبا من الشمال. تمثل الاحتياطيات الصينية أكثر من نصف الكوكب بأكمله ، حيث تمثل الصين أكثر من 80 ٪ من إنتاج التنغستن في العالم. ال البرازيل لديها احتياطيات ولفراميت في ولايات بارا ، وروندونيا ، وريو غراندي دو سول ، وسانتا كاتارينا ، وساو باولو ، وشيليت في منطقة سيريدو ، بين بارايبا وريو غراندي دو نورتي. تمثل احتياطيات التنغستن البرازيلية حوالي 1٪ من الإجمالي العالمي.
لإنتاجه وشرائه ، أولاً وقبل كل شيء ، تحتاج خامات التنجستن إلى الخضوع لعمليات التكسير والطحن الفيزيائية. بعد ذلك ، تتمثل إحدى طرق الحصول على التنجستن في الاندماج مع كربونات الصوديوم (Na2كو3) عند درجة حرارة عالية ، ينتج تنغستات الصوديوم (Na2WO4) ، ما هو قابل للذوبان في الماء.
إضافة حامض الهيدروكلوريك يولد حمض التنجستيك ، والذي تم تحويله لاحقًا إلى أكسيد التنغستن VI ، WO3، عن طريق التكليس (طريقة كيميائية يتم فيها تحويل العينات عند درجات حرارة عالية). من WO3، من الممكن إنتاج التنجستن المعدني عبر الأكسدة والاختزال بغاز الهيدروجين أو مع الكربون عند درجة حرارة عالية. في بعض الأحيان يكون هناك إنتاج كربيد (أو كربيد) من التنجستن ، مرحاض أو دبليو2C ، كمنتج نهائي ، يعرف كربيد.
اقرأ أكثر: التعدين - يتكون من استخراج ومعالجة الخامات الجوفية
تطبيقات التنغستن
من الناحية الصناعية والتجارية ، يستخدم كربيد التنجستن على نطاق واسع باعتباره طلاء أدوات القطع والحفر عالية السرعة، مثل لقم الثقب للمثاقب ، لأنها تتمتع بصلابة عالية ومقاومة ميكانيكية عالية.
التنغستن هو أيضا مضافة جيدة للصلب، تستخدم في إنتاج الفولاذ عالي السرعة (8٪ إلى 20٪ من W) والأدوات والفولاذ (5٪ إلى 18٪ من W). تُستخدم أشكال الفولاذ هذه في تصنيع شفرات ومواد القطع المقاومة للتآكل.
أقرب إلى الحياة اليومية للمجتمعات ، التنغستن هو المكون الرئيسي للمصابيح المتوهجة، كونه المكون الرئيسي لـ خيوط معدنية من هذه المصابيح. أدى استخدام التنغستن فيها إلى إنهاء استخدام الكربون والأوزميوم والتنتالوم كخيوط. بينما مصابيح الكربون التي طورتها توماس أديسون، التي استمرت بضع ساعات ، كانت الأوزميوم باهظة الثمن وكان التنتالوم هشًا للغاية.
كما يستخدم التنغستن في إنتاج أقلام الحبر، التي اخترعها المجري لازلو بيرو وشاعها مارسيل بيتش في أوروبا. في هذه الأقلام ، يتم ترسيب الحبر على الورق عبر كرة متدحرجة عند طرف القلم. نظرًا لأن هذا المجال يجب أن يكون عالي الصلابة والكثافة ، فقد أثبت التنجستن أنه مرشح ممتاز ، على وجه التحديد لأنه يحتوي على مثل هذه الخصائص.
تطبيق التنغستن في صناعة المجوهرات، نظرًا لأنها تقدم نفسها على أنها مادة مضادة للحساسية ، بكثافة قريبة من كثافة الذهب ، فهي مقاومة الخدوش والتشوهات والخدوش ، بالإضافة إلى لمعان دائم عمليًا ، أي لا حاجة للتلميع الثوابت. حلقات التنغستن، على سبيل المثال ، يتم البحث عنها كثيرًا بسبب متانتها الجيدة ومظهرها وصلابتها ، بالإضافة إلى امتلاكها بالطبع سعرًا أقل مقارنة بتحالفات المعادن الأكثر نبيلة.
يوجد استخدام أكثر تكنولوجية للتنغستن صناعة النوافذ الذكية (نوافذ ذكية) ، التي تحتوي على فيلم كهربائي قادر على التحكم في شدة الضوء والحرارة المنبعثة في البيئة ، مما يضمن كفاءة إضاءة وحيوية أكبر للمكان. تظهر مثل هذه الأجهزة بالفعل في السوق ، سواء في السيارات أو في العقارات بشكل عام ، ويمكن التحكم فيها عن بُعد.
اقرأ أكثر:الفروق بين المصابيح الفلورية والمتوهجة
تاريخ التنغستن
التنغستن لديه قصة مثيرة عن اسمك، أو بالأحرى أسمائهم ، حيث تُعرف أيضًا باسم ولفرامباللغات الجرمانية والسلافية.
في عام 1783 ، في إسبانيا ، الإخوة خوان خوسيه وفاوستو ديلويار كانوا أول من عزل التنجستن كعنصر نقي ، حيث يكون المعدن مصدره ولفراميت. ثم قرر الأخوان الإسبان استدعاء العنصر الجديد ولفرام (ترجمة ل ولفرام) ، على حساب خام المنشأ. اسم ولفرام مشتق من اللغة الألمانية ، رحم الذئب، والذي يترجم كـ سيلان اللعاب أو لعاب الذئب، في إشارة إلى خسائر القصدير أثناء معالجة خامات التنجستن.
ومع ذلك ، فإن القرار الذي اتخذه الأخوان Delhuyar بتسمية العنصر الجديد باسم wolfram خلق بعض الارتباك ، كما حدث قبل ذلك بعامين ، بين 1779 و 1781 ، بيتر وولف والسويدية كارل فيلهلم شيل اكتشف مركب حمضي اليوم حامض التنغستيك ، على أساس معدن التنجستينيت (المعروف الآن باسم scheelite ، CaWO4). من هذا المركب الحمضي عزلوا أكسيد التنغستن السادس ، WO3.
على الرغم من أن الإخوة الإسبان كانوا متقدمين ، حتى بعد أن تمكنوا من عزل المعدن ، كان العنصر الجديد معروفًا أيضًا في جميع أنحاء العالم باسم التنغستن ، مفترق طرق من الكلمات السويدية تونغ (ثقيل) و ستين (حجر) ويشير إلى معدن التنجستينيت.
ومع ذلك ، على الرغم من استمرار كلا الاسمين حتى يومنا هذا ، فإن الرمز المعتمد دوليًا للتنغستن هو W ، بسبب الاسم الألماني ولفرام. يعتبر اسم التنغستن أكثر شيوعًا في اللغات الإنجليزية واللاتينية.
تمارين التنغستن
السؤال 1 (Uece)
لاحظ الاقتباسات التالية حول التنجستن: "قدر عمي كثافة التنغستن الذي أعده ، وقدرته على المقاومة ، واستقراره الكيميائي الكبير [...]" ؛ "الشعور بلمس التنغستن متكلس لا يضاهى."
ساكس ، أوليفر. التنغستن العم: شركة من الجيب.
بالنسبة إلى التنغستن ، حدد الخيار الصحيح.
أ) التوزيع الإلكتروني للتنغستن هو [Xe] 4f14 5 د6.
ب) ينتمي إلى المجموعة 5 من الجدول الدوري.
ج) هو معدن انتقالي ، مع نقطة انصهار عالية.
د) يقع في الفترة الخامسة من الجدول الدوري.
رد: الحرف ج
من بين البدائل ، البديل الصحيح عن التنجستن هو الحرف C ، حيث أن هذا العنصر هو معدن من الانتقال (المجموعة 6) ولها ، في الواقع ، نقطة انصهار عالية (أعلى نقطة بين المعادن وثاني أعلى في الجدول دوري).
العبارة A خاطئة لأن توزيعها هو [Xe] 6 s2 4f14 5 د4.
البديل B خاطئ ، لأن هذا العنصر ينتمي إلى المجموعة 6 من الجدول الدوري.
البديل D خاطئ ، حيث يقع هذا العنصر في الفترة السادسة من الجدول الدوري.
السؤال 2 (Uepa)
"التنجستن هو المعدن الوحيد في الخط الانتقالي الثالث للجدول الدوري مع وظيفة بيولوجية مثبتة. يظهر في بعض البكتيريا وفي إنزيمات تسمى أوكسيدوروكتازات ، ويلعب دورًا مشابهًا للموليبدينوم في الأكسدة والأوكتازات في جسم الإنسان. يحتوي التنجستن على أعلى نقطة انصهار لجميع المعادن ، ويحتل المرتبة الثانية بعد الكربون في الجدول الدوري بأكمله. إنه مقاوم للأحماض ومزيج HNO فقط3 + HF يذوب ببطء عندما يكون ساخنًا. إنه يقاوم جيدًا المحاليل القلوية ، ولكنه يتعرض للهجوم بواسطة الاندماج مع NaOH أو Na2كو3، وتحويلها إلى تنغستات. WO3 يتم استخدامه كصبغة وكذلك لتلوين مواد السيراميك. تنغستات CaWO4 و MgWO4 وهي مكونات من المسحوق الأبيض الذي يغلف المصابيح الفلورية داخليا. تُستخدم تنجستات الصوديوم والبوتاسيوم في صناعة الجلود والجلد ، وفي ترسيب بروتينات الدم وفي التحليل السريري. لتنقية المعادن ، تخضع التنغستات الطبيعي للانصهار مع كربونات الصوديوم (Na2كو3) عند درجة حرارة عالية ، مما ينتج عنه تنغستات الصوديوم (Na2WO4)، يذوب في الماء. من هذا المحلول ، عند إضافة حمض الهيدروكلوريك ، حمض التنغستيك (H2WO4) ، والذي تم تحويله إلى WO3 بعد التكليس. يتم الحصول على التنغستن المعدني من خلال تقليل WO3 مع تقليل الغاز (H2) عند درجة حرارة عالية. يتم الحصول على المعدن في شكل مسحوق أو خيوط أو قضبان صلبة "
(المصدر: Química Nova na Escola).
وأما ما هو ظاهر في النص فيصح فيه:
أ) أنواع CaWO4 و MgWO4 هي أحماض Arrenhius.
ب) أنواع CaWO4 و WO3 هي أكاسيد أساسية.
ج) أنواع NaOH أو Na2كو3 هم قواعد Arrenhius.
د) التفاعل بين أنواع Na2WO4 و HCl ينتج الأنواع H2WO4.
ه) تكليس ح2WO4 ينتج ثاني أكسيد التنغستن.
رد: الحرف د
هناك مقتطف من نص السؤال يقول: "... ينتج عنه تنغستات الصوديوم (Na2WO4)، يذوب في الماء. من هذا المحلول ، عند إضافة HCl ، حمض التنجستيك (H2WO4)... "يترسب ، أي أن التفاعل بين تنجستات الصوديوم و HCl ينتج عنه الأنواع H2WO4، وبالتالي ، فإن القالب هو نفس الحرف D.
البديل أ غير صحيح لأن الأنواع الكيميائية المذكورة ليست أحماض بل أملاح.
البديل B غير صحيح مثل CaWO4 ليس أكسيد ، وعلاوة على ذلك WO3 هو أكسيد حمضي ، لأنه ينشأ من جفاف حمض التنجستيك:
ح2WO4 → WO3 + ح2ال
البديل C غير صحيح ، وفقًا لنظرية أرهينيوس ، يمكن اعتبار هيدروكسيد الصوديوم فقط أساسًا. في هذه النظرية ، القواعد هي الأنواع التي تزيد من تركيز أيونات OH في محلول مائي. و في2كو3 لا يحتوي ، في بنيته ، على أيون الهيدروكسيد ، ولا يمكن اعتباره أساسًا في ضوء نظرية أرهينيوس.
البديل E غير صحيح لأن حمض التنغستن ينتج ثالث أكسيد التنغستن وليس ثاني أكسيد.
بقلم ستيفانو أروجو نوفايس
مدرس كيمياء
