ה ווֹלפרָם, סמל W, מספר אטומי 74, היא מתכת קבוצה 6 של טהיופי פאירודי. המאפיין העיקרי שלו הוא העובדה שהיא המתכת בעלת טמפרטורת ההיתוך הגבוהה ביותר והיסוד השני עם טמפרטורת ההיתוך הגבוהה ביותר, שניה רק לאחר פַּחמָן. יש לו צבע אפור, המתייחס לפלדה, הוא יציב באוויר, אבל נשרף בחימום.
טונגסטן קיים בשני מוצרים יומיומיים: עטים כדוריים ומנורות ליבון (עם חוטים). עם זאת, בתעשייה, טונגסטן נמצא בשימוש נרחב בייצור של סגסוגות מתכת וכתוסף ל פְּלָדָה. הוא קיים גם בתכשיטים ובחלונות חכמים, מכשירים שמצליחים לשלוט בעוצמת אור השמש הנופל על מיקום, ולשפר את יעילות האנרגיה.
קרא עוד: מתכות - אלמנטים המאופיינים על ידי בהירות, חוזק, מוליכות תרמית וחשמלית
סיכום טונגסטן
זוהי מתכת מעבר, שנמצאת בקבוצה 6 של הטבלה המחזורית, בתקופה השישית.
זוהי המתכת עם נקודת ההיתוך הגבוהה ביותר בטבלה המחזורית.
צבעו אפור ויציב באוויר.
חלק גדול ממנו נלקח מוולפרמיט ושעלייט.
הוא משמש לייצור מנורות ליבון, עטים כדוריים, תכשיטים, משקפיים חכמות, בין היתר.
תכונות טונגסטן
סמל: W
מספר אטומי: 74
מסה אטומית: 183.84 בבוקר
נקודת היתוך: 3422 מעלות צלזיוס
נקודת רתיחה: 5555 מעלות צלזיוס
צְפִיפוּת: 19.3 גרם/ס"מ³
אלקטרושליליות: 2,36
הפצה אלקטרונית: [Xe] 6s2 4ו14 5ד4
סדרה כימית: קבוצה 6, מתכת מעבר, ד-בלוק
מאפייני טונגסטן
טונגסטן היא מתכת אפרפרה, שצבעה יכול להידמות לפלדה. הדבר הבולט ביותר הוא נקודת ההיתוך הגבוהה מאוד שלו, 3422 מעלות צלזיוס, הגדול ביותר מבין המתכות והשני בגודלו בטבלה המחזורית, שני רק לפחמן. כמה מאפיינים ומאפיינים של טונגסטן דומים מאוד למוליבדן, יסוד נוסף בקבוצה 6.
לגבי תגובתיות, מתכת זו יציבה בנוכחות אוויר בטמפרטורת החדרעם זאת, בטמפרטורות גבוהות יותר, זה בסופו של דבר לסבול שְׂרֵפָה ה-WO3, אחת התרכובות העיקריות של יסוד זה. ווֹלפרָם מתחמצן בקלות על ידי הלוגנים, רכישת מצבי חמצון הנעים בין +2 ל-+6. הוא עמיד בפני התקפת חומצה, כולל אקווה רג'יה, אך מותקף במהירות על ידי בסיסים מותכים בנוכחות חומרי חמצון.
התרחשות וייצור של טונגסטן
ווֹלפרָם הוא האלמנט ה-18 בשכיחותו ב- קרום כדור הארץ, המופיע בעיקר בוולפרמיט (או וולפרמיט), (Fe, Mn) עפרות WO4, scheelite (CaWO4), פרבריט (FeWO4) והובנריט (MnWO4). השניים הראשונים, וולפרמיט ושעלייט, עם תכולה גבוהה של WO3, הם ה מקורות עיקריים של המתכת הזו ברחבי העולם.
רוב הטונגסטן של הפלנטה נמצא ב סין, רוסיה, וייטנאם, ספרד וצבעונסעתי מהצפון. הרזרבות הסיניות מייצגות יותר ממחצית מכדור הארץ כולו, כאשר סין אחראית ליותר מ-80% מייצור הטונגסטן בעולם. ה בְּרָזִיל יש לה שמורות וולפרמיט במדינות פארה, רונדוניה, ריו גרנדה דו סול, סנטה קתרינה וסאו פאולו, ושאילייט באזור סרידו, בין פאראיבה וריו גרנדה דו נורטה. עתודות טונגסטן ברזילאי מייצגות כ-1% מהכלל העולמי.
עבור הייצור והרכש שלו, קודם כל, עפרות טונגסטן צריכות לעבור תהליכי ריסוק וטחינה פיזיים. לאחר מכן, אחת הדרכים להשיג טונגסטן היא היתוך עם נתרן קרבונט (Na2שיתוף3) בטמפרטורה גבוהה, מייצר נתרן טונגסטאט (Na2WO4), מה זה מָסִיס במים.
התוספת של חומצה הידרוכלורית מייצר חומצה טונגסטית, המומרת מאוחר יותר לתחמוצת טונגסטן VI, WO3, באמצעות calcination (שיטה כימית שבה דגימות מומרות בטמפרטורות גבוהות). של ה-WO3, אפשר לייצר טונגסטן מתכתי באמצעות חיזור עם גז מימן או עם פחמן בטמפרטורה גבוהה. לפעמים יש ייצור של קרביד (או קרביד) מטונגסטן, WC או W2C, כמוצר סופי, המכונה קרביד.
קרא עוד: כרייה - מורכבת מיצוי ועיבוד עפרות תת קרקעיות
יישומי טונגסטן
במונחים תעשייתיים ומסחריים, טונגסטן קרביד נמצא בשימוש נרחב בתור א ציפוי של כלי חיתוך וקידוח במהירות גבוהה, כמקדחים למקדחים, שכן יש לו קשיות גבוהה ועמידות מכנית גבוהה.
טונגסטן הוא גם א תוסף טוב לפלדה, בשימוש בייצור של פלדה במהירות גבוהה (8% עד 20% מ-W) ושל פלדות כלי עבודה וקוביות (5% עד 18% מ-W). שיטות פלדה אלו משמשות לייצור חומרי חיתוך ולהבים עמידים בפני שחיקה.
קרוב יותר לחיי היומיום של חברות, טונגסטן הוא א המרכיב העיקרי של נורות ליבון, בהיותו המרכיב העיקרי של נימה מתכתית של המנורות הללו. השימוש בטונגסטן בהם גזר על סיום השימוש בפחמן, אוסמיום וטנטלום כחוטים. בעוד מנורות פחמן, שפותחו על ידי תומאס אדיסון, נמשך כמה שעות, אלו האוסמיום היו יקרים מאוד ואלו הטנטלומים היו מאוד שבירים.
טונגסטן משמש גם ב ייצור עטים כדוריים, הומצא על ידי הונגרי לאסלו בירו וזכה לפופולריות באירופה על ידי מרסל ביך. בעטים אלה, דיו מופקד על הנייר באמצעות כדור מתגלגל בקצה העט. מכיוון שכדור זה צריך להיות בעל קשיות וצפיפות גבוהות, טונגסטן הוכיח את עצמו כמועמד מצוין, בדיוק בגלל שהוא הכיל תכונות כאלה.
לטונגסטן יש אפליקציה הכנת תכשיטיםמאחר שהוא מציג את עצמו כחומר היפואלרגני, בעל צפיפות קרובה לזו של זהב, עמיד בפני שריטות, עיוותים ושריטות, בנוסף לברק כמעט קבוע, כלומר, אין צורך בליטוש קבועים. טבעות טונגסטן, למשל, מבוקשים מאוד בגלל העמידות, המראה והקשיחות הטובים שלהם, בנוסף לכך, כמובן, מחיר נמוך יותר בהשוואה לבריתות המתכת האצילות ביותר.
יש שימוש טכנולוגי יותר בטונגסטן ייצור חלונות חכמים (חלונות חכמים), בעלי סרט אלקטרוכרומי המסוגל לשלוט בעוצמת האור והחום הנכנסים לסביבה, מה שמבטיח יעילות זוהרת ואנרגטית רבה יותר של המקום. מכשירים כאלה כבר מופיעים בשוק, הן במכוניות והן בנדל"ן בכלל, וניתנים לשליטה מרחוק.
קרא עוד:הבדלים בין מנורות פלורסנט למנורות ליבון
היסטוריה של טונגסטן
לטונגסטן יש א סיפור מסקרן על השם שלך, או ליתר דיוק שמותיהם, שכן הוא ידוע גם בשם ווֹלפרָם, בשפות גרמניות וסלאביות.
בשנת 1783, בספרד, האחים חואן חוסה ופאוסטו דלהויאר היו הראשונים לבודד טונגסטן כיסוד טהור, שמקורו במינרל וולפרמיט. האחים הספרדים החליטו אז לקרוא לאלמנט החדש ווֹלפרָם (תרגום ל ווֹלפרָם), בגלל העפרה שמקורה. השם וולפראם נגזר מהגרמנית, זאב רהם, שמתורגם כ ריר או רוק זאב, התייחסות להפסדי בדיל במהלך עיבוד עפרות טונגסטן.
עם זאת, ההחלטה שהתקבלו על ידי האחים דלהויאר לקרוא לאלמנט החדש בשם וולפרם יצרה בלבול מסוים, כמו שנתיים קודם לכן, בין 1779 ל-1781, האירים פיטר וולף והשוודית קרל וילהלם שילה גילה היום תרכובת חומצית חוּמצָה טונגסטיק, המבוסס על המינרל טונגסטניט (הידוע כיום בשם scheelite, CaWO4). מהתרכובת החומצית הזו בודדו את תַחמוֹצֶת של טונגסטן VI, WO3.
למרות שהאחים הספרדים הקדימו, אפילו על שהצליחו לבודד את המתכת, היסוד החדש נודע גם בעולם בשם טונגסטן, צומת של מילים שבדיות טונג (כבד) ו sten (אֶבֶן) והכוונה למתכת טונגסטןניט.
עם זאת, למרות ששני השמות נמשכים עד היום, הסמל הבין-לאומי לטונגסטן הוא ה-W, בשל השם הגרמני ווֹלפרָם. השם טונגסטן נפוץ יותר באנגלית ובלטינית.
תרגילי טונגסטן
שאלה 1 (Uece)
שימו לב לציטוטים הבאים על טונגסטן: "דודי העריך את הצפיפות של הטונגסטן שהכין, את עמידותו, את היציבות הכימית הגדולה שלו […]"; "התחושה של נגיעה בטונגסטן הסינטר היא ללא השוואה."
SACHS, אוליבר. דוד טונגסטן: חברה של כיס.
עבור טונגסטן, סמן את האפשרות האמיתית.
א) ההתפלגות האלקטרונית של טונגסטן היא [Xe] 4f14 5ד6.
ב) שייך לקבוצה 5 של הטבלה המחזורית.
ג) זוהי מתכת מעבר, בעלת נקודת התכה גבוהה.
ד) הוא ממוקם בתקופה החמישית של הטבלה המחזורית.
תשובה: האות ג
בין החלופות, זו שנכונה לגבי טונגסטן היא האות C, שכן יסוד זה הוא מתכת של מעבר (קבוצה 6) ולמעשה יש לו נקודת התכה גבוהה (הגבוהה מבין המתכות והשנייה בגובהה בטבלה תְקוּפָתִי).
משפט א' שגוי שכן ההתפלגות שלו היא [Xe] 6s2 4ו14 5ד4.
חלופה ב' שגויה, שכן יסוד זה שייך לקבוצה 6 של הטבלה המחזורית.
חלופה D שגויה, שכן יסוד זה ממוקם בתקופה השישית של הטבלה המחזורית.
שאלה 2 (Uepa)
"טונגסטן היא המתכת היחידה בקו המעבר השלישי של הטבלה המחזורית עם תפקיד ביולוגי מוכח. הוא מופיע בחיידקים מסוימים ובאנזימים הנקראים אוקסדורדוקטאזים, וממלא תפקיד דומה למוליבדן באוקסדורדוקטאזים בגוף האדם. לטונגסטן יש את נקודת ההיתוך הגבוהה ביותר מכל המתכות, שנייה רק לפחמן בכל הטבלה המחזורית. זה עמיד לחומצות ותערובת HNO בלבד3 + HF ממיס אותו לאט כשהוא חם. הוא מתנגד היטב לתמיסות אלקליות, אך מותקף על ידי מיזוגים עם NaOH או Na2שיתוף3, המרה לטונגסטאטים. ה-WO3 הוא משמש כפיגמנט וגם לצביעת חומרים קרמיים. הטונגסטאטים של CaWO4 ו-MgWO4 הם מרכיבים של האבקה הלבנה המציפה נורות פלורסנט מבפנים. טונגסטטים של נתרן ואשלגן משמשים בתעשיית העור והעור, במשקעים של חלבוני דם ובאנליזה קלינית. לטיהור מתכות, טונגסטטים טבעיים נתונים לאיחוי עם נתרן קרבונט (Na2שיתוף3) בטמפרטורה גבוהה, וכתוצאה מכך נתרן טונגסטאט (Na2WO4), מסיס במים. מתמיסה זו, עם הוספת HCl, חומצה טונגסטית (H2WO4), המומר WO3 לאחר הסתיידות. טונגסטן מתכתי מתקבל באמצעות הפחתת WO3 עם גז מפחית (H2) בטמפרטורה גבוהה. המתכת מתקבלת בצורה של אבקה, חוטים או ברים מוצקים"
(מקור: Química Nova na Escola).
לגבי מה שנחשף בטקסט, נכון לציין כי:
א) מינים CaWO4 ו-MgWO4 הן חומצות ארנהיוס.
ב) מינים CaWO4 ו-WO3 הם תחמוצות בסיסיות.
ג) המין NaOH או Na2שיתוף3 הם בסיסים של ארנהיוס.
ד) התגובה בין מיני Na2WO4 ו-HCl מייצר מינים H2WO4.
ה) קלצינציה של H2WO4 מייצר טונגסטן דו חמצני.
תשובה: האות ד
יש קטע מטקסט השאלה שאומר: "... וכתוצאה מכך נתרן טונגסטאט (Na2WO4), מסיס במים. מתמיסה זו, עם הוספת HCl, משקע חומצה טונגסטית (H2WO4)..." כלומר התגובה בין נתרן טונגסטאט ל-HCl מביאה למין H2WO4, ולכן, התבנית היא של האות ד'.
חלופה א' אינה נכונה שכן המינים הכימיים שצוינו אינם חומצות אלא מלחים.
חלופה B שגויה בתור CaWO4 אינו תחמוצת, ועוד WO3 היא תחמוצת חומצית, מכיוון שמקורה בהתייבשות של חומצה טונגסטית:
ח2WO4 → WO3 + H2ה
חלופה C אינה נכונה מכיוון שלפי התיאוריה של ארניוס, רק NaOH יכול להיחשב כבסיס. בתיאוריה זו, בסיסים הם מינים המגבירים את ריכוז יוני OH- בתמיסה מימית. ובתוך2שיתוף3 אין במבנה שלו את יון הידרוקסיד, לא ניתן לראות בו בסיס לאור התיאוריה של ארניוס.
חלופה E אינה נכונה שכן חומצה טונגסטית מייצרת טריאוקסיד של טונגסטן ולא דו חמצני.
מאת Stéfano Araújo Novais
מורה לכימיה
