خصائص التنغستن الكيميائية. معدن التنغستن

التنغستن هو أكثر المعادن مقاومة للحرارة. فقط العنصر غير المعدني ، الكربون ، له نقطة انصهار أعلى ، ولكنه موجود في شكل سائل فقط عند الضغوط العالية. التنغستن مقاوم كيميائيًا في ظل الظروف القياسية.

التاريخ وأصل الاسم

جاء اسم Wolframium من معدن ولفراميت المعروف منذ القرن السادس عشر. تسمى "رغوة الذئب" - اللات. spuma lupi أو الألمانية. وولف رام. يرجع الاسم إلى حقيقة أن التنغستن المصاحب لخامات القصدير يتدخل في صهر القصدير ، ويحوله إلى رغوة من الخبث ("يلتهم القصدير مثل الذئب الخروف").

الخصائص الفيزيائية

التنغستن معدن رمادي فاتح لامع مع أعلى نقاط انصهار وغليان مثبتة (يُفترض أن Seaborgium أكثر مقاومة للحرارة ، ولكن حتى الآن لا يمكن تحديد ذلك بشكل قاطع - عمر السيبورجوم قصير جدًا). نقطة الانصهار - 3695 (3422 درجة مئوية) ، يغلي عند 5828 (5555 درجة مئوية). كثافة التنغستن النقي 19.25 جم / سم مكعب. يمتلك خصائص بارامغناطيسية (حساسية مغناطيسية 0.32 × 10 9). صلابة برينل 488 كجم / مم 2 ، المقاومة الكهربائية عند 20 درجة مئوية - 55-10 −9 أوم · م ، عند 2700 درجة مئوية - 904 × 10 أوم · م. سرعة الصوت في التنجستن الملدن هي 4290 م / ث.

التنغستن هو واحد من أثقل المعادن وأصعبها وأكثرها مقاومة للحرارة. في شكله النقي ، هو معدن فضي-أبيض ، شبيه بالبلاتين ، عند درجة حرارة حوالي 1600 درجة مئوية ، وهو مناسب للتزوير ويمكن سحبه في خيط رفيع. المعدن شديد المقاومة للفراغ.

الخواص الكيميائية

2 W + 4 HNO 3 + 10 HF ⟶ WF 6 + WOF 4 + 4 NO + 7 H 2 O (displaystyle (mathsf (2W + 4HNO_ (3) + 10HF longrightarrow WF_ (6) + WOF_ (4) + 4NO \\ uparrow + 7H_ (2) O)))

يتفاعل مع القلويات المنصهرة في وجود المؤكسدات:

2 W + 4 N a OH + 3 O 2 ⟶ 2 N a 2 WO 4 + 2 H 2 O (\\ displaystyle (\\ mathsf (2W + 4NaOH + 3O_ (2) \\ longrightarrow 2Na_ (2) WO_ (4) + 2H_ (2) س))) W + 2 N a OH + 3 N a NO 3 ⟶ N a 2 WO 4 + 3 N a NO 2 + H 2 O (displaystyle (mathsf (W + 2NaOH + 3NaNO_ (3) longrightarrow Na_ (2) WO_ (4) + 3NaNO_ (2) + H_ (2) O)))

في البداية ، تكون هذه التفاعلات بطيئة ، ولكن عندما تصل إلى 400 درجة مئوية (500 درجة مئوية للتفاعل مع الأكسجين) ، يبدأ التنجستن في التسخين الذاتي ، ويستمر التفاعل بعنف شديد ، مع تكوين كمية كبيرة من الحرارة.

يذوب في خليط من النيتريك وحمض الهيدروفلوريك ، مكونًا حمض سداسي فلوروتنغستيك H 2. من أهم مركبات التنجستن: ثالث أكسيد التنجستن أو أنهيدريد التنجستين ، التنجستات ، مركبات البيروكسيد بالصيغة العامة Me 2 WO X ، وكذلك المركبات التي تحتوي على الهالوجينات والكبريت والكربون. التنغستات عرضة لتكوين أنيونات البوليمر ، بما في ذلك المركبات غير المتجانسة مع تضمين معادن انتقالية أخرى.

تطبيق

التطبيق الرئيسي للتنغستن هو كأساس للمواد المقاومة للصهر في علم المعادن.

التنغستن المعدني

مركبات التنجستن

• للمعالجة الميكانيكية للمعادن والمواد الإنشائية غير المعدنية في الهندسة الميكانيكية (الخراطة ، الطحن ، التخطيط ، الحفر بالإزميل) ، الحفر ، في صناعة التعدين ، تستخدم السبائك الصلبة والمواد المركبة القائمة على كربيد التنجستن على نطاق واسع (على سبيل المثال ، الفوز ، الذي يتكون من بلورات WC في مصفوفة الكوبالت ؛ الدرجات المستخدمة على نطاق واسع في روسيا - VK2 ، VK4 ، VK6 ، VK8 ، VK15 ، VK25 ، T5K10 ، T15K6 ، T30K4) ، بالإضافة إلى خليط من كربيد التنجستن وكربيد التيتانيوم وكربيد التنتالوم (درجات TT لظروف المعالجة الصعبة بشكل خاص ، على سبيل المثال ، الحفر بالأزميل والتسوية المطروقات من الفولاذ المقاوم للحرارة والحفر بمطرقة دوارة للمواد الصلبة). يستخدم على نطاق واسع كعنصر صناعة السبائك (غالبًا مع الموليبدينوم) في الفولاذ والسبائك التي أساسها الحديد. يحتوي الفولاذ عالي السبائك من فئة "السرعة العالية" ، المميز بالحرف P ، دائمًا تقريبًا على التنجستن.
• يستخدم كبريتيد التنجستن WS 2 كشحم عالي الحرارة (حتى 500 درجة مئوية).

• تستخدم بعض مركبات التنجستن كمحفزات وأصباغ.

• تستخدم البلورات الأحادية من التنغستات (تنغستات الرصاص والكادميوم والكالسيوم) ككاشفات وميض للإشعاع بالأشعة السينية وغيرها إشعاعات أيونية في الفيزياء النووية والطب النووي.

• يستخدم Tungsten ditelluride WTe 2 لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية (thermo-EMF حوالي 57 µV / K).

تطبيقات أخرى

سوق التنغستن

كانت أسعار التنغستن المعدني (محتوى عنصر حوالي 99٪) في نهاية عام 2010 حوالي 40-42 دولارًا أمريكيًا للكيلوغرام الواحد ، في مايو 2011 كانت حوالي 53-55 دولارًا أمريكيًا للكيلوغرام الواحد. المنتجات شبه المصنعة من 58 دولارًا أمريكيًا (قضبان) إلى 168 (شريط رفيع). في عام 2014 ، تراوحت أسعار التنغستن من 55 دولارًا أمريكيًا إلى 57 دولارًا أمريكيًا.

الدور البيولوجي

لا يلعب التنجستن دورًا بيولوجيًا مهمًا. تحتوي بعض العتائق والبكتيريا على إنزيمات تتضمن التنجستن في مركزها النشط. هناك أشكال ملزمة تعتمد على التنغستن من البكتيريا البدائية شديدة الحرارة تعيش حول الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار. يمكن اعتبار وجود التنغستن في الإنزيمات من المخلفات الفسيولوجية للعصر القديم - هناك اقتراحات بأن التنغستن لعب دورًا في المراحل المبكرة من الحياة.

يتكون التنجستن الطبيعي من خليط من خمسة نظائر (180 واط - 0.12 (1)٪ ، 182 واط - 26.50 (16)٪ ، 183 واط - 14.31 (4)٪ ، 184 واط - 30.64 (2)) ٪ و 186 واط - 28.43 (19)٪). تم اكتشاف النشاط الإشعاعي الضعيف للغاية للتنغستن الطبيعي (ما يقرب من اثنين من الاضمحلال لكل جرام من العنصر في السنة) ، بسبب نشاط α الذي يبلغ 180 واط ، والذي يبلغ نصف عمره 1.8-10 سنوات.

ملاحظات

1. مايكل إي فيزر ، نورمان هولدن ، تايلر ب.كوبلن ، جون ك.بولكه ، مايكل بيرغلوند ، ويلي أ.براند ، بول دي بيفر ، مانفريد جرونينج ، روبرت د. لوس ، يوريس ميجا ، تاكافومي هيراتا ، توماس بروهاسكا ، روني شوينبيرج ، غليندا أوكونور ، توماس والتشيك ، شيجي يونيدا ، شيانغ كون تشو. الأوزان الذرية للعناصر 2011 (تقرير IUPAC الفني) (إنجليزي) // الكيمياء البحتة والتطبيقية. - 2013. - المجلد. 85 ، لا. خمسة. - ص 1047-1078. - DOI: 10.1351 / PAC-REP-13-03-02.
2. التنغستن: الخصائص الفيزيائية (الإنجليزية). عناصر الويب. تم الاسترجاع 17 أغسطس 2013.

خصائص التنغستن

التنغستن هل المعدن. إنه ليس في مياه البحار ، ولا في الهواء ، وفي قشرة الأرض لا يوجد سوى 0.0055٪. مثل عنصر التنغستن، يقف في المركز 74 في. بالنسبة للصناعة ، "افتتح" المعرض العالمي في العاصمة الفرنسية. حدث ذلك في عام 1900. ظهرت في المعرض التنغستن الصلب.

كان التكوين صعبًا جدًا بحيث يمكنه قطع أي مادة. ظلت "لا تقهر" حتى في درجات حرارة تصل إلى آلاف الدرجات ، لذلك سميت بالمقاومة الحمراء. قام المصنعون من مختلف البلدان الذين زاروا المعرض بإدخال التطوير إلى الخدمة. وصل إنتاج سبائك الصلب إلى مستوى عالمي.

ومن المثير للاهتمام أن العنصر نفسه تم اكتشافه في القرن الثامن عشر. في عام 1781 ، أجرى السويدي شيلر تجارب على معدن التنغستن. قرر الكيميائي وضعه في حمض النيتريك. اكتشف العالم معدنًا غير معروف في منتجات التحلل اللون الرمادي مع لمعان فضي. تم تغيير اسم المعدن الذي أجريت عليه التجارب فيما بعد إلى السكيليت ، والعنصر الجديد اسمه التنغستن.

ومع ذلك ، فقد استغرق الأمر وقتًا طويلاً لدراسة خصائصه ، لذلك وجد المعدن يستحق الاستخدام في وقت لاحق. تم اختيار الاسم على الفور. كلمة التنغستن كانت موجودة من قبل. أطلق الإسبان على هذا أحد المعادن الموجودة في رواسب البلاد.

تضمن تكوين الحجر حقًا العنصر رقم 74. ظاهريًا ، المعدن مسامي ، كما لو كان رغويًا. لذلك ، كان هناك تشبيه آخر مفيد. في الألمانية ، تعني كلمة التنغستن حرفياً "رغوة الذئب".

إن نقطة انصهار المعدن تنافس الهيدروجين ، وهو أكثر العناصر مقاومة لدرجة الحرارة. لذلك ، وتثبيت مؤشر تليين التنغستن لا يمكن أن يكون لمائة عام. لم تكن هناك أفران قادرة على التسخين حتى عدة آلاف من درجات الحرارة.

عندما "اكتُشفت" "فائدة" العنصر الرمادي الفضي ، بدأ يُستخرج على نطاق صناعي. بالنسبة لمعرض عام 1900 ، تم استعادة المعدن بالطريقة القديمة باستخدام حمض النيتريك. ومع ذلك ، لا يزال التنغستن يستخرج من هذا القبيل.

التنغستن التعدين

في أغلب الأحيان ، يتم الحصول على ثالث أكسيد أولاً من نفايات الركاز. تتم معالجته عند 700 درجة للحصول على معدن نقي على شكل غبار. لتليين الجزيئات ، عليك اللجوء إلى الهيدروجين فقط. فيه شيء يتم إعادة صهر التنغستن عند ثلاثة آلاف درجة مئوية.

يتم استخدام السبائك للقواطع ، قواطع الأنابيب ، القواطع. لتجهيز المعادن مع باستخدام التنغستن زيادة دقة تصنيع الأجزاء. عند التعرض للأسطح المعدنية يكون الاحتكاك مرتفعًا مما يعني أن أسطح العمل تصبح شديدة السخونة. يمكن لآلات القطع والتلميع بدون العنصر رقم 74 أن تذوب نفسها. هذا يجعل الشريحة غير دقيقة وغير كاملة.

التنغستن ليس من الصعب تذويبه فحسب ، بل يصعب أيضًا معالجته. في مقياس الصلابة ، يحتل المعدن المرتبة التاسعة. يحتوي الكوراندوم على نفس النقاط ، من الفتات التي يصنعونها ، على سبيل المثال ، كيس صغير. فقط الماس هو أصعب. لذلك ، يتم معالجة التنغستن معها.

تطبيق التنغستن

تجذب "صمود" العنصر 74. لا يمكن خدش المنتجات المصنوعة من السبائك ذات المعدن الرمادي والفضي أو ثنيها أو تكسيرها ، إلا إذا تم ، بالطبع ، كشطها على طول السطح أو باستخدام نفس الماس.

مجوهرات التنغستن لديها ميزة إضافية لا جدال فيها. لا تسبب الحساسية ، على عكس الذهب والفضة والبلاتين ، والأكثر من ذلك ، سبائكها مع أو. بالنسبة للمجوهرات ، يتم استخدام كربيد التنجستن ، أي مركبها بالكربون.

يُعرف بأنه أصعب سبيكة في تاريخ البشرية. يعكس سطحه المصقول الضوء تمامًا. الجواهريون يسمونها "المرآة الرمادية".

بالمناسبة ، مجوهرات اهتم الحرفيون بالتنغستن بعد أن بدأت هذه المادة في منتصف القرن العشرين في إنتاج نوى الرصاص والقذائف والألواح للدروع الواقية من الرصاص.

شكاوى العملاء حول هشاشة أعلى العينات والمجوهرات الفضية جعلت صائغي المجوهرات يتذكرون العنصر الجديد ويحاولون تطبيقه في صناعتهم. بالإضافة إلى ذلك ، بدأت الأسعار تتقلب. أصبح التنغستن بديلاً للمعدن الأصفر ، والذي لم يعد يُنظر إليه على أنه استثمار.

كمعدن ثمين يستحق التنغستن الكثير من المال. يطلبون 50 دولارًا على الأقل للكيلوغرام في سوق الجملة. الصناعة العالمية تنفق 30 ألف طن من العنصر رقم 74 سنويا. يتم امتصاص أكثر من 90٪ من قبل الصناعة المعدنية.

فقط مصنوع من التنغستن حاويات لتخزين النفايات النووية. لا يسمح المعدن بمرور الأشعة المدمرة. يتم إضافة عنصر نادر إلى السبائك لتصنيع الأدوات الجراحية.

ما لا يستخدم للأغراض المعدنية تأخذه الصناعة الكيميائية. مركبات التنغستن مع الفوسفور ، على سبيل المثال ، هي أساس الورنيش والدهانات. فهي لا تنهار ولا تتلاشى من أشعة الشمس.

و محلول تونجرومات الصوديوم لا تصلح للرطوبة والنار. يصبح من الواضح ما هي الأقمشة المقاومة للماء والمقاومة للحريق التي يتم تشريبها لبدلات الغواصين ورجال الإطفاء.

رواسب التنغستن

هناك العديد من رواسب التنغستن في روسيا. تقع في ألتاي والشرق الأقصى وشمال القوقاز وتشوكوتكا وبورياتيا. خارج البلاد ، يتم استخراج المعادن في أستراليا والولايات المتحدة وبوليفيا والبرتغال ، كوريا الجنوبية و جمهورية الصين الشعبية.

في المملكة الوسطى ، هناك أسطورة عن مستكشف شاب جاء إلى الصين للبحث عن حجر من الصفيح. استقر الطالب في أحد المنازل في بكين.

بعد بحث غير مثمر ، أحب الرجل الاستماع إلى قصص ابنة المالك. في إحدى الأمسيات روت قصة الحجارة الداكنة التي بني منها موقد المنزل. اتضح أن الصخور كانت تتساقط من الجرف إلى الفناء الخلفي للمبنى. لذلك ، لم يجد الطالب ، لكنه وجد التنغستن.

التنغستن عنصر كيميائي المجموعة الرابعة ، التي تحتوي على العدد الذري 74 في الجدول الدوري لديمتري إيفانوفيتش مينديليف ، هي W (Wolframium). تم اكتشاف المعدن وعزله من قبل اثنين من العلماء الكيميائيين الإسبان ، الأخوان ديلويارد ، في عام 1783. الاسم نفسه "ولفراميوم" ينتقل إلى عنصر من معدن ولفراميت المعروف سابقًا ، والذي كان معروفًا في وقت مبكر من القرن السادس عشر ، ثم أطلق عليه اسم "رغوة الذئب" أو "سبوما لوبي" باللغة اللاتينية ، وتبدو هذه العبارة بالألمانية مثل "وولف رام" (تنجستن). ارتبط الاسم بحقيقة أن التنغستن ، أثناء مصاحبة خامات القصدير ، يتدخل بشكل كبير في صهر القصدير ، لأن قام بتحويل القصدير إلى رغوة من الخبث (بدأوا يقولون عن هذه العملية: "القصدير يلتهم مثل الذئب والشاة!"). حاليًا في الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا وبريطانيا العظمى وبعض البلدان الأخرى ، يُستخدم اسم "التنجستن" لتسمية التنغستن (من الكلمة السويدية tung sten ، والتي تُترجم إلى "الحجر الثقيل").

التنغستن معدن رمادي انتقالي صعب. التطبيق الرئيسي للتنغستن هو دور القاعدة في المواد المقاومة للصهر في علم المعادن. التنغستن شديد المقاومة للحرارة ، وفي الظروف العادية يكون المعدن مقاومًا كيميائيًا.

يختلف التنجستن عن جميع المعادن الأخرى في الصلابة غير العادية والثقل والحرارية. منذ العصور القديمة ، استخدم الناس تعبير "ثقيل كالرصاص" أو "أثقل من الرصاص" ، "الجفون الرصاصية" ، إلخ. ولكن سيكون من الأصح استخدام كلمة "تنجستن" في هذه الرموز. تبلغ كثافة هذا المعدن ضعف كثافة الرصاص ، على وجه الدقة ، 1.7 مرة. مع كل هذا ، تكون الكتلة الذرية للتنغستن أقل وتبلغ قيمتها 184 مقابل 207 للرصاص.

التنغستن معدن رمادي فاتح مع أعلى نقاط انصهار وغليان. نظرًا لدونة التنجستن وقابليته للحرارة ، من الممكن استخدامه كخيوط لأجهزة الإضاءة ، وفي أنابيب الصور ، وكذلك في الأنابيب المفرغة الأخرى.

من المعروف أن عشرين معدنًا من التنغستن. الأكثر شيوعًا: معادن مجموعة السكيليت من ولفراميت ، والتي لها أهمية صناعية. أقل شيوعًا هو كبريتيد ولفراميت ، أي التنجستينيت (WS2) والمركبات الشبيهة بالأكسيد - الحديد والكوبروتنجستيت والتنجستايت والهيدروتنجستيت. تنتشر Vads ، psilomelans التي تحتوي على نسبة عالية من التنغستن.

اعتمادًا على ظروف حدوثها ، يتم استخدام مورفولوجيا ونوع رواسب التنجستن ، وحفرة مفتوحة ، وتحت الأرض ، وطرق مركبة في تطويرها.

لا توجد حاليًا طرق لإنتاج التنغستن مباشرة من المركزات. في هذا الصدد ، يتم أولاً عزل المركبات الوسيطة من المركز ، ثم يتم الحصول على التنجستن المعدني منها. يشمل فصل التنغستن: تحلل المركزات ، ثم انتقال المعدن إلى مركبات ، يتم فصله منها عن العناصر الأخرى المصاحبة. عزل حمض التنجستيك ، أي التنغستن المركب الكيميائي النقي ، يستمر مع الإنتاج اللاحق للتنغستن في شكل معدني.

يستخدم التنغستن في تصنيع الآلات والمعدات الخاصة بصناعات الأشغال المعدنية والبناء والتعدين ، وفي صناعة المصابيح والمصابيح ، وفي صناعة النقل والإلكترونيات ، وفي الصناعة الكيميائية وغيرها من المجالات.

مصنوعة من فولاذ التنغستن ، الأداة قادرة على تحمل السرعات الهائلة لعمليات تشغيل المعادن الأكثر كثافة. تقاس سرعة القطع بهذه الأداة عادةً بعشرات الأمتار في الثانية.

يتم توزيع التنغستن بشكل سيء في الطبيعة. يبلغ محتوى المعدن في القشرة الأرضية بالوزن حوالي 1.3 · 10 4٪. المعادن الرئيسية التي تحتوي على التنغستن هي التنغستات التي تحدث بشكل طبيعي: السكيليت ، والتي كانت تسمى في الأصل التنجستن ، ولفراميت.

الخصائص البيولوجية

الدور البيولوجي للتنغستن غير مهم. يشبه التنغستن في خصائصه الموليبدينوم إلى حد كبير ، ولكن على عكس الأخير ، فإن التنغستن ليس عنصرًا أساسيًا. على الرغم من حقيقة معينة، التنغستن قادر تمامًا على استبدال الموليبدينوم في الحيوانات والنباتات ، في البكتيريا ، في حين أنه يثبط نشاط الإنزيمات المعتمدة على Mo ، على سبيل المثال ، زانثين أوكسيديز. بسبب تراكم أملاح التنجستن في الحيوانات ، تنخفض مستويات حمض اليوريك وتزيد مستويات هيبوكسانثين وزانثين. غبار التنجستن ، مثله مثل غبار المعادن الأخرى ، مهيج للجهاز التنفسي.

في المتوسط \u200b\u200b، يدخل حوالي 0.001-0.015 ملليغرام من التنجستن إلى جسم الإنسان يوميًا مع الطعام. استيعاب العنصر نفسه ، وكذلك أملاح التنغستن ، في الجهاز الهضمي البشري هو 1-10 ٪ ، أحماض التنغستن ضعيفة الذوبان - تصل إلى 20 ٪. يتراكم التنجستن بشكل رئيسي في أنسجة العظام والكلى. تحتوي العظام على حوالي 0.00025 مجم / كجم ، ويحتوي دم الإنسان على حوالي 0.001 مجم / لتر من التنجستن. وعادة ما يتم إخراج المعدن من الجسم بشكل طبيعي في البول. لكن 75٪ من نظير التنجستن المشع 185W يُفرز في البراز.

مصادر الغذاء من التنغستن ، مثلها المتطلبات اليومية، لم يتم دراستها بعد. الجرعة السامة ل جسم الانسان لم يتم التعرف عليها بعد. يحدث الموت في الجرذان من أكثر بقليل من 30 ملغ من المادة. في الطب ، يُعتقد أن التنغستن ليس له تأثيرات أيضية أو مسرطنة أو ماسخة على البشر والحيوانات.

مؤشر حالة عنصر التنجستن داخل جسم الإنسان: بول ، دم كامل. لا توجد بيانات عن انخفاض مستوى التنجستن في الدم.

غالبًا ما يحدث المحتوى المتزايد من التنغستن في الجسم في عمال المصانع المعدنية العاملة في إنتاج مواد مقاومة للحرارة ومقاومة للحرارة ، وسبائك الفولاذ ، وكذلك في الأشخاص الذين يتلامسون مع كربيد التنجستن.

يمكن أن تنتج المتلازمة السريرية "مرض المعادن الثقيلة" أو التهاب الرئة من التناول المزمن لغبار التنجستن في الجسم. قد تشمل العلامات السعال ومشاكل التنفس وتطور الربو التأتبي وتغيرات في الرئتين. عادة ما تهدأ المتلازمات الموصوفة أعلاه بعد الراحة الطويلة ، وببساطة في حالة عدم وجود اتصال مباشر مع الفاناديوم. في الحالات الشديدة ، مع التشخيص المتأخر للمرض ، يتطور علم أمراض القلب الرئوي وانتفاخ الرئة والتليف الرئوي.

عادة ما تظهر "أمراض المعادن الثقيلة" ومتطلبات حدوثها نتيجة التعرض لعدة أنواع من المعادن والأملاح (على سبيل المثال ، الكوبالت والتنغستن ، إلخ). وجد أن التأثير المشترك للتنجستن والكوبالت على جسم الإنسان يزيد من التأثير الضار على الجهاز الرئوي. يمكن أن يتسبب مزيج كربيدات التنجستن والكوبالت في حدوث التهاب موضعي والتهاب الجلد التماسي.

في المرحلة الحالية من تطور الطب ، لا توجد طرق فعالة لعملية التمثيل الغذائي المتسارع أو إفراز مجموعة من المركبات المعدنية التي يمكن أن تثير ظهور "مرض المعادن الثقيلة". هذا هو السبب في أنه من المهم للغاية تنفيذ التدابير الوقائية باستمرار وتحديد الأشخاص ذوي الحساسية العالية للمعادن الثقيلة في الوقت المناسب ، وإجراء التشخيص في المرحلة الأولى من المرض. كل هذه العوامل تحدد فرص النجاح الإضافية في علاج علم الأمراض. ولكن في بعض الحالات ، إذا لزم الأمر ، يتم استخدام العلاج بعوامل معقدة وعلاج الأعراض.

يتم استخدام أكثر من نصف (أو بالأحرى 58 ٪) من جميع منتجات التنجستن في تصنيع كربيد التنجستن ، ويستخدم ما يقرب من الربع (بتعبير أدق ، 23 ٪) في إنتاج مختلف أنواع الفولاذ والسبائك. يمثل تصنيع "المنتجات المدرفلة" من التنجستن (بما في ذلك خيوط المصابيح المتوهجة ، والملامسات الكهربائية ، وما إلى ذلك) ما يقرب من 8٪ من التنجستن المستهلك في العالم ، ويستخدم 9٪ المتبقية للحصول على المحفزات والأصباغ.

اكتسب سلك التنغستن ، الذي وجد تطبيقًا في المصابيح الكهربائية ، مؤخرًا ملف تعريف جديد: تم اقتراح استخدامه كأداة قطع عند معالجة المواد الهشة.

تجعل القوة العالية والليونة الجيدة للتنغستن من الممكن تصنيع عناصر فريدة منه. على سبيل المثال ، يمكن استخلاص سلك رفيع للغاية من هذا المعدن بحيث تبلغ كتلة 100 كيلومتر من هذا السلك 250 كجم فقط.

يمكن أن يبقى التنغستن السائل المنصهر في هذه الحالة حتى بالقرب من سطح الشمس نفسها ، لأن نقطة غليان المعدن أعلى من 5500 درجة مئوية.

يعرف الكثير من الناس أن البرونز يتكون من النحاس والزنك والقصدير. ولكن ، ما يسمى برونز التنغستن ليس فقط من البرونز بالتعريف ، لأنه لا تحتوي على أي من المعادن الموصوفة أعلاه ، فهي ليست سبيكة على الإطلاق ، منذ ذلك الحين المركبات المعدنية البحتة غائبة فيه ، ويتأكسد الصوديوم والتنغستن.

كان الحصول على صبغة الخوخ أمرًا صعبًا للغاية ومستحيلًا في كثير من الأحيان. إنه ليس أحمر ولا وردي ، ولكن نوعًا ما متوسط \u200b\u200b، وحتى مع صبغة خضراء. يقول الإقراض أنه كان لا بد من استخدام أكثر من 8000 محاولة للحصول على هذا الطلاء. في القرن السابع عشر ، تم تزيين أغلى العناصر الخزفية للإمبراطور الصيني آنذاك في مصنع خاص في مقاطعة شانشي بطلاء الخوخ. ولكن عندما أصبح من الممكن ، بعد مرور بعض الوقت ، الكشف عن سر الطلاء النادر ، اتضح أنه لا يعتمد على أكثر من أكسيد التنغستن.

حدث هذا في عام 1911. جاء طالب إلى مقاطعة يوننان من بكين ، واسمه لي. يومًا بعد يوم اختفى في الجبال ، محاولًا العثور على بعض الأحجار ، كما أوضح ، كانت عبارة عن حجر بيوتر. لكنه لم يستطع فعل أي شيء. صاحب المنزل الذي عاش فيه الطالب لي مع ابنة صغيرة تدعى شياو مي. حزنت الفتاة بشدة على الطالب غير المحظوظ ، وفي المساء ، أثناء العشاء ، روت له قصصًا بسيطة غير معقدة. تحكي إحدى القصص عن موقد غير عادي ، تم بناؤه من نوع من الحجارة الداكنة التي سقطت مباشرة من جرف ووضعت في الفناء الخلفي لمنزلهم. اتضح أن هذا الفرن كان ناجحًا للغاية ، والأهم من ذلك أنه كان دائمًا ؛ فقد خدم أصحابه لسنوات عديدة. حتى أن يونغ شياو مي قدم للطالب أحد هذه الأحجار. كان حجر بني ثقيل كالرصاص. فيما بعد اتضح أن هذا الحجر كان ولفراميت نقي ...

في عام 1900 ، عند افتتاح المعرض العالمي للمعادن في باريس ، تم عرض أمثلة جديدة تمامًا من الفولاذ عالي السرعة (سبيكة من الفولاذ مع التنجستن) لأول مرة. بعد ذلك مباشرة ، بدأ استخدام التنغستن على نطاق واسع في صناعة المعادن في جميع البلدان المتقدمة للغاية. ولكن هناك حقيقة مثيرة للاهتمام: لأول مرة تم اختراع فولاذ التنجستن في روسيا في عام 1865 في مصنع Motovilikh في جبال الأورال.

في أوائل عام 2010 ، سقطت قطعة أثرية مثيرة للاهتمام في أيدي أخصائيي طب العيون في بيرم. من المفترض أن يكون حطامًا سفينة فضائية... أظهر تحليل القطعة أن الجسم يتكون بالكامل تقريبًا من تنجستن نقي. فقط 0.1٪ من التركيب يقع على شوائب نادرة. وفقًا للعلماء ، فإن فوهات الصواريخ مصنوعة من التنجستن النقي. لكن حتى الآن لا يمكن شرح حقيقة واحدة. في الهواء ، يتأكسد التنغستن بسرعة ويصدأ. لكن هذه القطعة لا تتآكل لسبب ما.

التاريخ

كلمة "التنغستن" نفسها من أصل ألماني. في السابق ، لم يكن التنغستن يسمى المعدن نفسه ، ولكن معدنه الرئيسي ، أي إلى ولفراميت. يقترح البعض أنه تم استخدام هذه الكلمة بعد ذلك تقريبًا ككلمة تحلف. من أوائل القرن السادس عشر إلى النصف الثاني من القرن السابع عشر ، كان التنغستن يعتبر معدنًا من القصدير. على الرغم من أنه غالبًا ما يصاحب خامات القصدير. ولكن من الخامات ، التي تضمنت ولفراميت ، كان صهر القصدير أقل بكثير. كما لو أن شخصًا ما أو شيء ما "التهم" القصدير المفيد. هذا هو المكان الذي يأتي منه اسم العنصر الجديد. في الألمانية ، تعني كلمة Wolf (Wolf) ذئبًا ، وتعني Ram (Ramm) في الترجمة من الألمانية القديمة كبشًا. أولئك. أصبح التعبير "يأكل القصدير مثل ذئب الحمل" اسم المعدن.

مجلة الملخص الكيميائية المشهورة للولايات المتحدة الأمريكية أو المنشورات المرجعية عن جميع العناصر الكيميائية من قبل ميلور (إنجلترا) وباسكال (فرنسا) لا تحتوي حتى على ذكر لعنصر مثل التنجستن. عنصرهم الكيميائي رقم 74 يسمى التنجستن. لم يكتسب الرمز W ، الذي يرمز إلى التنغستن ، قبولًا واسع النطاق إلا في السنوات القليلة الماضية. في فرنسا وإيطاليا ، حتى وقت قريب ، تم تعيين العنصر بواسطة الأحرف Tu ، أي الأحرف الأولى من كلمة التنغستن.

تكمن أسس هذا الالتباس في تاريخ اكتشاف العنصر. في عام 1783 ، ذكر الكيميائيان الإسبان إلوارد الإخوة أنهم اكتشفوا عنصرًا كيميائيًا جديدًا. في عملية تحلل معدن الساكسوني "التنجستن" بحمض النيتريك ، تمكنوا من الحصول على "التربة الحمضية" ، أي الراسب الأصفر لأكسيد معدن غير معروف ، كان الراسب قابل للذوبان في الأمونيا. في مادة البداية ، كان هذا الأكسيد مع المنغنيز وأكاسيد الحديد. أطلق الأخوان إلوارد على هذا العنصر اسم التنجستن ، والمعدن الذي استُخرج منه المعدن ولفراميت.

لكن لا يمكن أن يطلق على الأخوين إلوارد 100٪ مكتشفو التنجستن. بالطبع ، كانوا أول من أبلغ عن اكتشافهم في الطباعة ، ولكن ... في عام 1781 ، قبل عامين من اكتشاف الأخوين ، وجد الكيميائي السويدي الشهير كارل فيلهلم شيل نفس "الأرض الصفراء" بالضبط في عملية معالجة معدن آخر بحمض النيتريك. أطلق عليه العالم اسم "التنجستن" (مترجم من اللغة السويدية - الحجر الثقيل ، الحجر الصلب ، أي "الحجر الثقيل"). وجد كارل فيلهلم شيل أن "الأرض الصفراء" تختلف في لونها ، وكذلك في خصائص أخرى ، عن الموليبدينوم المماثل. علم العالم أيضًا أنه في المعدن نفسه يرتبط بأكسيد الكالسيوم. تكريما لـ Scheele ، تم تغيير اسم المعدن "التنجستن" إلى "الشيليت". ومن المثير للاهتمام ، أن أحد الإخوة إلوارد كان طالبًا في Scheele ، وفي عام 1781 عمل في مختبر المعلم. لم يبدأ سكيل ولا الأخوان إلوارد في مشاركة الاكتشاف. لم يدعي سكيل ببساطة هذا الاكتشاف ، ولم يصر الأخوان إلوارد على أولوية تفوقهم.

لقد سمع الكثير عن ما يسمى ب "التنغستن البرونزي". هذه معادن جميلة جدا ظاهريا. البرونز التنغستن الأزرق له التركيبة التالية: Na2O · WO2 · وذهبي - 4WO3Na2O · WO2 · WO3 ؛ يحتل اللون البنفسجي والأحمر البنفسجي موقعًا وسيطًا ، حيث تكون نسبة WO3 إلى WO2 أقل من أربعة ، وأكثر من واحد. كما تظهر الصيغ ، فإن هذه المواد لا تحتوي على القصدير ولا النحاس ولا الزنك. هذه ليست برونزيات وليست سبائك على الإطلاق. ليس لديهم حتى مركبات معدنية ، ويتأكسد الصوديوم والتنغستن هنا. تشبه هذه "البرونز" البرونز الحقيقي ليس فقط من الخارج ، ولكن أيضًا من خلال خصائصه: الصلابة ، ومقاومة الكواشف الكيميائية ، والتوصيل الكهربائي العالي.

في العصور القديمة ، كان زهر الخوخ من أندر أزهار الخوخ ، قيل أن الأمر استغرق 8000 تجربة للحصول عليه. في القرن السابع عشر ، تم طلاء أغلى قطع الخزف للإمبراطور الصيني بلون الخوخ. لكن بعد الكشف عن سر هذا الطلاء ، اتضح فجأة أنه يعتمد على أكسيد التنجستن.

التواجد في الطبيعة

التنجستن ضعيف التوزيع في الطبيعة ، المحتوى المعدني في القشرة الأرضية 1.3 · 10 -4٪ بالوزن. يوجد التنجستن بشكل أساسي في المركبات المؤكسدة المعقدة ، والتي تتكون من ثالث أكسيد التنغستن WO3 ، وكذلك أكاسيد الحديد والكالسيوم أو المنغنيز ، وأحيانًا النحاس والرصاص والثوريوم ومختلف العناصر الأرضية النادرة. أكثر المعادن شيوعًا ، ولفراميت ، هو محلول صلب من التنغستات ، أي أملاح حمض التنغستيك والمنغنيز والحديد (nMnWO 4 mFeWO 4). يكون المحلول على شكل بلورات صلبة وثقيلة من اللون الأسود أو البني ، اعتمادًا على غلبة المركبات المختلفة في تكوين المحلول. إذا كان هناك المزيد من مركبات المنجنيز (Hübnerite) ، فستكون البلورات سوداء ، وإذا سادت مركبات الحديد (الفربريت) ، فسيكون المحلول بنيًا. ولفراميت يعمل بشكل جيد كهرباء وهو شبه مغناطيسي

بالنسبة للمعادن الأخرى من التنجستن ، فإن السكيليت له أهمية صناعية ، أي تنجستات الكالسيوم (الصيغة CaWO 4). يشكل المعدن بلورات لامعة من اللون الأصفر الفاتح ، وأحيانًا اللون الأبيض تقريبًا. السكيليت غير مغناطيسي تمامًا ، لكن له ميزة أخرى - القدرة على التألق. بعد الأشعة فوق البنفسجية في الظلام ، سوف تتألق بلون أزرق ساطع. يغير وجود شوائب الموليبدينوم من لون التوهج ، ويتحول إلى اللون الأزرق الباهت ، وأحيانًا إلى الكريم. بفضل هذه الخاصية ، يمكن بسهولة اكتشاف الرواسب الجيولوجية للمعادن.

عادة ما ترتبط رواسب خام التنجستن بمنطقة توزيع الجرانيت. تعد البلورات الكبيرة من السكيليت أو الولفراميت نادرة جدًا. عادة ما تكون المعادن مدمجة ببساطة في صخور الجرانيت. من الصعب إلى حد ما استخراج التنجستن من الجرانيت ، لأن تركيزه عادة لا يزيد عن 2٪. في المجموع ، لا يُعرف أكثر من 20 معدنًا من التنغستن. من بينها stolzite و rasoite ، وهما تعديلان بلوريان مختلفان لتنغستات الرصاص PbWO 4. المعادن المتبقية عبارة عن منتجات تحلل أو أشكال ثانوية من المعادن الشائعة ، على سبيل المثال ، السكيليت والولفراميت (هيدروتونجستيت ، وهو أكسيد تنجستن مائي ، يتكون من ولفراميت ؛ مغرة التنجستن) ، روسيلايت ، معدن يحتوي على التنجستن وأكاسيد البزموت. معدن التنجستن الوحيد غير المؤكسد هو التنجستين (WS 2) ، وتقع احتياطياته الرئيسية في الولايات المتحدة الأمريكية. عادةً ما يتراوح محتوى التنجستن من 0.3٪ إلى 1.0٪ WO 3.

جميع رواسب التنغستن من أصل حراري مائي أو صهاري. غالبًا ما يتم العثور على Scheelite و wolframite في شكل عروق ، في الأماكن التي اخترقت فيها الصهارة شقوقًا في قشرة الأرض. يتركز الجزء الرئيسي من رواسب التنغستن في مناطق سلاسل الجبال الشابة - جبال الألب ، وجبال الهيمالايا وحزام المحيط الهادئ. توجد أكبر رواسب ولفراميت وشيليت في الصين وبورما والولايات المتحدة الأمريكية وروسيا (الأورال وترانسبايكاليا والقوقاز) والبرتغال وبوليفيا. يبلغ الإنتاج السنوي لخامات التنجستن في العالم حوالي 5.95 · 104 أطنان من المعدن ، منها 49.5 · 104 طن (أو 83٪) يتم استخراجها في الصين. في روسيا ، يتم استخراج حوالي 3400 طن سنويًا ، في كندا - 3000 طن سنويًا.

تلعب الصين دور الرائد العالمي في تطوير المواد الخام التنغستن (تمثل ودائع Jianshi 60 في المائة من الإنتاج الصيني ، وهونان - 20 في المائة ، ويوننان - 8 في المائة ، وجواندونغ - 6 في المائة ، ومنغوليا الداخلية وجوانزي - 2 في المائة لكل منهما ، وهناك آخرون). في روسيا ، توجد أكبر رواسب خام التنجستن في منطقتين: في شمال القوقاز (Tyrnyauz ، Kabardino-Balkaria) وفي الشرق الأقصى. يقوم المصنع في نالتشيك بمعالجة خام التنجستن إلى أمونيوم باراتونجستات وأكسيد التنجستن.

أكبر مستهلك للتنغستن - أوروبا الغربية (ثلاثون٪). الولايات المتحدة والصين - 25٪ لكل منهما ، 12٪ -13٪ - اليابان. في رابطة الدول المستقلة ، يتم استهلاك حوالي 3000 طن من المعدن سنويًا.

تطبيق

في المجموع ، ينتج العالم حوالي 30 ألف طن من التنجستن سنويًا. يستخدم فولاذ التنجستن والسبائك الأخرى المحتوية على التنجستن وكربيداته في صناعة دروع الدبابات وقذائف القذائف والطوربيدات وأهم أجزاء الطائرات ومحركات الاحتراق الداخلي.

التنغستن موجود بالتأكيد في أفضل أنواع الفولاذ. يمتص علم المعادن بشكل عام حوالي 95٪ من كل التنغستن المنتج. كما هو معتاد في علم المعادن ، لا يتم استخدام التنغستن النقي فقط ، بل يتم استخدام التنغستن بشكل أساسي ، وهو أرخص - التنغستن الحديدي ، أي سبيكة ذات محتوى تنجستن بحوالي 80٪ ومحتوى حديد بحوالي 20٪. يتم إنتاجه في أفران القوس الكهربائي.

تحتوي سبائك التنغستن على عدد من الصفات الرائعة. سبيكة التنجستن والنحاس والنيكل ، كما يطلق عليها أيضًا المعدن "الثقيل" ، هي مادة خام لتصنيع حاويات لتخزين المواد المشعة. التأثير الوقائي لمثل هذه السبيكة أعلى بنسبة 40٪ من تأثير الرصاص. تُستخدم هذه السبيكة أيضًا في العلاج الإشعاعي ، لأنه يتم توفير حماية كافية بسماكة شاشة صغيرة نسبيًا.

سبيكة من كربيد التنجستن و 16٪ كوبالت صعبة للغاية بحيث يتم استبدالها جزئيًا بالماس في حفر الآبار. سبائك التنجستن الزائفة مع الفضة والنحاس هي مادة ممتازة للمفاتيح والمفاتيح في ظروف الجهد العالي. تدوم هذه المنتجات 6 مرات أطول من ملامسات النحاس التقليدية.

يعتمد استخدام السبائك المحتوية على التنجستن النقي أو التنجستن إلى حد كبير على صلابتها وانكسارها ومقاومتها الكيميائية. يستخدم التنغستن النقي على نطاق واسع في إنتاج خيوط المصابيح المتوهجة الكهربائية وأنابيب أشعة الكاثود ؛ ويستخدم في إنتاج البوتقات لتبخير المعادن ؛ ويستخدم في ملامسات موزعي إشعال السيارات ؛ ويستخدم في أهداف لأنابيب الأشعة السينية ؛ يتم استخدامه كملفات وعناصر تسخين للأفران الكهربائية ، وكذلك كمادة هيكلية للمساحة والطائرات التي تعمل في درجات حرارة عالية.

التنجستن هو جزء من سبائك الفولاذ عالي السرعة (محتوى التنجستن 17.5 - 18.5٪) ، الستيليت (من الكوبالت مع إضافات Cr ، C ، W) ، hastalloy (الفولاذ المقاوم للصدأ على أساس Ni) ، بالإضافة إلى العديد من السبائك الأخرى. يستخدم التنجستن كقاعدة في إنتاج السبائك المقاومة للحرارة والأدوات ، وهي ferrotungsten (W 68-86٪ ، Mo والحديد حتى 7٪) ، والتي يمكن الحصول عليها بسهولة عن طريق الاختزال المباشر لتركيزات scheelite أو wolframite. يستخدم التنغستن في إنتاج بوبيديت. هذه سبيكة فائقة الصلابة تحتوي على 80-85٪ تنجستن ، 7-14٪ كوبالت ، 5-6٪ كربون. لا يمكن الاستغناء عن Pobedit في عملية تشغيل المعادن ، وكذلك في صناعات النفط والتعدين.

تستخدم تنجستات المغنيسيوم والكالسيوم على نطاق واسع في أجهزة الفلورسنت. تستخدم أملاح التنغستن الأخرى في صناعات الدباغة والصناعات الكيماوية. ثاني كبريتيد التنجستن هو شحم جاف بدرجة حرارة عالية ومستقر عند درجات حرارة تصل إلى 500 درجة مئوية. تستخدم برونز التنجستن ومركبات التنجستن الأخرى في صناعة الدهانات. عدد غير قليل من مركبات التنجستن هي محفزات ممتازة.

في إنتاج المصابيح الكهربائية ، لا يمكن الاستغناء عن التنجستن لأنه ليس فقط مقاومًا للحرارة بشكل غير عادي ، ولكنه أيضًا بلاستيكي تمامًا. يستخدم 1 كجم من التنجستن كمادة خام لتصنيع 3.5 كم من الأسلاك. أولئك. يمكن استخدام 1 كجم من التنجستن لصنع خيوط لـ 23 ألف مصباح 60 واط. بفضل هذه الخاصية وحدها ، تستهلك الصناعة الكهربائية حول العالم حوالي مائة طن من التنغستن سنويًا.

إنتاج

المرحلة الأولى في إنتاج التنجستن هي إثراء الخام ، أي فصل المكونات القيمة عن الكتلة الخام الرئيسية ، والنفايات الصخرية. يتم استخدام نفس طرق الإثراء المستخدمة في خامات المعادن الثقيلة الأخرى: الطحن والتعويم ، يليها الفصل المغناطيسي (خامات التنجستن) والتحميص المؤكسد. عادة ما يتم حرق التركيز الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة مع فائض من الصودا ، وبالتالي نقل التنجستن إلى حالة قابلة للذوبان ، أي في ولفراميت الصوديوم.

طريقة أخرى للحصول على هذه المادة هي النض. يتم استخلاص التنغستن باستخدام محلول الصودا عند درجة حرارة مرتفعة وتحت ضغط ، متبوعًا بمعادلة وترسيب تنجستات الكالسيوم ، أي سكيليت. يتم الحصول على السكيليت لأنه من السهل جدًا استخراج أكسيد التنغستن المنقى منه.

CaWO 4 → H 2 WO 4 أو (NH 4) 2 WO 4 → WO 3

يتم الحصول على أكسيد التنجستن أيضًا من خلال الكلوريدات. تتم معالجة تركيز التنغستن بغاز الكلور عند درجات حرارة مرتفعة. في هذه الحالة ، تتشكل كلوريدات التنجستن ، والتي يمكن فصلها بسهولة عن الكلوريدات الأخرى عن طريق التسامي. يمكن استخدام الكلوريد الناتج لإنتاج أكسيد أو استخراج المعدن منه على الفور.

في الخطوة التالية ، يتم تحويل الأكاسيد والكلوريدات إلى تنجستن معدني. من الأفضل استخدام الهيدروجين لتقليل أكسيد التنغستن. مع هذا التخفيض ، يكون المعدن هو الأنقى. يتم اختزال الأكسيد في فرن أنبوب خاص ، حيث يتحرك "القارب" مع WO 3 عبر عدة مناطق درجة حرارة. يتدفق الهيدروجين الجاف نحو "القارب" ويحدث اختزال للأكسيد في المناطق الحارة (450-600 درجة مئوية) والمناطق الباردة (750-1100 درجة مئوية). في المناطق الباردة ، يحدث الاختزال إلى WO 2 ، ثم إلى المعدن. مع مرور الوقت عبر المنطقة الساخنة ، يتغير حجم جزيئات مسحوق التنغستن.

يمكن أن يحدث الاسترداد ليس فقط تحت إمداد الهيدروجين. كثيرا ما يستخدم الفحم. يبسط عامل الاختزال الصلب الإنتاج ، ولكن درجة الحرارة في هذه الحالة يجب أن تصل إلى 1300 درجة مئوية. يشكل الفحم نفسه والشوائب التي يحتويها دائمًا ، الدخول في تفاعل مع التنجستن ، كربيدات من مركبات أخرى. نتيجة لذلك ، يصبح المعدن متسخًا. ولكن يتم استخدام التنغستن عالي الجودة فقط في الصناعة الكهربائية. حتى 0.1 ٪ من شوائب الحديد مصنوعة من التنجستن لصنع أنحف سلك ، لأن يصبح أكثر هشاشة.

يعتمد فصل التنغستن عن الكلوريدات على الانحلال الحراري. يشكل التنغستن والكلور بعض المركبات. يسمح فائض الكلور بتحويلهم جميعًا إلى WCl6 ، والذي يتحلل بدوره إلى كلور وتنجستن عند درجة حرارة 1600 درجة مئوية. في حالة وجود الهيدروجين ، تبدأ العملية عند 1000 درجة مئوية.

هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على التنغستن في شكل مسحوق ، ثم يتم ضغطه عند درجة حرارة عالية في تيار من الهيدروجين. تعطي المرحلة الأولى من الضغط (التسخين إلى حوالي 1100-1300 درجة مئوية) سبيكة مسامية هشة. ثم يستمر الضغط ، وتبدأ درجة الحرارة في الارتفاع تقريبًا إلى درجة انصهار التنجستن. في مثل هذه البيئة ، يبدأ المعدن في أن يصبح صلبًا ويكتسب تدريجياً صفاته وخصائصه.

في المتوسط \u200b\u200b، 30 ٪ من التنغستن المنتج في الصناعة هو التنغستن من المواد المعاد تدويرها. تتأكسد خردة التنغستن ونشارة الخشب ونشارة الخشب والمسحوق وتحويلها إلى باراتونجستات الأمونيوم. كقاعدة عامة ، يتم التخلص من خردة قطع الفولاذ في المؤسسة التي تنتج نفس الفولاذ. لا يُعاد تدوير الخردة من الأقطاب الكهربائية والمصابيح المتوهجة والمواد الكيميائية في أي مكان تقريبًا.

في الاتحاد الروسي ، يتم إنتاج منتجات التنغستن في: Skopinsky Hydrometallurgical Plant Metallurg و Vladikavkaz Plant Pobedit و Nalchik Hydrometallurgical Plant و Kirovgrad Hard Alloys و Elektrostal و Chelyabinsk Electrometallurgical Plant.

الخصائص الفيزيائية

التنغستن معدن رمادي فاتح. يحتوي على أعلى نقطة انصهار لأي عنصر معروف باستثناء الكربون. تتراوح قيمة هذا المؤشر تقريبًا من 3387 إلى 3422 درجة مئوية. يتمتع التنجستن بخصائص ميكانيكية ممتازة عند الوصول إلى درجات حرارة عالية ، من بين جميع المعادن ، فإن التنغستن له أقل قيمة لمؤشر مثل معامل التمدد.

التنجستن من أثقل المعادن بكثافة 19250 كجم / م 3. يحتوي المعدن على شبكة مكعبة محورها الجسم مع معلمة a \u003d 0.31589 نانومتر. عند درجة حرارة 0 درجة مئوية ، تكون الموصلية الكهربائية للتنغستن 28 ٪ فقط من قيمة نفس المؤشر للفضة (الفضة - توصل التيار بشكل أفضل من أي معدن آخر). من السهل جدًا معالجة التنغستن النقي ، ولكن في شكله النقي نادر الحدوث ، وغالبًا ما يحتوي على شوائب من الكربون والأكسجين ، مما يؤدي إلى صلابته المعروفة. المقاومة الكهربائية للمعدن عند درجة حرارة 20 درجة مئوية هي 5.5 * 10 -4 ، عند درجة حرارة 2700 درجة مئوية - 90.4 * 10 -4.

يختلف التنجستن عن جميع المعادن الأخرى في درجة حرارته الخاصة وثقله وصلابته. تبلغ كثافة هذا المعدن ضعف كثافة الرصاص نفسه ، أو بالأحرى 1.7 مرة. لكن الكتلة الذرية للعنصر ، على العكس من ذلك ، أقل وهي 184 مقابل 207.

قيم معاملات الشد والضغط للتنغستن مرتفعة بشكل غير عادي ، وهي مقاومة كبيرة للزحف الحراري ، وللمعدن موصلية كهربائية وحرارية عالية. يحتوي التنجستن على معامل انبعاث إلكتروني مرتفع إلى حد ما ، والذي يمكن تحسينه بشكل كبير عن طريق دمج العنصر مع أكاسيد بعض المعادن الأخرى.

يعتمد لون التنغستن الناتج إلى حد كبير على طريقة إنتاجه. التنغستن المصهور معدن رمادي لامع يشبه إلى حد كبير البلاتين. يمكن أن يكون مسحوق التنغستن رماديًا ، رماديًا داكنًا وحتى أسود: كلما كانت حبيبات المسحوق أصغر ، كلما كان لونها أغمق.

التنغستن شديد المقاومة: درجة حرارة الغرفة لا يتغير في الهواء عندما يتم الوصول إلى درجة حرارة الحرارة الحمراء ، يبدأ المعدن في التأكسد ببطء ، مما يؤدي إلى إطلاق أنهيدريد حمض التنجستيك. التنغستن غير قابل للذوبان تقريبًا في أحماض الكبريتيك والهيدروفلوريك والهيدروكلوريك. في أكوا ريجيا وحمض النيتريك ، يتأكسد المعدن من السطح. كونه في خليط من أحماض الهيدروفلوريك والنتريك ، يذوب التنغستن ، وبالتالي تكوين حمض التنغستيك. من بين جميع مركبات التنغستن ، فإن الفوائد الأكثر عملية هي: أنهيدريد التنجستن أو ثالث أكسيد التنغستن ، بيروكسيدات مع الصيغة العامة ME2WOX ، مركبات التنغستن ، المركبات التي تحتوي على الكربون ، الكبريت والهالوجينات.

يتكون التنجستن ، الذي يوجد في الطبيعة ، من 5 نظائر مستقرة يبلغ عدد كتلتها 186184 ، 183 ، 182 ، 181. أكثر النظائر شيوعًا برقم كتلي 184 ، نصيبه 30.64٪. من بين المجموعة النسبية الكاملة للنظائر المشعة الاصطناعية للعنصر 74 ، هناك ثلاثة فقط ذات أهمية عملية: التنجستن 181 (نصف عمره 145 يومًا) ، التنغستن 185 (نصف عمره 74.5 يومًا) ، التنجستن 187 (نصف عمره هو نصف العمر 23.85 ساعة). تتشكل كل هذه النظائر داخل المفاعلات النووية في عملية قصف نظائر التنجستن بالنيوترونات من خليط طبيعي.

يتميز تكافؤ التنجستن بطابع متغير - من 2 إلى 6 ، وهو التنغستن الأكثر ثباتًا سداسي التكافؤ ، والمركبات ثلاثية التكافؤ وثنائية التكافؤ لعنصر كيميائي غير مستقرة وليس لها قيمة عملية. نصف قطر ذرة التنغستن هو 0.141 نانومتر.

كلارك من التنجستن لقشرة الأرض وفقًا لفينوجرادوف هو 0.00013 جم / طن. متوسط \u200b\u200bمحتواه في تكوين الصخور ، غرام / طن: فوق القاعدة - 0.00001 ، قاعدي - 0.00007 ، متوسط \u200b\u200b- 0.00012 ، حمضي - 0.00019.

الخواص الكيميائية

لا يتأثر التنغستن بما يلي: أكوا ريجيا ، كبريتات ، هيدروكلوريك ، هيدروفلوريك وأحماض نيتريك ، محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي ، الزئبق ، بخار الزئبق ، الأمونيا (حتى 700 درجة مئوية) ، الهواء والأكسجين (حتى 400 درجة مئوية) ، الهيدروجين ، الماء ، كلوريد الهيدروجين (حتى 600 درجة مئوية) ، أول أكسيد الكربون (حتى 800 درجة مئوية) ، نيتروجين.

بعد قليل من التسخين ، يبدأ الفلور الجاف في الاندماج مع التنغستن المطحون جيدًا. نتيجة لذلك ، يتكون سداسي فلوريد (الصيغة WF 6) - وهي مادة مثيرة للاهتمام للغاية لها نقطة انصهار 2.5 درجة مئوية ونقطة غليان تبلغ 19.5 درجة مئوية. بعد التفاعل مع الكلور ، يتم تكوين مركب مماثل ، ولكن التفاعل ممكن فقط عند درجة حرارة 600 درجة. يبدأ C. WC16 ، بلور أزرق صلب ، في الذوبان عند 275 درجة مئوية ويغلي عندما يصل إلى 347 درجة مئوية. يشكل التنجستن مركبات مستقرة بشكل ضعيف مع اليود والبروم: رباعي وثنائي يوديد ، خماسي وثنائي بروميد.

في درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن أن يتحد التنجستن مع السيلينيوم والكبريت والنيتروجين والبورون والتيلوريوم والسيليكون والكربون. بعض هذه المركبات صلبة بشكل مدهش ، بالإضافة إلى صفات ممتازة أخرى.

ذو أهمية خاصة للكاربونيل (الصيغة W (CO) 6). يتحد التنغستن هنا مع أول أكسيد الكربون ، وبالتالي ، لا يوجد تكافؤ. يتم إنتاج كربونيل التنجستن في ظل ظروف خاصة ، لأن إنه غير مستقر للغاية. عند 0 درجة مئوية ، ينفصل عن محلول خاص على شكل بلورات عديمة اللون ، بعد وصوله إلى 50 درجة مئوية ، يتفكك الكربونيل ، عند 100 درجة مئوية ، يتحلل تمامًا. ولكن بفضل هذا المركب يمكن الحصول على طلاءات التنجستن الكثيفة والصلبة (من التنجستن النقي). العديد من مركبات التنغستن نشطة للغاية ، مثل التنجستن نفسه. على سبيل المثال ، أكسيد التنغستن أكسيد التنغستن WO 3 لديه القدرة على البلمرة. في هذه الحالة ، يتم تشكيل ما يسمى بمركبات الاحتكار غير المتجانسة (يمكن أن تحتوي جزيئاتها على أكثر من 50 ذرة) ويتم تشكيل مركبات احتكارية.

أكسيد التنجستن (VI) WO 3 مادة بلورية لها لون أصفر فاتح ، يتحول إلى اللون البرتقالي عند تسخينها. للأكسيد نقطة انصهار تبلغ 1473 درجة مئوية ونقطة غليان تبلغ 1800 درجة مئوية. حمض التنجستيك المقابل له غير مستقر ؛ في محلول من الماء ، يترسب ثنائي الهيدرات ، بينما يفقد جزيء واحد من الماء عند درجة حرارة من 70 إلى 100 درجة مئوية ، والجزيء الثاني عند درجة حرارة 180 إلى 350 درجة مئوية.

أنيون الأحماض التنغستيكية عرضة لتكوين مركبات متعددة. نتيجة للتفاعل مع الأحماض المركزة ، تتشكل أنهيدريدات مختلطة:

12WO 3 + H 3 PO 4 \u003d H 3.

نتيجة لتفاعل أكسيد التنجستن والصوديوم المعدني ، يتم الحصول على تنجستات الصوديوم غير المتكافئ ، والذي يسمى "برونز التنغستن":

WO 3 + xNa \u003d Na x WO 3.

في عملية اختزال أكسيد التنجستن بالهيدروجين ، أثناء الفصل ، يتم الحصول على أكاسيد رطبة ذات حالة أكسدة مختلطة ، وتسمى "التنغستن الأزرق":

WO 3 - n (OH) n ، n \u003d 0.5–0.1.

WO 3 + Zn + HCl \u003d ("أزرق") ، W 2 O 5 (OH) (بني)

أكسيد التنجستن (VI) هو منتج وسيط في عملية إنتاج التنجستن ، وكذلك مركباته. وهو أحد مكونات أصباغ السيراميك الفردية ومحفزات الهدرجة التجارية المهمة.

WCl 6 - كلوريد التنجستن العالي ، يتكون من تفاعل التنجستن المعدني أو أكسيد التنجستن مع الكلور أو الفلور أو رابع كلوريد الكربون. بعد اختزال كلوريد التنجستن بالألمنيوم ، يتم تكوين كربونيل التنجستن مع أول أكسيد الكربون:

WCl 6 + 2Al + 6CO \u003d + 2AlCl 3 (على الهواء)

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

معهد سيفرك التكنولوجي - فرع

مؤسسة تعليمية حكومية اتحادية مستقلة

التعليم المهني العالي

الجامعة الوطنية للبحوث النووية MEPhI

قسم ChiTMSE

تنجستن

ملخص الانضباط

"فصول مختارة عن كيمياء العناصر"

طالب غرام. D-143

أندروسوف ف.

"____" ___________ 2014

التحقق

أستاذ مشارك في قسم ChiTMSE

SA Bezrukova

"____" _________ 2014

سيفرسك 2014

المقدمة

تاريخ أصل الاسم

يستلم

الخصائص الفيزيائية

الخواص الكيميائية

1. تطبيق

   1. التنغستن المعدني

      مركبات التنجستن

   2. النظائر

الدور البيولوجي

خاتمة

قائمة المراجع

المقدمة

التنجستن هو عنصر كيميائي برقم ذري 74 في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية لـ D.I Mendeleev ، يُشار إليه بالرمز W (لاتيني Wolframium). في ظل الظروف العادية ، يكون معدنًا انتقاليًا فضيًا لامعًا صلبًا.

التنغستن هو أكثر المعادن مقاومة للحرارة. فقط العنصر غير المعدني ، الكربون ، له نقطة انصهار أعلى. إنه مقاوم كيميائيًا في ظل الظروف القياسية.

تاريخ أصل الاسم

اسم ولفراميوم مشتق من معدن ولفراميت المعروف في القرن السادس عشر. تسمى "رغوة الذئب" - "سبوما لوبي" باللاتينية ، أو "وولف رام" بالألمانية. يرجع الاسم إلى حقيقة أن التنغستن المصاحب لخامات القصدير يتدخل في صهر القصدير ، ويحوله إلى رغوة من الخبث ("يلتهم القصدير مثل الذئب الخروف").

حاليًا ، يُطلق على التنغستن اسم التنغستن (السويدي تونغ ستين - "الحجر الثقيل") للتنغستن في الولايات المتحدة وبريطانيا العظمى وفرنسا.

في عام 1781 ، حصل الكيميائي السويدي الشهير Scheele ، الذي عالج معدن السكيليت بحمض النيتريك ، على "حجر ثقيل" أصفر (ثالث أكسيد التنغستن). في عام 1783 ، أبلغ الأخوان الكيميائيان الإسبان إلوارد عن حصولهم من معدن ولفراميت الساكسوني على أكسيد أصفر لمعدن جديد قابل للذوبان في الأمونيا والمعدن نفسه. في الوقت نفسه ، كان أحد الإخوة فاوستو في السويد عام 1781 وتواصل مع شيله. لم يدعي سكيل اكتشاف التنجستن ، ولم يصر الأخوان إلوارد على أولويتهم.

يستلم

المواد الخام لإنتاج التنغستن هي مركزات الولفراميت والسكيليت (50-60٪ WO 3).

يتم صهر Ferro-tungsten (سبيكة حديد مع 65-80٪ تنجستن) مباشرة من المركزات ، والتي تستخدم في إنتاج الصلب ؛ للحصول على التنغستن وسبائكه ومركباته ، يتم عزل أنهيدريد التنجستن من المركز.

في الصناعة ، تُستخدم عدة طرق للحصول على WO 3:

1. تتحلل مركزات السكيليت في الأوتوكلاف بمحلول من الصودا عند 180-200 درجة مئوية (يتم الحصول على محلول تقني من تنجستات الصوديوم) أو باستخدام حمض الهيدروكلوريك (يتم الحصول على حمض التنجستيك التقني):

1.CaWO 4 (s) + Na 2 CO 3 (l) \u003d Na 2 WO 4 (l) + CaCO 3 (s)

2. CaWO 4 (s) + 2 HCl (l) \u003d H 2 WO 4 (s) + CaCl 2 (محلول).

تتحلل مركزات الولفراميت إما عن طريق التلبيد بالصودا عند 800-900 درجة مئوية ، يليها ترشيح Na 2 WO 4 بالماء ، أو عن طريق المعالجة بالتسخين بمحلول هيدروكسيد الصوديوم. عند التحلل بالعوامل القلوية (الصودا أو الصودا الكاوية) ، يتم تشكيل محلول Na 2 WO 4 ملوث بالشوائب. بعد فصلها عن المحلول ، يتم عزل H 2 WO 4. للحصول على رواسب أكثر خشونة ، يمكن ترشيحها وغسلها بسهولة ، يتم ترسيب CaWO 4 أولاً من محلول Na 2 WO 4 ، والذي يتحلل بعد ذلك باستخدام حمض الهيدروكلوريك. يحتوي H2 WO 4 المجفف على 0.2 - 0.3٪ شوائب.

التكليس H 2 WO 4 عند 700-800 درجة مئوية الحصول على WO 3 ، ومنه بالفعل - سبائك صلبة.

2. لإنتاج التنغستن المعدني ، يتم تنقية H 2 WO 4 بشكل إضافي بطريقة الأمونيا - إذابة في الأمونيا وتبلور الأمونيوم paratungstate 5 (NH 4) 2 O · 12WO 3 · nH 2 O. ينتج عن تكليس هذا الملح WO 3 النقي.

3. يتم الحصول على مسحوق التنغستن عن طريق اختزال WO 3 بالهيدروجين (وفي إنتاج السبائك الصلبة - مع الكربون أيضًا) في الأفران الكهربائية الأنبوبية عند 700-850 درجة مئوية. يتم الحصول على المعدن المضغوط من المسحوق بطريقة السيرمت ، أي بالضغط في قوالب فولاذية تحت ضغط 3000-5000 (كجم * ث / سم 2) و المعالجة الحرارية الفراغات المضغوطة - العصي. تتم المرحلة الأخيرة من المعالجة الحرارية - التسخين إلى حوالي 3000 درجة مئوية في جهاز خاص مباشرة عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر قضيب في جو هيدروجين. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على التنجستن ، والذي يفسح المجال جيدًا لمعالجة الضغط (تزوير ، رسم ، درفلة ، إلخ) عند تسخينه.

الخصائص الفيزيائية

التنغستن معدن رمادي فاتح لامع مع أعلى نقاط انصهار وغليان مثبتة (يُفترض أن Seaborgium أكثر مقاومة للحرارة ، ولكن حتى الآن لا يمكن تحديد ذلك بشكل قاطع - عمر السيبورجوم قصير جدًا). نقطة الانصهار - 3695 كلفن (3422 درجة مئوية) ، يغلي عند 5828 كلفن (5555 درجة مئوية). كثافة التنجستن النقي 19.25 جم / سم مكعب. يمتلك خصائص مغناطيسية. صلابة برينل 488 كجم / مم 2 ، المقاومة الكهربائية عند 20 درجة مئوية - 55 · 10 ·9 أوم · م ، عند 2700 درجة مئوية - 904 · 10−9 أوم · م. يفسح المجال بشكل جيد للتزوير ويمكن سحبه في خيط رفيع.

الخواص الكيميائية

لديه التكافؤ الثاني والثالث والسادس. التنغستن التكافؤ الأكثر ثباتًا. مركبات التنغستن التكافؤ الثاني والثالث غير مستقرة وليس لها قيمة عملية.

التنغستن مقاوم كيميائيًا في ظل الظروف العادية. عند درجة حرارة 400-500 درجة مئوية ، يتأكسد في الهواء إلى WO 3. يقوم بخار الماء بأكسدته بشكل مكثف فوق 600 درجة مئوية إلى WO 3. تتفاعل الهالوجينات والكبريت والكربون والسيليكون والبورون مع التنجستن في درجات حرارة عالية (الفلور مع مسحوق التنجستن - في درجة حرارة الغرفة). لا يتفاعل التنجستن مع الهيدروجين حتى نقطة الانصهار ؛ مع النيتروجين فوق 1500 درجة مئوية تشكل نيتريد. في ظل الظروف العادية ، يكون التنغستن مقاومًا لأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك والنتريك والهيدروفلوريك ، وكذلك الماء الريجيا ؛ عند 100 درجة مئوية يتفاعل معهم بشكل ضعيف ؛ يذوب بسرعة في خليط من أحماض الهيدروفلوريك والنتريك.

في المحاليل القلوية ، عند تسخينها ، يذوب التنغستن قليلاً ، وفي القلويات المنصهرة ، عند تعرضه للهواء أو في وجود المؤكسدات ، يذوب بسرعة ؛ في هذه الحالة ، تتشكل التنغستات.

يشكل التنغستن أربعة أكاسيد:

الأعلى - WO 3 (أنهيدريد التنجستن) ،

الأدنى - WO 2 و

اثنان متوسط \u200b\u200bW 10 O 29 و W 4 O 11.

أنهيدريد التنجستن هو مسحوق بلوري أصفر ليموني يذوب في المحاليل القلوية لتكوين التنغستات. عندما يتم تقليله مع الهيدروجين ، تتشكل أكاسيد منخفضة والتنغستن بالتتابع.

يناظر أنهيدريد التنجستيك حمض التنجستيك H 2 WO 4 - مسحوق أصفر ، غير قابل للذوبان عمليا في الماء والأحماض. عندما تتفاعل مع المحاليل القلوية والأمونيا ، تتشكل محاليل التنغستات. عند درجة حرارة 188 درجة مئوية ، يتحلل H 2 WO 4 بتكوين WO 3 والماء.

مع الكلور ، يشكل التنغستن عددًا من الكلوريدات وأوكسي كلوريد. أهمها: WCl 6 (tp 275 ° C، tb 348 ° C) و WO 2 Cl 2 (tp 266 ° C ، متصاعد فوق 300 ° C) ، يتم الحصول عليها عن طريق عمل الكلور على أنهيدريد التنجستن في وجود الفحم.

مع الكبريت ، يشكل التنغستن نوعين من الكبريتيدات WS 2 و WS 3.

كربيدات التنجستن WC (نقطة انصهار 2900 درجة مئوية) و W 2 C (نقطة انصهار 2750 درجة مئوية) عبارة عن مركبات حرارية صلبة ؛ تم الحصول عليها عن طريق تفاعل التنجستن مع الكربون عند 1000-1500 درجة مئوية

في درجة حرارة الغرفة ، يكون التنجستن مقاومًا للتآكل في الغلاف الجوي ، ولكن عند تسخينه إلى 750 كلفن يتأكسد إلى WO 3 ، ويتفاعل مع الهالوجينات: مع الفلور في درجة حرارة الغرفة ، واليود عند حوالي 900 كلفن.

عند تسخينه في درجات حرارة عالية ، يتفاعل مع الكربون والسيليكون والبورون ، مكونًا ، على التوالي ، الكربيدات ، ومبيدات السيليكون ، والبوريدات. لا يعمل الكبريت والفوسفور على التنجستن في ظل الظروف العادية. في الهواء ، يذوب في المحاليل المائية الساخنة للقلويات ، ولكنه يفسح المجال بشكل ضعيف لعمل الأحماض ، باستثناء أحماض الهيدروفلوريك والنتريك عند تسخينها.

الهيدروجين والنيتروجين لا يعطيان مركبات كيميائية مع التنغستن ، في الجسد

3000 0 درجة مئوية ، على الرغم من وجود مؤشرات في بعض المصادر على إمكانية تكوين هيدريد WH 2.

مع الأكسجين ، يشكل التنغستن ثلاثة أكاسيد مستقرة:

WO 2 - اللون البني ؛

WO 3 - أصفر ؛

W 2 O 5 لونه مزرق.

تتشكل كل هذه الأكاسيد عند درجة حرارة حوالي 800 كلفن في الهواء أو في الأكسجين ، وكلها متطايرة للغاية ولها نقطة انصهار منخفضة. على سبيل المثال ، يذوب WO 3 عند درجة حرارة 1645 K.

من الناحية العملية ، من أجل التمييز بين سلك التنجستن والموليبدينوم ، يستخدمون تقنية بسيطة: يتم حرق طرف السلك بمطابقة. إذا لوحظ دخان أصفر أو بني ، فهو سلك تنجستن ، إذا كان أبيض - الموليبدينوم.

يقلل الكربون من الأكاسيد W:

عند درجة حرارة 825 كلفن ؛

عند درجة حرارة 1325 كلفن ؛

عند درجة حرارة 1425 ك.

مع النيتروجين ، يشكل التنجستن نيتريدًا عند درجات حرارة أعلى من 1600 كلفن ، ولكن فوق 2275 كلفن ، تتحلل.

عند التفاعل مع الكربون ودرجات حرارة أعلى من 1800 كلفن ، فإن التنغستن يشكل كربيدات W 2 C و WC. الكثافة W 2 C - 16000 كجم / م 3 ، WC - 9000 كجم / م 3 ، صلابة حوالي 9 وحدات موس. عند درجة حرارة 2875 كلفن ، يتحلل WC cabride وفقًا للتفاعل

يوضح الشكل 73 مخطط الحالة W - C.

كما يتضح من الرسم التخطيطي ، فإن كربيدات التنجستن لها نقطة انصهار أقل بكثير من نقطة انصهار المعدن نفسه. لذلك ، يذوب WC عند درجة حرارة حوالي 2875 K ، W 2 C - 3065 K. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للكربيدات أن تشكل سبائك سهلة الانصهار مع التنجستن مع نقطة انصهار أقل بكثير من المعدن الذي يذوب عند 3683 K. لذلك ، من الضروري لفت انتباه علماء الصواريخ إلى خطر حدوث تفاعل. تكوين الكربيدات في واجهة الجرافيت - التنجستن ، والذي يحدث عند التسخين فوق 2675 كلفن. يرجع التحذير إلى حقيقة أن تصميم بطانة الحلق لفوهة محرك الوقود الصلب يجمع بين البطانة الداخلية التنجستن وحامل الجرافيت.

لتجنب التفاعل أعلاه بين بطانة التنجستن والجرافيت للقفص ، يتم تطبيق ما يسمى بطبقة "حاجز" من التنتالوم أو كربيد التيتانيوم (TaC ، TiC).

نظرًا للكثافة العالية للتنغستن وندرته ، يحاول المصممون والتقنيون استبداله بمواد أخف وزنا وأقل ندرة ، والتي سيتم مناقشتها أدناه.

الشكل: 73. رسم بياني تنص W-C

الشكل: 74. مخطط النقل الشامل في المصباح

خيوط:1 - جدار قارورة حيث يتكون WJ 2 ؛ 2 - حلزوني ، حيث يتحلل WJ 2 إلى W و J

على الرغم من أن تفاعل التنغستن مع اليود لا يرتبط بالصواريخ ، إلا أنني أود أن أتناوله بإيجاز.

عند درجات حرارة أعلى من 850 كلفن ، يشكل التنغستن مع بخار اليود يوديد ، وهو ملح سهل التسامي لحمض اليود:

عند درجة حرارة 2475 كلفن يتحلل يوديد:

يستخدم هذان التفاعلان لنقل التنجستن ، على سبيل المثال ، في المصابيح المتوهجة: على الرغم من انخفاض ضغط البخار فيها ، لا يزال التنجستن يتبخر في الفراغ. تستقر أبخرته على جدران المصباح الزجاجي للمصباح وتقل شفافيته. إذا كانت القارورة مملوءة ببخار اليود ، فإن الأخير سوف يتفاعل مع التنجستن على الجدار الساخن للمصباح ويشكل WJ 2 ، والذي ، بسبب الانتشار ، يسقط على ملف التنجستن الساخن ويتحلل. سينتقل اليود الحر مرة أخرى إلى الحائط ، وسيظل التنغستن على اللولب ، وهكذا إلى ما لا نهاية. والنتيجة النهائية هي زيادة لمعان ومتانة المصابيح المليئة باليود.

يتم استخدام نفس التفاعل في التكنولوجيا للحصول على معادن حرارية نقية: التنجستن ، التنتالوم ، الموليبدينوم ، الهافنيوم ، إلخ.

يمكن أيضًا استخدام هذا التفاعل للحصول على قذائف رقيقة من التنجستن. بالإضافة إلى طريقة اليوديد ، يمكن استخدام الكربونيل لهذا الغرض ، أي تحلل منظمة الجمارك العالمية 2. في محركات الوقود النفاث ، لا يتم استخدام التنجستن النقي ، كقاعدة عامة ، بسبب ثباته الحراري المنخفض ، ولكنه يستخدم في شكل ما يسمى السبائك الزائفة مع النحاس. سيتم مناقشة هذا أدناه.

في التكنولوجيا النووية ، يمكن استخدام التنغستن كطبقة تكسية لقضبان الوقود على أساس UC - ZrC ، مما يزيد من قوتها ، ويقلل من التبخر والتورم. يمكن أن يكون جزءًا من عناصر سيرمت من النوع

W - UC أو W - UO 2 ، إلخ. يمكن أن تعمل عناصر الوقود هذه في درجات حرارة تصل إلى 2000 كلفن ، لأن التنغستن ، على الرغم من العديد من العيوب ، معدن مقاوم للحرارة ، يتبخر ببطء ويحمي من شظايا الانشطار والإشعاع. في قسم "المواد الكربونية" ، يعتبر التنجستن كمادة تقوية في البلاستيك المقوى بمعدن الكربون ، والذي يستخدم لتصنيع وحدات وأجزاء من الوقود الصلب الذي يعمل في ظروف قاسية من درجات الحرارة العالية وتدفقات الغاز عالية السرعة.