عنصر تنگستن

 

تنگستن یکی از فلزات جدول تناوبی بوده که تحت عنوان عناصر گذار طبقه بندی می شود. این فلز بالاترین نقطه ی ذوب را در میان همه ی عناصر غیر آلیاژ داشته و به دلیل کشش سطحی بالای آن در دماهای فراتر از 1650 درجه سانتی گراد توسعه می یابد.
تنگستن به عنوان ولفرام نیز شناخته می شود، یک عنصر شیمیایی فلزی بوده که تحت عنوان فلزات واسطه در جدول تناوبی طبقه بندی می شود. نماد شیمیایی آن " W" بوده و عدد اتمی آن 74 می باشد. فلز تنگستن دارای استحکام و دوام خوبی بوده و در شکل خالص خود دارای رنگ خاکستری فولاد تا سفید قلع می باشد.
تاریخچه
در سال 1781، یک شیمیدان سوئدی به نام کارل ویلهام شیلیت کشف کرد که با استفاده از یک ماده ی معدنی کلسیم تنگستن، یک اسید جدید به نام اسید تنگستنی می تواند تشکیل شود. بعد از آن در سال 1783، دو شیمیدان اسپانیایی به نام های خوان خوزه و فاستو الهیار، ولف رامیت اسید را کشف کردند که مشابه اسید تنگستنی بود. آن ها این اسید را با استفاده از زغال چوب کاهش دادند و اولین کسانی بودند که تنگستن فلزی را از نمونه های ولف رامیت معدنی (آهن، منیزیم) جداسازی کردند. تنگستن نام خود را از کلمه ی سوئدی " tung sten" به دست آورد که به معنی فلز سنگین می باشد و عمدتا در انگلیس و آمریکا این نام مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، آلمان و دیگر کشورهای اروپایی، این فلز را با نام "والفرام" می شناسند (چون عنصری بود که ابتدا از ولف رامیت معدنی جداسازی شد).
وقوع
عنصر تنگستن به عنوان فلز آزاد وجود ندارد و در پوسته ی زمین به شکل های تنگستن دی سولفید، شیلیت (کلسیم تنگستن) استولیت (سرب تنگستن) و ولف رامیت وجود دارد. حدود 20 ماده ی معدنی حاوی تنگستن شناخته شده اند. با این حال، تنها ولف رامیت و شیلیت دارای اهمیت تجاری و صنعتی هستند. براورد شده که تقریبا 5/1 گرم تنگستن در هر تن تخته سنگ در پوسته ی زمین وجود دارد. گزارش شده که چین 75 درصد از منابع تنگستن جهان را در اختیار دارد. بخش قابل توجهی از این فلز نیز در کلرادو، کالیفرنیا، روسیه، پرتغال، بولیوی و کره ی جنوبی یافت می شود. امروزه، 40 هزار تن تنگستن هر ساله تولید شده و ذخایر فلزی این عنصر بیش از 5 میلیون تن می باشد. این فلز توانایی بازیافت نیز دارد. با بازیافت تنگستن حدود 30 درصد از تقاضای این فلز تامین می شود.
خواص
علاوه بر این که این عنصر دارای بالاترین نقطه ی ذوب و بالاترین کشش سطحی می باشد، دارای برخی خواض دیگر به شرح زیر نیز می باشد:
تنگستن در دماهای معمولی به اکسیژن بی اثر بوده، اما دیده شده که با آن ترکیب شده و تشکیل تری اکسیدهای برافروخته می دهد.
این فلز در برابر خوردگی مقاوم بوده و با قرار گرفتن در معرض اکثر اسیدهای معدنی، به جز مخلوطی از هیدروفلوریک اسید و نیتریک اسید غلیظ، دارای حداقل خوردگی خواهد بود.
تنگستن پایین ترین ضریب انبساط حرارتی خطی را داشته که 6- × 43/4 در 20 درجه سانتی گراد می باشد. ضریب حرارتی تنگستن مانند شیشه ی بوروسیلیکات می باشد.
هنگامی که به فلوئور در دمای اتاق حمله می کند، تشکیل هگزافلوئورید می دهد.
تنگستن طبیعی شامل 5 ایزوتوپ به نام های تنگستن – 180 (12/0 درصد)، تنگستن – 182 (3/26 درصد)، تنگستن – 183 (28/14 درصد)، تنگستن – 184 (7/30 درصد) و تنگستن – 186 (6/28 درصد) می باشد.
تنگستن شامل مقادیر کمی کربن و اکسیژن بوده و به همین دلیل فلزی بادوام و مستحکم می باشد.
کاربردهای تنگستن
معروف ترین کاربرد این فلز به عنوان یک رشته در لامپ های نوری می باشد. علاوه بر این، این فلز در قطعات الکتریکی، الکترودهای جوشکاری قوسی، لوله های تلویزیون و فضاپیماها نیز مورد استفاده قرار می گیرد. تنگستن برای به علت انبساط حرارتی آن که مشابه با شیشه ی بوروسیلیکات می باشد، برای ایجاد درزگیرهای فلزی – شیشه ای نیز استفاده می شود. هنگامی که در آلیاژهایی مانند فولاد (18 درصد تنگستن) استفاده می شود، تنگستن به فولاد قدرت و استحکام می بخشد. علاوه بر این، آلیاژهای تنگستن با چگالی بالا به منظور ساخت نیزه و قلاب ماهیگیری استفاده می گردد. از آن جا که چگالی تنگستن مشابه طلا است، این فلز در جواهرات جایگزین طلا و پلاتین می گردد. حلقه های تنگستن بسیار محبوب هستند، چون سختی این فلز باعث می شود تا حلقه نسبت به خراشیده شدن مقاومت نشان داده و نیاز به صیقل دادن زیاد نیز ندارد. برنزهای تنگستن و برخی ترکیبات دیگر نیز یافت شده که از آن ها در رنگ ها استفاده شده و تنگستن های کلسیم و منیزیم نیز در لامپ های فلورسنت استفاده می شود. نمک های مختلف دیگر تنگستن در صنایع شیمیایی و چرم سازی مورد استفاده قرار می گیرد.
اثرات تنگستن بر سلامتی و محیط زیست
کارگران صنعتی که در معرض تنگستن یا ترکیبات نامحلول آن قرار گرفتند، هیچ نشانه ای از بیماری پنوموکونیوز را نشان ندادند. این فلز دارای هیچ گونه عوارض مزمنی نیست و حتی قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آن نیز تاکنون هیچ بیماری را شدت نداده است. اثرات حاد قرار گرفتن در معرض این عنصر می تواند باعث سوزش چشم ها (قرمزی و آب آمدن از چشم) و سوزش پوست (قرمزی، خارش و پوسته پوسته شدن) گردد. استنشاق ذرات فلزی این عنصر می تواند منجر به سوزش ریه و غشای مخاطی گردد. خطرناک بودن این عنصر نه تنها برای انسان ناشناخته می باشد، بلکه هنوز به وضوح مشخص نیست که تنگستن برای محیط زیست هم مضر باشد یا خیر. اطلاعات خاصی در رابطه با سمیت آن در محیط هنوز به دست نیامده است.
خواص تنگستن باعث شده تا این فلز در صنایع امروزی دارای کاربردهای بسیاری باشد. با این وجود، ما هنوز هم نمی دانیم که آیا این فلز واقعا دارای سمیت پایینی است یا خیر. مطالعات اخیر بیان می کند که تنگستن برای ما بی ضرر نباشد. بنابراین، بهتر است هنگام کار با تنگستن و یا هنگام دست زدن به این فلز و یا ترکیبات آن تجهیزات حفاظتی را بپوشید.