טונגסטן
| רניום - טונגסטן - טנטלום | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| נתונים בסיסיים | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| מספר אטומי | 74 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| סמל כימי | W | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| סדרה כימית | מתכות | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מראה | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מתכת מבריקה בגוון אפרפר | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| תכונות אטומיות | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| משקל אטומי | 183.84 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה | 2, 8, 18, 32, 12, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| קונפיגורציה אלקטרונית |
[Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s²  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| דרגות חמצון |
2, 5, 4, 3, 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| תכונות פיזיקליות | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| צפיפות | 19,250 kg/m3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מצב צבירה בטמפ' החדר | מוצק | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| נקודת רתיחה | 5,828K (5,555°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| נקודת התכה | 3,687.15K (3,414°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| לחץ אדים | 4.27Pa ב-3,680K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מהירות הקול | 5,174 מטר לשנייה ב-293.15K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| שונות | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| אלקטרושליליות | 2.36 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| קיבול חום סגולי | 130 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מוליכות חשמלית | 18.9 · 106/m·Ω | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מוליכות חום | 174 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| אנרגיית יינון ראשונה | 770 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| היסטוריה | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| מגלה |
תינוק | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| תאריך גילוי |
1783 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| נקרא על שם |
זאב מצוי (גרמנית) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
טוּנְגְּסְטֶן (Tungsten, הידוע בארצות סקנדינביה ובגרמנית בשם Wolfram) הוא יסוד מתכתי שסמלו הכימי W ומספרו האטומי 74. מקור השם "טונגסטן" הוא בשפה השוודית, ופירושו "אבן כבדה", שכן משקלו הסגולי של הטונגסטן הוא 19.25 גרם לסמ"ק, כמעט כפליים מצפיפותה של עופרת, ובצורתו הטהורה הוא קשה מאוד.
תכונות
טונגסטן הוא מתכת אפרפרה וקשיחה. טונגסטן הוא בעל בעלת נקודת ההתכה הגבוהה ביותר (3,422°C) ונקודת הרתיחה הגבוהה ביותר מבין כל היסודות (5,555°C)[1]. בנוסף, הוא בעל חוזק המתיחה הגבוה ביותר מבין כל היסודות.[2] ניתן לחתוך אותו בעזרת מסור לחיתוך מתכות כשהוא מאוד טהור. עמידותו של טונגסטן בפני קורוזיה גבוהה ביותר, אך עדיין חומצות מסוימות מסוגלות לתקוף אותו. כשנחשף לאוויר בטמפרטורות גבוהות, נעטף הטונגסטן בשכבת תחמוצת. טונגסטן מוליך חשמל וחום.
שימושים
כלי עבודה - קרביד הטונגסטן - ״וידיה״
לטונגסטן שימושים רבים, והנפוץ בהם הוא כנראה קַרבּיד הטונגסטן (טונגסטן קרביד, WC) - חומר בעל קושיות גבוהה ביותר שמייצרים ממנו להבים של כלי עבודה שתפקידם לחתוך חומרים שונים, למשל להבי מסורים, מקדחים, להבי כרסומות ועוד. נהוג לומר שלהבים מקרביד הטונגסטן ״מחזיקים את הלהב״ פי 10 עד 20 יותר מאשר להבים שעשויים פלדה ללא קרביד הטונגסטן בקצה, מה שמצריך השחזות תכופות יותר ואיכות חיתוך ירודה. להבי קרביד הטונגסטן קרויים בישראל בשפת העם ״וידיה״. ככל הנראה מקור השם בגרמנית (כמו שמות כלים וחומרים רבים בישראל, למשל נירוסטה). בגרמנית המילה Wiedia (מבוטאת כ-Vidia) היא קיצור של צמד המילים ״Wie Diamond״ שתרגומו הוא ״כמו יהלום״. שם עממי שניתן למתכת זו עקב דרגת הקשיות הגבוהה שלה.
שימושים נוספים
בנוסף, נקודת ההתכה הגבוהה של הטונגסטן, העומדת על 3,422 מעלות צלזיוס, היא הגבוהה מבין כל המתכות. לכן טונגסטן משמש לייצור חוטי להט בנורות ליבון, ציוד לספינות חלל וחוטי חשמל דקים מאוד. חוטי להט מטונגסטן משמשים גם כמקור אלקטרונים (לרוב מקור תרמיוני), המשמשים למקורות קרני רנטגן, מיקרוסקופי אלקטרונים ועוד. קשיחותו ועמידותו מפני חלודה מאפשרות יצירת סגסוגות באיכות גבוהה.לטונגסטן כאמור נקודת ההיתוך הגבוהה ביותר מכל המתכות ולכן הוא מהווה רכיב חיוני הממוקם בתחתית כלי הוואקום במכשיר ההיתוך המגנטי בכורי היתוך, והוא ממלא תפקיד מכריע בהוצאת גזי הפסולת וזיהומים אחרים מהכור, תוך עמידה בעומסי חום הכבדים הנוצרים על פני השטח. טונגסטן משמש גם כאלקטרודה בריתוך ארגון (tig) ובייצור קליעים חודרי שריון. שימוש נוסף של טונגסטן הוא בייצור חיצים למשחק הטלת חיצים.
היסטוריה
השם וולפרם ניתן למתכת עוד בשנת 1747 על ידי הכימאי והמינרולוג השוודי יוהאן גוטשאק ולריוס, שם שתרגם מלטינית שמקורו 200 שנים עוד קודם לכן. בשנת 1779 העלה הכימאי האירי פיטר וולף את ההשערה על קיומה של מתכת לא מוכרת במינרל שלימים קיבל את השם וולפרמיט. לאורך מספר שנים נעשו ניסיונות רבים לבודד את המתכת המסתורית ולבסוף, בשנת 1783 ביישוב ורגארה בחבל הבסקים הצליחו חואן חוסה אלויאר ופאוסטו אלויאר, שני אחים ספרדים, לבודד את המתכת הטהורה תוך הפעלת חיזור כימי על חומצת טונגסטן בעזרת פחם.
צורה בטבע
טונגסטן מופק לרוב ממחצבים של המינרלים וולפרמיט ושֶליט, כמו גם מהמינרלים פֶרבֶּריט ויובּנֶריט. אלו נמצאים בעיקר באזורים הרריים בסין (שם מופקת 75% מהתוצרת העולמית), קזחסטן, מיאנמר, קוריאה הדרומית, ברזיל, פורטוגל, בוליביה, רוסיה וארצות הברית. כדי לבודד את הטונגסטן מתוך העפרות, תחילה מרסקים אותן ושוטפים אותן במים. מגרגירי הטונגסטן ששוקעים מייצרים חומצת טונגסטן, ולאחר־מכן מטפלים בה בפחמן או במימן כדי לקבל את התוצר הסופי - טונגסטן טהור, אשר מתקבל בצורה של אבקה.
תפקיד ביולוגי
אנזימים מסוימים משתמשים בטונגסטן בצורה דומה לשימוש במוליבדן.
בשנת 2002, בדיקות שתן של חולי לוקמיה העידו על רמות גבוהות של טונגסטן בגופם. למרות ממצאים אלו, הקשר בין טונגסטן לבין סרטן הדם עדיין שנוי במחלוקת.
קישורים חיצוניים
- טונגסטן ב-Webelements (אנגלית)
- טונגסטן, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
| הטבלה המחזורית | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| H | He | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||||||||||||
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||||||||||||
| Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |||||||||||
| Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
הערות שוליים
- ^ Yiming Zhang, Julian R. G. Evans and Shoufeng Yang, [https://core.ac.uk/download/pdf/23089.pdf Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks], 2011
- ^ What Are The Strongest Metals?, www.industrialmetalsupply.com