टंगस्टन - यह क्या है? टंगस्टन की ऑक्सीकरण अवस्था। टंगस्टन के अनुप्रयोग

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

टंगस्टन एक रासायनिक तत्व है जिसका परमाणु क्रमांक 74 है। स्टील-ग्रे से सफेद तक की यह भारी धातु अत्यधिक टिकाऊ होती है, जो इसे कई मामलों में बस अपूरणीय बनाती है। इसका गलनांक किसी भी अन्य धातु की तुलना में अधिक होता है, और इसलिए इसका उपयोग तापदीप्त लैंप में फिलामेंट्स और इलेक्ट्रिक भट्टियों में हीटिंग तत्वों (उदाहरण के लिए, ज़िरकोनियम-टंगस्टन मिश्र धातु) के रूप में किया जाता है। तत्व का रसायन इसे उत्प्रेरक के रूप में उपयोग करने की अनुमति देता है। इसकी असाधारण कठोरता इसे "हाई स्पीड स्टील्स" में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाती है जो सामग्री को कार्बन स्टील्स और उच्च तापमान मिश्र धातुओं की तुलना में उच्च गति पर काटने की अनुमति देती है। टंगस्टन कार्बाइड, कार्बन के साथ तत्व का एक यौगिक, ज्ञात सबसे कठोर पदार्थों में से एक है और इसका उपयोग मिलिंग और टर्निंग टूल बनाने के लिए किया जाता है। फ्लोरोसेंट लैंप में कैल्शियम और मैग्नीशियम टंगस्टेट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और टंगस्टन ऑक्साइड का व्यापक रूप से पेंट और सिरेमिक ग्लेज़ में उपयोग किया जाता है।

खोज इतिहास

इस रासायनिक तत्व के अस्तित्व का सुझाव पहली बार 1779 में पीटर वूल्फ ने दिया था, जब उन्होंने खनिज वोल्फ्रामाइट की जांच की औरनिष्कर्ष है कि इसमें एक नया पदार्थ होना चाहिए। 1781 में, कार्ल विल्हेम शीले ने स्थापित किया कि टंगस्टन से एक नया एसिड प्राप्त किया जा सकता है। स्कील और थोरबर्न बर्गमैन ने इस एसिड को कम करके एक नई धातु प्राप्त करने की संभावना पर विचार करने का प्रस्ताव रखा, जिसे टंगस्टनिक एसिड कहा जाता है। 1783 में, दो भाइयों, जोस और फॉस्टो एल्गुइअर ने वुल्फ्रामाइट में एक एसिड पाया जो टंगस्टनिक एसिड के समान था। उसी वर्ष, भाइयों ने चारकोल का उपयोग करके टंगस्टन को इससे अलग करने में कामयाबी हासिल की।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान इस रासायनिक तत्व ने बहुत बड़ी भूमिका निभाई थी। उच्च तापमान के लिए धातु के प्रतिरोध के साथ-साथ इसके मिश्र धातुओं की अत्यधिक ताकत ने टंगस्टन को सैन्य उद्योग के लिए सबसे महत्वपूर्ण कच्चा माल बना दिया। यूरोप में वोल्फ्रामाइट के मुख्य स्रोत के रूप में जुझारू लोगों ने पुर्तगाल पर दबाव डाला।

प्रकृति में होना

प्रकृति में, तत्व वुल्फ्रामाइट में होता है (FeWO₄/MnWO₄), स्कीलाइट (CaWO_{4), फेरबेराइट और हबनेराइट। इन खनिजों के महत्वपूर्ण भंडार संयुक्त राज्य अमेरिका में कैलिफोर्निया और कोलोराडो में, बोलीविया, चीन, दक्षिण कोरिया, रूस और पुर्तगाल में पाए जाते हैं। दुनिया के टंगस्टन उत्पादन का लगभग 75% चीन में केंद्रित है। धातु हाइड्रोजन या कार्बन के साथ अपने ऑक्साइड को कम करके प्राप्त की जाती है।}

विश्व भंडार का अनुमान 7 मिलियन टन है। यह माना जाता है कि उनमें से 30% वोल्फ्रामाइट के जमा हैं और 70% स्कीलाइट हैं। वर्तमान में, उनका विकास आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं है। खपत के मौजूदा स्तर पर, ये भंडार केवल 140 साल तक चलेगा। एक और मूल्यवान स्रोतटंगस्टन एक स्क्रैप धातु पुनर्चक्रण है।

मुख्य विशेषताएं

टंगस्टन एक रासायनिक तत्व है जिसे संक्रमण धातु के रूप में वर्गीकृत किया गया है। इसका W प्रतीक लैटिन शब्द वोल्फ्रामियम से आया है। आवर्त सारणी में, यह समूह VI में टैंटलम और रेनियम के बीच है।

अपने शुद्धतम रूप में, टंगस्टन एक कठोर सामग्री है जिसका रंग स्टील ग्रे से लेकर सफेद सफेद तक होता है। अशुद्धियों के साथ, धातु भंगुर हो जाती है और इसके साथ काम करना मुश्किल हो जाता है, लेकिन अगर वे अनुपस्थित हैं, तो इसे हैकसॉ से काटा जा सकता है। इसके अलावा, इसे जाली, लुढ़का और खींचा जा सकता है।

टंगस्टन एक रासायनिक तत्व है जिसका गलनांक सभी धातुओं (3422 डिग्री सेल्सियस) में सबसे अधिक होता है। इसका वाष्प दाब भी सबसे कम होता है। इसमें T> 1650 °C पर उच्चतम तन्यता ताकत भी है। तत्व जंग के लिए बेहद प्रतिरोधी है और केवल खनिज एसिड द्वारा थोड़ा सा हमला किया जाता है। हवा के संपर्क में, धातु की सतह पर एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत बन जाती है, लेकिन उच्च तापमान पर टंगस्टन पूरी तरह से ऑक्सीकृत हो जाता है। जब इसे स्टील में थोड़ी मात्रा में मिलाया जाता है, तो इसकी कठोरता नाटकीय रूप से बढ़ जाती है।

आइसोटोप

प्रकृति में, टंगस्टन पांच रेडियोधर्मी समस्थानिकों से बना होता है, लेकिन उनका आधा जीवन इतना लंबा होता है कि उन्हें स्थिर माना जा सकता है। ये सभी अल्फा कणों (हीलियम -4 नाभिक के अनुरूप) के उत्सर्जन के साथ हेफ़नियम -72 में क्षय हो जाते हैं। अल्फा क्षय केवल ¹⁸⁰W में देखा जाता है, इनमें से सबसे हल्का और दुर्लभसमस्थानिक औसतन, प्रति वर्ष 1 ग्राम प्राकृतिक टंगस्टन में दो अल्फा क्षय होते हैं ¹⁸⁰W.

इसके अलावा, टंगस्टन के 27 कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिकों का वर्णन किया गया है। इनमें से सबसे स्थिर है ¹⁸¹W 121.2 दिनों के आधे जीवन के साथ, ¹⁸⁵W (75.1 दिन), ¹⁸⁸ डब्ल्यू (69, 4 दिन) और ¹⁷⁸डब्ल्यू (21, 6 दिन)। अन्य सभी कृत्रिम समस्थानिकों का आधा जीवन एक दिन से भी कम होता है, और उनमें से अधिकांश 8 मिनट से भी कम समय के होते हैं। टंगस्टन में चार "मेटास्टेबल" अवस्थाएँ भी होती हैं, जिनमें से सबसे स्थिर ^179mW (6.4 मिनट) है।

कनेक्शन

रासायनिक यौगिकों में, टंगस्टन ऑक्सीकरण अवस्था +2 से +6 में बदल जाती है, जिसमें से +6 सबसे आम है। तत्व आम तौर पर पीले ट्रायऑक्साइड (WO₃) बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ बंध जाता है, जो जलीय क्षारीय समाधानों में टंगस्टेट आयनों (WO_{4) के रूप में घुल जाता है। 2−}).

आवेदन

क्योंकि टंगस्टन का गलनांक बहुत अधिक होता है और यह तन्य है (तार में खींचा जा सकता है), यह व्यापक रूप से गरमागरम लैंप और वैक्यूम लैंप के फिलामेंट के साथ-साथ इलेक्ट्रिक भट्टियों के हीटिंग तत्वों में भी उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, सामग्री चरम स्थितियों का सामना करती है। इसके ज्ञात अनुप्रयोगों में से एक गैस-परिरक्षित टंगस्टन आर्क वेल्डिंग है।

असाधारण रूप से कठोर, टंगस्टन भारी हथियार मिश्र धातुओं के लिए एक आदर्श घटक है। केटलबेल में उच्च घनत्व का उपयोग किया जाता है,नौकाओं के साथ-साथ डार्ट्स (80-97%) के लिए काउंटरवेट और गिट्टी कील्स। हाई स्पीड स्टील, जो कार्बन स्टील की तुलना में अधिक गति से सामग्री को काट सकता है, में इस पदार्थ का 18% तक होता है। टर्बाइन ब्लेड्स, वियर पार्ट्स और कोटिंग्स टंगस्टन युक्त "सुपरऑलॉयज" का उपयोग करते हैं। ये गर्मी प्रतिरोधी, अत्यधिक प्रतिरोधी मिश्र धातु हैं जो ऊंचे तापमान पर काम करते हैं।

रासायनिक तत्व का थर्मल विस्तार बोरोसिलिकेट ग्लास के समान होता है, इसलिए इसका उपयोग ग्लास-टू-मेटल सील बनाने के लिए किया जाता है। टंगस्टन युक्त कंपोजिट गोलियों और शॉट में लेड के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प हैं। निकल, लोहा या कोबाल्ट के साथ मिश्र धातुओं में, प्रभाव प्रक्षेप्य इससे बनाए जाते हैं। गोली की तरह इसकी गतिज ऊर्जा का उपयोग किसी लक्ष्य पर प्रहार करने के लिए किया जाता है। एकीकृत परिपथों में, ट्रांजिस्टर से कनेक्शन बनाने के लिए टंगस्टन का उपयोग किया जाता है। कुछ प्रकार के वाद्य यंत्रों के तार टंगस्टन के तार से बनाए जाते हैं।

कनेक्शन का उपयोग करना

टंगस्टन कार्बाइड की असाधारण कठोरता (W₂C, WC) इसे मिलिंग और टर्निंग टूल्स के लिए सबसे आम सामग्री बनाती है। यह धातुकर्म, खनन, तेल और निर्माण उद्योगों में लागू होता है। टंगस्टन कार्बाइड का उपयोग गहने बनाने में भी किया जाता है क्योंकि यह हाइपोएलर्जेनिक है और इसकी चमक खोने की प्रवृत्ति नहीं है।

ग्लेज़ इसके ऑक्साइड्स से बनता है। टंगस्टन "कांस्य" (जिसे ऑक्साइड के रंग के कारण कहा जाता है) का उपयोग पेंट में किया जाता है। फ्लोरोसेंट में मैग्नीशियम और कैल्शियम टंगस्टेट का उपयोग किया जाता हैदीपक। क्रिस्टलीय टंगस्टेट परमाणु चिकित्सा और भौतिकी में जगमगाहट डिटेक्टर के रूप में कार्य करता है। नमक का उपयोग रासायनिक और चमड़ा उद्योगों में किया जाता है। टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड एक उच्च तापमान ग्रीस है जो 500 डिग्री सेल्सियस का सामना कर सकता है। टंगस्टन युक्त कुछ यौगिकों का उपयोग रसायन विज्ञान में उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।