Tungsten - apa itu? Keadaan oksidasi tungsten. Aplikasi dari tungsten

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 05:30

Tungsten adalah unsur kimia dengan nomor atom 74. Logam berat dari baja abu-abu hingga putih ini sangat tahan lama, yang membuatnya tak tergantikan dalam banyak kasus. Titik lelehnya lebih tinggi daripada logam lainnya, dan oleh karena itu digunakan sebagai filamen pada lampu pijar dan elemen pemanas dalam tungku listrik (misalnya, paduan zirkonium-tungsten). Kimia elemen memungkinkan untuk digunakan sebagai katalis. Kekerasannya yang luar biasa membuatnya cocok untuk digunakan dalam "baja kecepatan tinggi" yang memungkinkan material dipotong pada kecepatan yang lebih tinggi daripada baja karbon dan pada paduan suhu tinggi. Tungsten carbide, senyawa unsur dengan karbon, adalah salah satu zat terkeras yang diketahui dan digunakan untuk membuat alat penggilingan dan pembubutan. Kalsium dan magnesium tungstat banyak digunakan dalam lampu neon, dan tungsten oksida banyak digunakan dalam cat dan glasir keramik.

Riwayat penemuan

Keberadaan unsur kimia ini pertama kali disarankan pada tahun 1779 oleh Peter Woolf, ketika ia menyelidiki mineral wolframite dan menemukankesimpulan bahwa itu harus mengandung zat baru. Pada tahun 1781, Carl Wilhelm Scheele menetapkan bahwa asam baru dapat diperoleh dari tungstenit. Scheele dan Thorburn Bergman mengusulkan untuk mempertimbangkan kemungkinan memperoleh logam baru dengan mereduksi asam ini, yang disebut asam tungstenat. Pada tahun 1783, dua bersaudara, José dan Fausto Elguiar, menemukan asam dalam wolframite yang identik dengan asam tungstenat. Pada tahun yang sama, saudara-saudara berhasil mengisolasi tungsten darinya menggunakan arang.

Selama Perang Dunia Kedua, unsur kimia ini memainkan peran besar. Ketahanan logam terhadap suhu tinggi, serta kekuatan paduannya yang ekstrem, menjadikan tungsten sebagai bahan baku terpenting untuk industri militer. Para pihak yang berperang menekan Portugal sebagai sumber utama wolframite di Eropa.

Berada di alam

Di alam, unsur ini terdapat pada wolframite (FeWO₄/MnWO₄), scheelite (CaWO_{4), ferberite dan hübnerite. Deposito penting mineral ini ditemukan di Amerika Serikat di California dan Colorado, di Bolivia, Cina, Korea Selatan, Rusia dan Portugal. Sekitar 75% dari produksi tungsten dunia terkonsentrasi di Cina. Logam diperoleh dengan mereduksi oksidanya dengan hidrogen atau karbon.}

Cadangan dunia diperkirakan mencapai 7 juta ton, dengan asumsi 30% di antaranya adalah endapan wolframite dan 70% scheelite. Saat ini, pembangunan mereka tidak layak secara ekonomi. Pada tingkat konsumsi saat ini, cadangan ini hanya akan bertahan selama 140 tahun. Sumber lain yang berhargatungsten adalah daur ulang besi tua.

Fitur Utama

Tungsten adalah unsur kimia yang tergolong logam transisi. Simbol W-nya berasal dari kata Latin wolframium. Dalam tabel periodik, ia berada di golongan VI antara tantalum dan renium.

Dalam bentuknya yang paling murni, tungsten adalah bahan keras yang warnanya berkisar dari abu-abu baja hingga putih timah. Dengan kotoran, logam menjadi rapuh dan sulit untuk dikerjakan, tetapi jika tidak ada, maka dapat dipotong dengan gergaji besi. Selain itu, dapat ditempa, digulung dan digambar.

Tungsten adalah unsur kimia yang titik lelehnya paling tinggi di antara semua logam (3422 °C). Ini juga memiliki tekanan uap terendah. Ia juga memiliki kekuatan tarik tertinggi pada T> 1650 °C. Unsur ini sangat tahan terhadap korosi dan hanya sedikit diserang oleh asam mineral. Setelah kontak dengan udara, lapisan oksida pelindung terbentuk pada permukaan logam, tetapi tungsten sepenuhnya teroksidasi pada suhu tinggi. Ketika ditambahkan dalam jumlah kecil ke baja, kekerasannya meningkat secara dramatis.

Isotop

Di alam, tungsten terdiri dari lima isotop radioaktif, tetapi memiliki waktu paruh yang panjang sehingga dapat dianggap stabil. Semuanya meluruh menjadi hafnium-72 dengan emisi partikel alfa (sesuai dengan inti helium-4). Peluruhan alfa hanya diamati di ¹⁸⁰W, yang paling ringan dan paling langka dari iniisotop. Rata-rata, dua peluruhan alfa terjadi pada 1 g tungsten alami per tahun ¹⁸⁰W.

Selain itu, 27 isotop radioaktif buatan tungsten telah dijelaskan. Yang paling stabil adalah ¹⁸¹W dengan waktu paruh 121,2 hari, ¹⁸⁵W (75,1 hari), ¹⁸⁸ W (69, 4 hari) dan ¹⁷⁸W (21, 6 hari). Semua isotop buatan lainnya memiliki waktu paruh kurang dari satu hari, dan kebanyakan dari mereka kurang dari 8 menit. Tungsten juga memiliki empat status "metastabil", yang paling stabil adalah ^179mW (6,4 menit).

Koneksi

Dalam senyawa kimia, keadaan oksidasi tungsten berubah dari +2 menjadi +6, di mana +6 adalah yang paling umum. Unsur tersebut biasanya berikatan dengan oksigen untuk membentuk trioksida kuning (WO₃), yang larut dalam larutan basa berair sebagai ion tungstat (WO₄₂₋).

Aplikasi

Karena tungsten memiliki titik leleh yang sangat tinggi dan ulet (dapat ditarik menjadi kawat), tungsten banyak digunakan sebagai filamen lampu pijar dan lampu vakum, serta elemen pemanas tungku listrik. Selain itu, bahannya tahan terhadap kondisi ekstrem. Salah satu aplikasinya yang terkenal adalah pengelasan busur tungsten berpelindung gas.

Sangat keras, tungsten adalah komponen ideal untuk paduan senjata berat. Kepadatan tinggi digunakan dalam kettlebell,penyeimbang dan lunas pemberat untuk kapal pesiar, serta anak panah (80-97%). Baja berkecepatan tinggi, yang dapat memotong material dengan kecepatan lebih tinggi daripada baja karbon, mengandung hingga 18% zat ini. Bilah turbin, suku cadang aus, dan pelapis menggunakan "superalloy" yang mengandung tungsten. Ini adalah paduan tahan panas dan sangat tahan yang berfungsi pada suhu tinggi.

Ekspansi termal elemen kimia mirip dengan kaca borosilikat, sehingga digunakan untuk membuat segel kaca-ke-logam. Komposit yang mengandung tungsten adalah pengganti yang sangat baik untuk timbal dalam peluru dan tembakan. Dalam paduan dengan nikel, besi atau kob alt, proyektil tumbukan dibuat darinya. Seperti peluru, energi kinetiknya digunakan untuk mengenai sasaran. Dalam sirkuit terpadu, tungsten digunakan untuk membuat koneksi ke transistor. Beberapa jenis alat musik senar terbuat dari kawat tungsten.

Menggunakan koneksi

Kekerasan tungsten karbida yang luar biasa (W₂C, WC) menjadikannya bahan yang paling umum untuk perkakas penggilingan dan pembubutan. Ini diterapkan dalam industri metalurgi, pertambangan, minyak dan konstruksi. Tungsten carbide juga digunakan dalam pembuatan perhiasan karena bersifat hipoalergenik dan tidak cenderung kehilangan kilaunya.

Glaze terbuat dari oksidanya. Tungsten "perunggu" (disebut demikian karena warna oksidanya) digunakan dalam cat. Magnesium dan kalsium tungstat digunakan dalam fluorescentlampu. Tungstate kristal berfungsi sebagai detektor kilau dalam kedokteran nuklir dan fisika. Garam digunakan dalam industri kimia dan kulit. Tungsten disulfide adalah gemuk suhu tinggi yang dapat menahan 500 ° C. Beberapa senyawa yang mengandung tungsten digunakan dalam kimia sebagai katalis.