Tungsten

Tungsten, ₇₄W ⓘ

Tungsten
Telaffuz	/ˈtʌŋstən/ (TUNG-stən)
Alternatif isim	wolfram, telaffuz edilir: /ˈwʊlfrəm/ (WUUL-frəm)
Görünüş	grimsi beyaz, parlak
Standart atom ağırlığı Ar°(W)	183.84±0.01 183,84±0,01 (kısaltılmış)
Periyodik tabloda tungsten
Hidrojen Helyum Lityum Berilyum Bor Karbon Azot Oksijen Flor Neon Sodyum Magnezyum Alüminyum Silikon Fosfor Sülfür Klor Argon Potasyum Kalsiyum Skandiyum Titanyum Vanadyum Krom Manganez Demir Kobalt Nikel Bakır Çinko Galyum Germanyum Arsenik Selenyum Brom Kripton Rubidyum Stronsiyum İtriyum Zirkonyum Niyobyum Molibden Teknesyum Rutenyum Rodyum Paladyum Gümüş Kadmiyum İndiyum Kalay Antimon Tellür İyot Xenon Sezyum Baryum Lanthanum Seryum Praseodimyum Neodimyum Promethium Samaryum Europium Gadolinyum Terbiyum Disprosiyum Holmiyum Erbiyum Thulium Ytterbium Lutesyum Hafniyum Tantal Tungsten Renyum Osmiyum İridyum Platin Altın Cıva (element) Talyum Kurşun Bizmut Polonyum Astatin Radon Francium Radyum Actinium Toryum Protaktinyum Uranyum Neptünyum Plütonyum Americium Curium Berkelium Kaliforniyum Einsteinium Fermiyum Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonyum Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Mo ↑ W ↓ Sg tantal ← Tungsten → renyum
Atom numarası (Z)	74
Grup	Grup 6
Dönem	dönem 6
Blok	d-blok
Elektron konfigürasyonu	[[[Ksenon|Xe]]] 4f14 5d4 6s2
Kabuk başına elektron	2, 8, 18, 32, 12, 2
Fiziksel özellikler
STP'de Faz	katı
Erime noktası	3695 K (3422 °C, 6192 °F)
Kaynama noktası	6203 K (5930 °C, 10706 °F)
Yoğunluk (r.t.'ye yakın)	19,25 g/cm3
sıvı olduğunda (m.p.'de)	17,6 g/cm3
Füzyon ısısı	52,31 kJ/mol
Buharlaşma ısısı	774 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	24,27 J/(mol-K)
Buhar basıncı P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T'de (K) 3477 3773 4137 4579 5127 5823
Atomik özellikler
Oksidasyon durumları	-4, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 (hafif asidik bir oksit)
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 2.36
İyonlaşma enerjileri	1: 770 kJ/mol 2.: 1700 kJ/mol
Atomik yarıçap	ampi̇ri̇k: 139 pm
Kovalent yarıçap	162±7 pm
Tungsten spektral çizgileri
Diğer özellikler
Doğal oluşum	ilkel
Kristal yapı	gövde merkezli kübik (bcc)
Ses hızı ince çubuk	4620 m/s (r.t.'de) (tavlanmış)
Termal genleşme	4,5 µm/(m⋅K) (25 °C'de)
Termal iletkenlik	173 W/(m⋅K)
Elektriksel direnç	52,8 nΩ⋅m (20 °C'de)
Manyetik sıralama	paramanyetik
Molar manyetik duyarlılık	+59,0×10-6 cm3/mol (298 K)
Young modülü	411 GPa
Kayma modülü	161 GPa
Yığın modülü	310 GPa
Poisson oranı	0.28
Mohs sertliği	7.5
Vickers sertliği	3430-4600 MPa
Brinell sertliği	2000-4000 MPa
CAS Numarası	7440-33-7
Tarih
Keşif ve ilk izolasyon	Juan José Elhuyar ve Fausto Elhuyar (1783)
İsimlendiren	Torbern Bergman (1781)
Sembol	"W": Wolfram'dan, aslen Orta Yüksek Almanca wolf-rahm 'kurt köpüğü', wolframit mineralini tanımlar
Tungsten'in ana izotopları
İzotop Bolluk Yarılanma ömrü (t1/2) Çürüme modu Ürün 180W 0.12% 1.8×1018 y α 176Hf 181W syn 121.2 d ε 181Ta 182W 26.50% kararlı 183W 14.31% kararlı 184W 30.64% kararlı 185W syn 75.1 d β− 185Re 186W 28.43% kararlı

Tungsten veya wolfram, W sembolüne ve 74 atom numarasına sahip kimyasal bir elementtir. Tungsten, Dünya'da doğal olarak neredeyse yalnızca diğer elementlerle bileşikler halinde bulunan nadir bir metaldir. Yeni bir element olarak 1781 yılında tanımlanmış ve ilk kez 1783 yılında metal olarak izole edilmiştir. Önemli cevherleri arasında şelit ve volframit yer alır ve sonuncusu elemente alternatif adını verir. ⓘ

Serbest element sağlamlığıyla, özellikle de 3.410 °C'de (6.170 °F; 3.683 K) eriyen karbon (normal basınçta süblimleşen) hariç bilinen tüm elementler arasında en yüksek erime noktasına sahip olmasıyla dikkat çekicidir. Aynı zamanda 5.930 °C (10.706 °F; 6.203 K) ile en yüksek kaynama noktasına sahiptir. Yoğunluğu santimetre küp başına 19,30 gramdır (0,697 lb/cu in), uranyum ve altın ile karşılaştırılabilir ve kurşundan çok daha yüksektir (yaklaşık 1,7 kat). Polikristalin tungsten doğası gereği kırılgan ve sert bir malzemedir (standart koşullar altında, birleştirilmediğinde), bu da çalışmayı zorlaştırır. Bununla birlikte, saf tek kristalli tungsten daha sünektir ve sert çelik bir demir testeresi ile kesilebilir. ⓘ

Tungsten, akkor ampul filamentleri, X-ışını tüpleri, gaz tungsten ark kaynağı elektrotları, süper alaşımlar ve radyasyon kalkanı dahil olmak üzere çok sayıda uygulamaya sahip birçok alaşımda bulunur. Tungsten'in sertliği ve yüksek yoğunluğu, onu delici mermilerdeki askeri uygulamalar için uygun hale getirir. Tungsten bileşikleri genellikle endüstriyel katalizör olarak kullanılır. ⓘ

Tungsten, biyomoleküllerde oluştuğu bilinen üçüncü geçiş serisindeki tek metaldir ve birkaç bakteri ve arkea türünde bulunur. Bununla birlikte, tungsten molibden ve bakır metabolizmasına müdahale eder ve hayvan yaşamının çoğu biçimi için biraz toksiktir. ⓘ

Tungsten (W) ⓘ
H Periyodik tablo 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   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og     La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Temel özellikleri
Atom numarası	74 Kimyasal_seri=Geçiş metalleri
Element serisi	{{{Kimyasal_seri}}}
Grup, periyot, blok	6, 6, d
Görünüş	Parlak grimsi beyaz
Kütle numarası	183.84(3) g/mol
Elektron dizilimi	Xe 4f14 5d4 6s2
Enerji seviyesi başına Elektronlar	2, 8, 18, 32, 12, 2
CAS kayıt numarası	{{{CAS_kayıt_numarası}}}
Fiziksel Özellikleri
Maddenin hâli	katı
Yoğunluk	19.25 g/cm³
Sıvı hâldeki yoğunluğu	17.6 g/cm³
Ergime noktası	3683 °K 3410 °C
Kaynama noktası	5828.15 °K 5555 °C
Ergime ısısı	52.31 kJ/mol
Buharlaşma ısısı	806.7 kJ/mol
Isı kapasitesi	24.27 J/(mol·K)
Atom özellikleri
Kristal yapısı	Kübik
Yükseltgenme seviyeleri	(6+), (5+), (4+), (3+), (2+)
Elektronegatifliği	2.36 Pauling ölçeği
İyonlaşma enerjisi	770 kJ/mol
Atom yarıçapı	135 pm
Atom yarıçapı (hes.)	193 pm
Kovalent yarıçapı	146 pm
Van der Waals yarıçapı	? pm
Diğer özellikleri
Elektrik direnci	52.8 nΩ·m (20°C'de)
Isıl iletkenlik	173 W/(m·K)
Isıl genleşme	4.5 µm/(m·K) (25°C'de)
Ses hızı	4620 m/s (20 °C'de)
Mohs sertliği	7,5
Vickers sertliği	3430 MPa
Brinell sertliği	2570 MPa

Adı İsveççe, Danca ve Norveççedeki anlamı ağır taş olan 'tungsten' kelime grubundan gelse de bu üç ülkede bu element için 'Volfram' kullanılır. Volfram elektronik uygulamalarda kullanılır. ⓘ

Ayrıca tungsten maddesi vanadyum dioksit ile birleşerek evimizde bulunan güneşin sıcaklığını hissetmemizi azaltan cam içindeki ince filmdir. ⓘ

Özellikler

Fiziksel özellikler

Ham haliyle tungsten, genellikle kırılgan ve işlenmesi zor olan sert çelik grisi bir metaldir. Çok saf hale getirilirse, tungsten sertliğini korur (birçok çeliğinkini aşar) ve kolayca işlenebilecek kadar dövülebilir hale gelir. Dövme, çekme veya ekstrüzyon yoluyla işlenebilir ancak daha yaygın olarak sinterleme yoluyla şekillendirilir. ⓘ

Saf haldeki tüm metaller arasında tungsten en yüksek erime noktasına (3.422 °C, 6.192 °F), en düşük buhar basıncına (1.650 °C, 3.000 °F üzerindeki sıcaklıklarda) ve en yüksek gerilme mukavemetine sahiptir. Karbon, tungstenden daha yüksek sıcaklıklarda katı halde kalmasına rağmen, atmosferik basınçta erimek yerine süblimleşir, bu nedenle erime noktası yoktur. Tungsten, saf metaller arasında en düşük termal genleşme katsayısına sahiptir. Tungsten'in düşük termal genleşmesi, yüksek erime noktası ve gerilme mukavemeti, 5d elektronları tarafından tungsten atomları arasında oluşturulan güçlü metalik bağlardan kaynaklanır. Küçük miktarlarda tungstenin çelikle alaşımlanması tokluğunu büyük ölçüde artırır. ⓘ

Tungsten iki ana kristal formunda bulunur: α ve β. İlki gövde merkezli kübik bir yapıya sahiptir ve daha kararlı formdur. β fazının yapısı A15 kübik olarak adlandırılır; metastabildir, ancak denge dışı sentez veya safsızlıklar tarafından stabilizasyon nedeniyle ortam koşullarında α fazı ile bir arada bulunabilir. İzometrik taneler halinde kristalleşen α fazının aksine, β formu sütunlu bir alışkanlık sergiler. α fazı, elektriksel özdirencin üçte birine ve β fazına göre çok daha düşük bir süperiletken geçiş sıcaklığı TC'ye sahiptir: yaklaşık 0,015 K vs. 1-4 K; iki fazın karıştırılması ara TC değerlerinin elde edilmesini sağlar. TC değeri tungstenin başka bir metalle alaşımlanmasıyla da yükseltilebilir (örneğin W-Tc için 7,9 K). Bu tür tungsten alaşımları bazen düşük sıcaklıklı süper iletken devrelerde kullanılır. ⓘ

İzotoplar

Doğal olarak oluşan tungsten dört kararlı izotoptan (¹⁸²W, ¹⁸³W, ¹⁸⁴W ve ¹⁸⁶W) ve çok uzun ömürlü bir radyoizotoptan (¹⁸⁰W) oluşur. Teorik olarak, beşi de alfa emisyonu yoluyla element 72 (hafniyum) izotoplarına bozunabilir, ancak sadece ¹⁸⁰W'nin (1.8±0.2)×10¹⁸ yıllık bir yarı ömürle bunu yaptığı gözlemlenmiştir; ortalama olarak, bu, yılda bir gram doğal tungsten başına ¹⁸⁰W'nin yaklaşık iki alfa bozunmasına neden olur. Bu oran, kilogram başına kabaca 63 mikro-bekquerel'lik bir spesifik aktiviteye eşdeğerdir. Bu bozunma oranı, aynı şekilde az miktarda uzun ömürlü radyoaktif izotoplar içeren yeryüzünde bulunan karbon veya potasyumda gözlemlenenden büyüklük sırasına göre daha düşüktür. Bizmutun uzun süre radyoaktif olmadığı düşünülmüştür, ancak ²⁰⁹
Bi (en uzun ömürlü izotopu) aslında 2,01×10¹⁹ yıllık bir yarı ömürle veya ¹⁸⁰'den yaklaşık 10 kat daha yavaş bozunur.
W. Ancak, doğal olarak oluşan Bizmut'un %100 ²⁰⁹ olması nedeniyle
Bi, özgül aktivitesi aslında kilogram başına 3 mili-bekquerel ile doğal tungstenden daha yüksektir. Doğal olarak oluşan diğer tungsten izotoplarının bozunduğu gözlemlenmemiştir, bu da yarı ömürlerini en az 4 × 10²¹ yıl olarak kısıtlamaktadır - eğer bozunurlarsa. ⓘ

Tungstenin 30 yapay radyoizotopu daha karakterize edilmiştir; bunların en kararlıları 121,2 günlük yarı ömre sahip ¹⁸¹W, 75,1 günlük yarı ömre sahip ¹⁸⁵W, 69,4 günlük yarı ömre sahip ¹⁸⁸W, 21,6 günlük yarı ömre sahip ¹⁷⁸W ve 23,72 saatlik yarı ömre sahip ¹⁸⁷W'dir. Kalan radyoaktif izotopların tümünün yarı ömrü 3 saatten azdır ve bunların çoğunun yarı ömrü 8 dakikanın altındadır. Tungsten ayrıca en kararlısı ^179mW (t_1/2 6,4 dakika) olmak üzere 11 meta duruma sahiptir. ⓘ

Kimyasal özellikler

Tungsten çoğunlukla reaktif olmayan bir elementtir: su ile reaksiyona girmez, çoğu asit ve bazın saldırısına karşı bağışıktır ve oda sıcaklığında oksijen veya hava ile reaksiyona girmez. Yüksek sıcaklıklarda (yani kızgınken) oksijenle reaksiyona girerek trioksit bileşiği tungsten(VI), WO₃ oluşturur. Bununla birlikte, renksiz bir gaz olan tungsten(VI) florür (WF₆) oluşturmak için oda sıcaklığında doğrudan flor (F₂) ile reaksiyona girecektir. Yaklaşık 250 °C'de klor veya brom ile reaksiyona girer ve bazı sıcak koşullar altında iyot ile reaksiyona girer. İnce bölünmüş tungsten piroforiktir. ⓘ

Tungsten'in en yaygın biçimsel oksidasyon durumu +6'dır, ancak -2'den +6'ya kadar tüm oksidasyon durumlarını sergiler. Tungsten tipik olarak oksijenle birleşerek sarı tungstik oksit WO₃ oluşturur ve bu oksit sulu alkali çözeltilerde çözünerek tungstat iyonları WO2- oluşturur.
₄. ⓘ

Tungsten karbürler (W₂C ve WC) toz halindeki tungstenin karbon ile ısıtılmasıyla üretilir. W₂C kimyasal saldırılara karşı dirençlidir, ancak tungsten hekzaklorür (WCl₆) oluşturmak için klor ile güçlü bir şekilde reaksiyona girer. ⓘ

Sulu çözeltide, tungstat nötr ve asidik koşullar altında heteropoli asitleri ve polioksometalat anyonlarını verir. Tungstat aşamalı olarak asitle muamele edildiğinde, ilk olarak çözünebilir, metastabil "paratungstat A" anyonunu verir, W
₇O6-
₂₄, zamanla daha az çözünür olan "paratungstat B" anyonuna dönüşür, H
₂W
₁₂O10-
₄₂. Daha fazla asitlendirme, çok çözünür metatungstat anyonu olan H
₂W
₁₂O6-
₄₀, ardından dengeye ulaşılır. Metatungstat iyonu, Keggin anyonu olarak bilinen on iki tungsten-oksijen oktahedradan oluşan simetrik bir küme olarak bulunur. Diğer birçok polioksometalat anyonu metastabil türler olarak mevcuttur. Metatungstattaki iki merkezi hidrojenin yerine fosfor gibi farklı bir atomun dahil edilmesi, fosfotungstik asit H₃PW₁₂O₄₀ gibi çok çeşitli heteropoli asitler üretir. ⓘ

Tungsten trioksit alkali metallerle interkalasyon bileşikleri oluşturabilir. Bunlar bronz olarak bilinir; bir örnek sodyum tungsten bronzudur. ⓘ

Gaz halinde, tungsten iki atomlu W₂ türünü oluşturur. Bu moleküller, tungsten atomları arasında altılı bir bağa sahiptir - kararlı atomlar arasında bilinen en yüksek bağ düzeni. ⓘ

Tarih

1781 yılında Carl Wilhelm Scheele, şelitten (o zamanlar tungsten olarak adlandırılıyordu) yeni bir asit olan tungstik asit yapılabileceğini keşfetti. Scheele ve Torbern Bergman, bu asidi indirgeyerek yeni bir metal elde etmenin mümkün olabileceğini öne sürdüler. 1783'te José ve Fausto Elhuyar, tungstik asitle aynı olan volframitten yapılmış bir asit buldular. Aynı yılın ilerleyen günlerinde, İspanya'nın Bergara kasabasındaki Kraliyet Bask Derneği'nde, kardeşler bu asidi kömürle indirgeyerek tungsteni izole etmeyi başardılar ve elementin keşfiyle anıldılar ("wolfram" veya "volfram" olarak adlandırdılar). ⓘ

Volframın stratejik değeri 20. yüzyılın başlarında fark edildi. İngiliz yetkililer 1912 yılında Carrock madenini Almanlara ait Cumbrian Madencilik Şirketi'nden kurtarmak ve I. Dünya Savaşı sırasında Almanların başka yerlere erişimini kısıtlamak için harekete geçti. İkinci Dünya Savaşı'nda tungsten arka plandaki siyasi ilişkilerde daha önemli bir rol oynadı. Elementin Avrupa'daki ana kaynağı olan Portekiz, Panasqueira'daki volframit cevheri yatakları nedeniyle her iki tarafın da baskısı altındaydı. Tungsten'in yüksek sıcaklıklara dayanıklılık, sertlik ve yoğunluk gibi arzu edilen özellikleri ve alaşımları güçlendirmesi, onu hem silah ve teçhizatın bir bileşeni olarak hem de üretimde, örneğin çeliği işlemek için tungsten karbür kesici takımlarda kullanılan silah endüstrisi için önemli bir hammadde haline getirdi. Artık tungsten uçak ve motor sporları balast ağırlıkları, dart, titreşim önleyici takımlar ve spor ekipmanları gibi daha birçok uygulamada kullanılmaktadır. ⓘ

Tungsten, patent işlemlerine konu olması bakımından elementler arasında benzersizdir. 1928 yılında bir ABD mahkemesi General Electric'in patent alma girişimini reddederek 1913 yılında William D. Coolidge'e verilen 1,082,933 numaralı ABD Patentini iptal etmiştir. ⓘ

Etimoloji

"Tungsten" adı (İsveççe'de "ağır taş" anlamına gelir) İngilizce, Fransızca ve diğer birçok dilde elementin adı olarak kullanılır, ancak İskandinav ülkelerinde kullanılmaz. "Tungsten" İsveççe'de şelit mineralinin eski adıydı. "Wolfram" (veya "volfram") çoğu Avrupa (özellikle Cermen, İspanyol ve Slav) dilinde kullanılır ve W kimyasal sembolünün kökeni olan wolframit mineralinden türetilmiştir. "Wolframit" adı, 1747'de Johan Gottschalk Wallerius tarafından tungstene verilen isim olan Almanca "wolf rahm "dan ("kurt isi" veya "kurt kremi") türetilmiştir. Bu da, Georg Agricola'nın 1546'da element için kullandığı Latince "lupi spuma" isminden türemiştir ve İngilizceye "kurt köpüğü" olarak çevrilir ve çıkarılması sırasında mineral tarafından tüketilen büyük miktarda kalaya bir kurt gibi yutuyormuş gibi bir göndermedir. Bu adlandırma, Cevher Dağları'ndaki madencilerin, o zamanlar bilinen değerli metalleri içeriyormuş gibi "görünen" ancak içermeyen bazı minerallerin bir şekilde "büyülü" olduğuna dair batıl inançları nedeniyle çeşitli minerallere verdikleri "renkli" isimler geleneğini takip eder. Kobalt (ç.n. Kobold), pitchblende (ç.n. Almanca "kör etmek" veya "aldatmak" anlamına gelen "blenden") ve nikel (ç.n. "Old Nick") isimlerini aynı madenci deyiminden almıştır. ⓘ

Oluşum

Wolframit minerali, cm cinsinden ölçekli ⓘ

Tungsten esas olarak volframit ve şelit minerallerinde bulunur. Wolframit, ferberit (FeWO₄) ve hübnerit (MnWO₄) minerallerinin katı bir çözeltisi olan demir-manganez tungstat (Fe,Mn)WO₄ iken, şelit kalsiyum tungstattır (CaWO₄). Diğer tungsten mineralleri, bolluk seviyelerine göre orta ila çok nadir arasında değişir ve neredeyse hiç ekonomik değere sahip değildir. ⓘ

Kimyasal bileşikler

W₆Cl₁₈'in ("tungsten triklorür") yapısı ⓘ

Tungsten, -II ila VI arasındaki oksidasyon durumlarında kimyasal bileşikler oluşturur. Daha yüksek oksidasyon durumları, her zaman oksitler olarak, karasal oluşumu ve biyolojik rolleri ile ilgilidir, orta seviye oksidasyon durumları genellikle metal kümeleri ile ilişkilidir ve çok düşük oksidasyon durumları tipik olarak CO kompleksleri ile ilişkilidir. Tungsten ve molibdenin kimyaları birbirlerine güçlü benzerlikler göstermenin yanı sıra daha hafif olan krom ile de zıtlıklar göstermektedir. Örneğin, tungsten(III)'ün göreceli nadirliği, krom(III) bileşiklerinin yaygınlığı ile tezat oluşturmaktadır. En yüksek oksidasyon durumu tungsten(VI) oksitte (WO₃) görülür. Tungsten(VI) oksit sulu bazda çözünür ve tungstat (WO₄2-) oluşturur. Bu oksianyon düşük pH değerlerinde yoğunlaşarak polioksotungstat oluşturur. ⓘ

Tungsten'in geniş oksidasyon durumları yelpazesi, çeşitli klorürlerine de yansır:

• Heksamer W₆Cl₁₂ olarak bulunan Tungsten(II) klorür
• W₆Cl₁₈ hekzamer olarak bulunan Tungsten(III) klorür
• Tungsten(IV) klorür, WCl₄, polimerik bir yapıya sahip siyah bir katıdır.
• Tungsten (V) klorür WCl₅, dimerik bir yapıya sahip siyah bir katıdır.
• Tungsten (VI) klorür WCl₆, MoCl₆'nın kararsızlığı ile tezat oluşturur. ⓘ

Organotungsten bileşikleri çok sayıdadır ve aynı zamanda bir dizi oksidasyon durumunu kapsar. Dikkate değer örnekler arasında trigonal prizmatik W(CH₃)₆ ve oktahedral W(CO)₆ bulunur. ⓘ

Üretim

Ruanda'daki tungsten madenciliği ülke ekonomisinin önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. ⓘ

Dünyadaki tungsten rezervleri 3.200.000 tondur; bunlar çoğunlukla Çin (1.800.000 t), Kanada (290.000 t), Rusya (160.000 t), Vietnam (95.000 t) ve Bolivya'da bulunmaktadır. 2017 yılı itibariyle Çin 79.000, Vietnam 7.200 ve Rusya 3.100 ton ile önde gelen tedarikçilerdir. Kanada, tek tungsten madeninin kapanması nedeniyle 2015'in sonlarında üretimi durdurmuştu. Vietnam ise 2010'lu yıllarda yurtiçi rafineri faaliyetlerinde gerçekleştirdiği büyük optimizasyon sayesinde üretimini önemli ölçüde arttırarak Rusya ve Bolivya'yı geride bıraktı. ⓘ

Çin sadece üretimde değil, aynı zamanda tungsten ürünlerinin ihracatında ve tüketiminde de dünya lideri olmaya devam etmektedir. Tungsten üretimi, artan talep nedeniyle Çin dışında da giderek artmaktadır. Bu arada, Çin tarafından tedariki, yasadışı madencilik ve madencilik ve arıtma süreçlerinden kaynaklanan aşırı kirlilikle mücadele eden Çin Hükümeti tarafından sıkı bir şekilde düzenlenmektedir. ⓘ

Tungsten, Demokratik Kongo Cumhuriyeti'nde gözlemlenen etik dışı madencilik uygulamaları nedeniyle bir çatışma minerali olarak kabul edilmektedir. ⓘ

Birleşik Krallık'ta Dartmoor'un kenarında Hemerdon Madeni olarak I. ve II. Dünya Savaşı sırasında işletilen büyük bir tungsten cevheri yatağı bulunmaktadır. Tungsten fiyatlarındaki artışların ardından, bu maden 2014 yılında yeniden faaliyete geçti, ancak 2018 yılında faaliyetlerini durdurdu. ⓘ

Tungsten, cevherlerinden birkaç aşamada çıkarılır. Cevher en sonunda tungsten (VI) okside (WO₃) dönüştürülür ve bu oksit hidrojen veya karbon ile ısıtılarak toz tungsten elde edilir. Tungsten'in yüksek erime noktası nedeniyle, tungsten külçeleri dökmek ticari olarak mümkün değildir. Bunun yerine, toz tungsten az miktarda toz nikel veya diğer metallerle karıştırılır ve sinterlenir. Sinterleme işlemi sırasında nikel tungstenin içine yayılarak bir alaşım oluşturur. ⓘ

Tungsten ayrıca WF₆'nın hidrojenle indirgenmesi yoluyla da elde edilebilir:

WF₆ + 3 H₂ → W + 6 HF ⓘ

veya pirolitik ayrışma:

WF₆ → W + 3 F₂ (ΔHr = +) ⓘ

Tungsten bir vadeli işlem sözleşmesi olarak işlem görmez ve Londra Metal Borsası gibi borsalarda takip edilemez. Tungsten endüstrisi genellikle Argus Media veya Metal Bulletin gibi bağımsız fiyatlandırma referanslarını sözleşmeler için temel olarak kullanır. Fiyatlar genellikle tungsten konsantresi veya WO₃ için verilir. ⓘ

Uygulamalar

Bir halojen lambanın içindeki tungsten filamanın yakın çekimi ⓘ

Tungsten karbür takılar ⓘ

Tungsten'in yaklaşık yarısı sert malzemelerin - yani tungsten karbürün - üretimi için tüketilir, geri kalan büyük kullanım ise alaşımlarda ve çeliklerdedir. 10'dan daha azı diğer kimyasal bileşiklerde kullanılır. Volframın yüksek sünek-kırılgan geçiş sıcaklığı nedeniyle, ürünleri geleneksel olarak toz metalurjisi, kıvılcım plazma sinterleme, kimyasal buhar biriktirme, sıcak izostatik presleme ve termoplastik yollarla üretilmektedir. Daha esnek bir üretim alternatifi, bir tür 3D baskı olan ve karmaşık üç boyutlu şekiller oluşturmaya olanak tanıyan seçici lazer eritme yöntemidir. ⓘ

Endüstriyel

Tungsten esas olarak en sert karbürlerden biri olan tungsten karbür (WC) bazlı sert malzemelerin üretiminde kullanılır. WC etkili bir elektrik iletkenidir, ancak W₂C daha az etkilidir. WC, aşınmaya dayanıklı aşındırıcılar ve metal işleme, ağaç işleme, madencilik, petrol ve inşaat endüstrileri tarafından kullanılan bıçaklar, matkaplar, daire testereler, kalıplar, frezeleme ve tornalama aletleri gibi "karbür" kesici takımlar yapmak için kullanılır. Karbür takımlar aslında metalik kobaltın WC parçacıklarını yerinde tutmak için bir bağlayıcı (matris) malzeme görevi gördüğü bir seramik/metal kompozitidir. Bu tür endüstriyel kullanım, mevcut tungsten tüketiminin yaklaşık %60'ını oluşturmaktadır. ⓘ

Kuyumculuk endüstrisi sinterlenmiş tungsten karbür, tungsten karbür/metal kompozitler ve ayrıca metalik tungstenden yüzükler üretmektedir. WC/metal kompozit yüzüklerde metal matris olarak kobalt yerine nikel kullanılır çünkü cilalandığında daha yüksek bir parlaklık alır. Bazen üreticiler veya perakendeciler tungsten karbürü bir metal olarak adlandırır, ancak bu bir seramiktir. Tungsten karbürün sertliği nedeniyle, bu malzemeden yapılan yüzükler aşınmaya karşı son derece dayanıklıdır ve metalik tungstenden yapılan yüzüklere göre daha uzun süre perdahlı bir cilaya sahip olacaktır. Bununla birlikte, tungsten karbür yüzükler kırılgandır ve keskin bir darbe altında çatlayabilir. ⓘ

Alaşımlar

Tungstenin sertliği ve ısı direnci faydalı alaşımlara katkıda bulunabilir. Buna iyi bir örnek, %18'e kadar tungsten içerebilen yüksek hız çeliğidir. Tungsten'in yüksek erime noktası, örneğin UGM-27 Polaris denizaltıdan fırlatılan balistik füze gibi roket nozulları gibi uygulamalar için tungsteni iyi bir malzeme haline getirir. Tungsten alaşımları, havacılık ve otomotiv endüstrileri ve radyasyon kalkanı dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda kullanılır. Hastelloy ve Stellite gibi tungsten içeren süper alaşımlar türbin kanatlarında ve aşınmaya dayanıklı parça ve kaplamalarda kullanılır. ⓘ

Tungsten'in ısı direnci, gümüş veya bakır gibi yüksek iletkenliğe sahip başka bir metalle birleştirildiğinde ark kaynağı uygulamalarında yararlı olmasını sağlar. Gümüş veya bakır gerekli iletkenliği sağlar ve tungsten kaynak çubuğunun ark kaynağı ortamının yüksek sıcaklıklarına dayanmasını sağlar. ⓘ

Kalıcı mıknatıslar

Su verilmiş (martensitik) tungsten çeliği (yaklaşık %5,5 ila %7,0 W ile %0,5 ila %0,7 C), John Hopkinson (1849-1898) tarafından 1886 gibi erken bir tarihte belirtildiği üzere, yüksek remanans ve koersivitesi nedeniyle sert kalıcı mıknatıslar yapmak için kullanılmıştır. Bir metalin veya alaşımın manyetik özellikleri mikro yapıya karşı çok hassastır. Örneğin, tungsten elementi ferromanyetik olmasa da (demir öyledir), çelikte bu oranlarda bulunduğunda, manyetik alan duvar hareketine karşı daha fazla direnç göstermesi nedeniyle ferrit (demir) fazından daha fazla ferromanyetizme sahip olan martensit fazını stabilize eder. ⓘ

Askeri

Ağır alaşımlar oluşturmak için genellikle nikel, demir veya kobalt ile alaşım haline getirilen tungsten, uranyumun radyoaktivitesinin tükenmiş formda bile sorunlu olduğu veya uranyumun ek piroforik özelliklerinin istenmediği uygulamalarda (örneğin, vücut zırhını delmek için tasarlanmış sıradan hafif silah mermilerinde) tükenmiş uranyuma alternatif olarak kinetik enerji delicilerinde kullanılır. Benzer şekilde, tungsten alaşımları da mermilerde, el bombalarında ve füzelerde süpersonik şarapnel oluşturmak için kullanılmıştır. Almanya, İkinci Dünya Savaşı sırasında tungsteni, nispeten küçük kalibreli ve hafif sahra toplarından çok yüksek namlu çıkış hızı ve gelişmiş zırh nüfuzu elde etmek için Gerlich sıkma deliği prensibini kullanan tanksavar silah tasarımları için mermi üretmek için kullandı. Silahlar oldukça etkiliydi ancak kısmen Wolfram Krizi'nin neden olduğu mermi çekirdeğinde kullanılan tungsten sıkıntısı kullanımlarını sınırladı. ⓘ

Tungsten ayrıca, küçük bir yarıçap içinde patlayıcıların ölümcüllüğünü arttırırken ikincil hasarı azaltmak için yoğun toz olarak kullanılan Yoğun İnert Metal Patlayıcılarda da kullanılmıştır. ⓘ

Kimyasal uygulamalar

Tungsten (IV) sülfür yüksek sıcaklıkta yağlayıcıdır ve hidrodesülfürizasyon için katalizörlerin bir bileşenidir. MoS₂ bu tür uygulamalar için daha yaygın olarak kullanılır. ⓘ

Tungsten oksitler seramik sırlarda ve kalsiyum/magnezyum tungstatlar floresan aydınlatmada yaygın olarak kullanılmaktadır. Kristal tungstatlar nükleer fizik ve nükleer tıpta sintilasyon dedektörleri olarak kullanılır. Tungsten içeren diğer tuzlar kimya ve tabaklama endüstrilerinde kullanılmaktadır. Tungsten oksit (WO₃), kömürle çalışan enerji santrallerinde bulunan seçici katalitik indirgeme (SCR) katalizörlerine dahil edilmiştir. Bu katalizörler amonyak (NH₃) kullanarak azot oksitleri (NO_x) azot (N₂) ve suya (H₂O) dönüştürür. Tungsten oksit, katalizörün fiziksel gücüne yardımcı olur ve katalizör ömrünü uzatır. Tungsten içeren katalizörler epoksidasyon, oksidasyon ve hidrojenoliz reaksiyonları için umut vericidir. Tungsten heteropol asitler çok işlevli katalizörlerin temel bileşenidir. Tungstatlar fotokatalizör olarak, tungsten sülfür ise elektrokatalizör olarak kullanılabilir. ⓘ

Niş kullanımlar

Yüksek yoğunluk gerektiren uygulamalar arasında ağırlıklar, karşı ağırlıklar, yatlar için balast omurgaları, ticari uçaklar için kuyruk balastı, sivil ve askeri helikopterler için rotor ağırlıkları ve NASCAR ve Formula 1 için yarış arabalarında balast olarak yer alır. Yoğunluğu iki katından biraz daha az olan Tungsten, kurşun balıkçılık platinlerine (daha pahalı olsa da) bir alternatif olarak görülmektedir. Kurşunsuz uranyum da benzer şekilde yüksek yoğunluğu nedeniyle bu amaçlar için kullanılmaktadır. Yetmiş beş kg'lık tungsten blokları, 2012 Mars Bilim Laboratuvarı uzay aracının giriş aracı kısmında "seyir denge kütle cihazları" olarak kullanılmıştır. İyi sonuçlar için gerekli kütlenin kompakt bir çubukta elde edilebildiği perçinleme için dolly olarak kullanmak için ideal bir malzemedir. Nikel, bakır veya demir içeren yüksek yoğunluklu tungsten alaşımları yüksek kaliteli dartlarda (daha küçük bir çapa ve dolayısıyla daha sıkı gruplara izin vermek için) veya yapay sineklerde (tungsten boncuklar sineğin hızla batmasını sağlar) kullanılır. Tungsten ayrıca SWD M11/9 hafif makineli tüfeğin atış hızını 1300 RPM'den 700 RPM'ye düşürmek için ağır bir sürgü olarak kullanılır. Tungsten son zamanlarda 3D baskı için nozullarda kullanılmaya başlanmıştır; tungsten karbürün yüksek aşınma direnci ve termal iletkenliği aşındırıcı filamentlerin baskısını iyileştirir. Bazı çello C telleri tungsten ile sarılmıştır. Ekstra yoğunluk bu tele daha fazla projeksiyon sağlar ve genellikle çellistler sadece bu teli satın alır ve farklı bir setten üç telle birlikte kullanırlar. Tungsten, iki Voyager uzay aracının Kozmik Işın Sistemi üzerindeki elektron teleskopunda emici olarak kullanılır. ⓘ

Altın ikamesi

Altına benzer yoğunluğu, tungstenin takılarda altın veya platine alternatif olarak kullanılmasına olanak tanır. Metalik tungsten hipoalerjeniktir ve altın alaşımlarından daha serttir (tungsten karbür kadar sert olmasa da), bu da onu özellikle fırçalanmış yüzeyli tasarımlarda çizilmeye karşı koyacak yüzükler için kullanışlı hale getirir. ⓘ

Yoğunluğu altına çok benzediğinden (tungsten sadece %0,36 daha az yoğundur) ve fiyatı binde bir mertebesinde olduğundan, tungsten altın külçelerin sahteciliğinde de kullanılabilir, örneğin 1980'lerden beri gözlemlenen bir tungsten çubuğu altınla kaplayarak veya mevcut bir altın çubuğu alıp delikler açarak ve çıkarılan altını tungsten çubuklarla değiştirerek. Yoğunluklar tam olarak aynı değildir ve altın ve tungstenin diğer özellikleri farklıdır, ancak altın kaplamalı tungsten yüzeysel testleri geçecektir. ⓘ

Altın kaplama tungsten ticari olarak Çin'den (tungstenin ana kaynağı) hem mücevher hem de çubuk olarak temin edilebilir. ⓘ

Elektronik

Yüksek sıcaklıklarda gücünü koruduğu ve yüksek bir erime noktasına sahip olduğu için elementel tungsten, akkor ampul, katot ışını tüpü ve vakum tüpü filamentleri, ısıtma elemanları ve roket motoru nozulları gibi birçok yüksek sıcaklık uygulamasında kullanılır. Yüksek erime noktası aynı zamanda tungsteni havacılık ve özellikle gaz tungsten ark kaynağı işleminde (tungsten inert gaz (TIG) kaynağı olarak da adlandırılır) elektrik, ısıtma ve kaynak uygulamaları gibi yüksek sıcaklık kullanımları için uygun hale getirir. ⓘ

Gaz tungsten ark kaynağı torcunda kullanılan tungsten elektrot ⓘ

İletken özellikleri ve göreceli kimyasal inertliği nedeniyle, tungsten elektrotlarda ve elektron mikroskopları gibi alan emisyon tabancaları kullanan elektron ışını cihazlarındaki yayıcı uçlarda da kullanılır. Elektronikte tungsten, entegre devrelerde silikon dioksit dielektrik malzeme ile transistörler arasında bir ara bağlantı malzemesi olarak kullanılır. Geleneksel elektronikte kullanılan kabloların yerine silikon üzerine tungsten (veya molibden) kaplayan metalik filmlerde kullanılır. ⓘ

Tungstenin elektronik yapısı, onu X-ışını hedefleri için ve ayrıca yüksek enerjili radyasyonlardan korunmak için (örneğin radyofarmasötik endüstrisinde radyoaktif FDG örneklerini korumak için) ana kaynaklardan biri yapar. Mükemmel kalkanlama özellikleri nedeniyle gama görüntülemede kodlanmış açıklıkların yapıldığı bir malzeme olarak da kullanılır. Tungsten tozu, plastik kompozitlerde dolgu malzemesi olarak kullanılır ve mermilerde, atışlarda ve radyasyon kalkanlarında kurşun yerine toksik olmayan bir ikame olarak kullanılır. Bu elementin ısıl genleşmesi borosilikat cama benzediği için camdan metale conta yapımında kullanılır. Yüksek erime noktasına ek olarak, tungsten potasyum ile katkılandığında, şekil kararlılığının artmasına neden olur (katkısız tungsten ile karşılaştırıldığında). Bu, filamentin sarkmamasını ve istenmeyen değişikliklerin meydana gelmemesini sağlar. ⓘ

Nanoteller

Yukarıdan aşağıya nanofabrikasyon süreçleri sayesinde, tungsten nanoteller 2002 yılından beri üretilmekte ve üzerinde çalışılmaktadır. Özellikle yüksek yüzey/hacim oranı, yüzey oksit tabakası oluşumu ve bu malzemenin tek kristalli yapısı nedeniyle mekanik özellikler yığın tungstenden temelde farklılık göstermektedir. Bu tür tungsten nanoteller nanoelektronikte ve daha da önemlisi pH probları ve gaz sensörleri olarak potansiyel uygulamalara sahiptir. Silikon nanotellere benzer şekilde, tungsten nanoteller sıklıkla bir yığın tungsten öncülünden üretilir ve ardından uzunluk ve en boy oranı açısından morfolojiyi kontrol etmek için bir termal oksidasyon adımı izlenir. Deal-Grove modelini kullanarak, bu tür termal oksidasyon işlemleriyle üretilen nanotellerin oksidasyon kinetiğini tahmin etmek mümkündür. ⓘ

Füzyon gücü

Yüksek erime noktası ve iyi erozyon direnci nedeniyle tungsten, nükleer füzyon reaktörlerinin plazmaya bakan iç duvarının en çok maruz kalan bölümleri için önde gelen bir adaydır. ITER reaktöründeki yönlendiricinin plazmaya bakan malzemesi olarak kullanılacaktır ve şu anda JET test reaktöründe kullanılmaktadır. ⓘ

Biyolojik rolü

Atom numarası Z = 74 olan tungsten, biyolojik olarak işlevsel olduğu bilinen en ağır elementtir. Bazı bakteriler ve arkeler tarafından kullanılır, ancak ökaryotlarda kullanılmaz. Örneğin, oksidoredüktaz adı verilen enzimler tungsteni molibdene benzer şekilde molibdopterin ile bir tungsten-pterin kompleksinde kullanarak kullanır (molibdopterin, adına rağmen molibden içermez, ancak canlı organizmalar tarafından kullanımda molibden veya tungsten ile kompleks oluşturabilir). Tungsten kullanan enzimler tipik olarak karboksilik asitleri aldehitlere indirger. Tungsten oksidoredüktazlar da oksidasyonları katalize edebilir. Keşfedilen ilk tungsten gerektiren enzim de selenyum gerektirir ve bu durumda tungsten-selenyum çifti, bazı molibdopterin gerektiren enzimlerin molibden-kükürt çiftine benzer şekilde işlev görebilir. Oksidoredüktaz ailesinde bazen tungsten kullanan enzimlerden birinin (bakteriyel format dehidrojenaz H) molibdopterinin selenyum-molibden versiyonunu kullandığı bilinmektedir. Asetilen hidrataz, bir hidrasyon reaksiyonunu katalize etmesi bakımından alışılmadık bir metaloenzimdir. İki reaksiyon mekanizması önerilmiştir, bunlardan birinde tungsten atomu ile C≡C üçlü bağı arasında doğrudan bir etkileşim vardır. Bakterilerden tungsten içeren bir ksantin dehidrojenazın tungsten-molidopterin ve ayrıca proteine bağlı olmayan selenyum içerdiği bulunmasına rağmen, bir tungsten-selenyum molibdopterin kompleksi kesin olarak tanımlanmamıştır. ⓘ

Toprakta, tungsten metali tungstat anyonuna oksitlenir. Bazı prokaryotik organizmalar tarafından seçici olarak ya da seçici olmayan bir şekilde alınabilir ve bazı enzimlerde molibdat yerine geçebilir. Bu enzimlerin etkisi üzerindeki etkisi bazı durumlarda inhibitör, bazı durumlarda ise pozitiftir. Toprağın kimyası tungstenin nasıl polimerize olacağını belirler; alkali topraklar monomerik tungstatlara, asidik topraklar ise polimerik tungstatlara neden olur. ⓘ

Sodyum tungstat ve kurşun, toprak solucanları üzerindeki etkileri açısından incelenmiştir. Kurşunun düşük seviyelerde öldürücü olduğu ve sodyum tungstatın çok daha az toksik olduğu bulunmuştur, ancak tungstat üreme yeteneklerini tamamen engellemiştir. ⓘ

Tungsten, molibdenin etkisine benzer bir rolde, biyolojik bir bakır metabolik antagonisti olarak incelenmiştir. Tetrathiotungstate [zh] tuzlarının, tetrathiomolybdates'e benzer şekilde biyolojik bakır şelasyon kimyasalları olarak kullanılabileceği bulunmuştur. ⓘ

Arkealarda

Tungsten bazı arkealar için gereklidir. Aşağıdaki tungsten kullanan enzimler bilinmektedir:

• Thermococcus suşu ES-1'de aldehit ferredoksin oksidoredüktaz (AOR)
• Thermococcus litoralis'te formaldehit ferredoksin oksidoredüktaz (FOR)
• Pyrococcus furiosus'ta gliseraldehit-3-fosfat ferredoksin oksidoredüktaz (GAPOR)

Bir wtp sisteminin arkelerde tungsteni seçici olarak taşıdığı bilinmektedir:

• WtpA, ABC taşıyıcı ailesinin tungsten bağlayıcı proteinidir
• WptB bir permeazdır
• WtpC ATPazdır ⓘ

Sağlık faktörleri

Tungsten nadir bir metal olduğundan ve bileşikleri genellikle inert olduğundan, tungstenin çevre üzerindeki etkileri sınırlıdır. Yerkabuğundaki tungsten bolluğunun milyonda yaklaşık 1,5 parça olduğu düşünülmektedir. Nadir bulunan elementlerden biridir. ⓘ

Başlangıçta nispeten inert ve hafif toksik bir metal olduğuna inanılıyordu, ancak 2000 yılından itibaren, tungsten alaşımlarının, tozlarının ve partiküllerinin hayvanlarda ve insanlarda kansere ve diğer bazı olumsuz etkilere neden olma riski, in vitro ve in vivo deneylerden vurgulanmıştır. Medyan öldürücü doz LD₅₀ büyük ölçüde hayvana ve uygulama yöntemine bağlıdır ve 59 mg/kg (intravenöz, tavşanlar) ile 5000 mg/kg (tungsten metal tozu, intraperitoneal, sıçanlar) arasında değişmektedir. ⓘ

İnsanlar işyerinde soluyarak, yutarak, ciltle temas ederek ve gözle temas ederek tungstene maruz kalabilir. Ulusal Mesleki Güvenlik ve Sağlık Enstitüsü (NIOSH) 8 saatlik bir iş gününde 5 mg/m³ tavsiye edilen maruz kalma sınırı (REL) ve 10 mg/m³ kısa vadeli bir sınır belirlemiştir. ⓘ