ทังสเตน (Tungsten) คุณสมบัติ และประโยชน์

1747

ทังสเตน (Tungsten/wolfram : W) เป็นโลหะที่ใช้ประโยชน์มากในหลายด้าน เพราะเป็นโลหะที่มีความแข็งแรง และทนต่อความร้อนได้สูง รวมถึงทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม การใช้ประโยชน์นิยมมากในด้านจรวด เครื่องยนต์หรือชิ้นส่วนอาวกาศ รวมถึงใช้เป็นโลหะเจือสำหรับงานทางด้านอุตสาหกรรมต่างๆ

advertisement

สมบัติทางกายภาพ และทางเคมี
ทังสเตน (Tungsten หรือ wolfram) มีสัญลักษณ์ย่อ W เป็นโลหะสีเทาแข็งแต่เปราะ เป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงที่สุดคือ  3410 °C และเป็นธาตุที่มีจุดหลอมเหลวสูงเป็นอันดับสองรองจากคาร์บอนในรูปเพชร ทังสเตนมีเลขอะตอม 74  อยู่ในลำดับธาตุที่ 3 ของหมู่  VI  B ในตารางธาตุ น้ำหนักอะตอม  183.85 amu  มีจุดเดือด 5930 °C มีความหนาแน่นสูงมากประมาณ 19.3 g/cc ที่ 20 °C มีสมบัติการนำไฟฟ้าที่ดีเลิศ  มีเลขออกซิเดชันสามัญ คือ +2, +4, +5, +6

เนื่องจาก ทังสเตนเป็นโลหะทรานซิซัน  จึงมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า  คือ  ตั้งแต่  +2  ถึง +6 สารประกอบของทังสเตนมีเลขออกซิเดชันสูงกว่ามีสมบัติเป็นกรด  และเลขที่มีออกซิเดชันต่ำกว่ามีสมบัติเป็นเบส  ซึ่งไม่ค่อยเสถียรนัก สารประกอบของทังเสตนที่มีเลขออกซิเดชัน +6 เสถียรที่สุด มีสมบัติทางเคมี ดังนี้
1. ทังสเตนในรูปโลหะอิสระสามารถต่อต้านโลหะเหลวเป็นจำนวนมากได้เป็นอย่างดีในรูปก้อเสถียรในสารละลายเบส แอมโมเนีย และกรดนอนออกซิเดชัน (non-oxidizing acid) ทั่วไป แต่ละลายอย่างรวดเร็วในกรดผสมของกรดไฮโดรฟลูออริก และกรดไนตริก
2. ณ อุณหภูมิสูงกว่า 400 °C ทังเสตนจะถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจน อย่างรวดเร็ว เป็นไตรออกไซด์ (WO3)
3. ทังสเตนเสถียรในบรรยากาศของไฮโดรเจน และแอมโมเนีย ณ อุณหภูมิ
4. ณ อุณหภูมิสูงกว่า 1400 °C ทังสเตนรวมตัวกับ C, B, Si  เกิดสารประกอบไบนารี (binary compound) W2C,  WC,  WB,  WB2 และ WSi2 ตามลำดับ
5. ทังสเตนทำปฏิกิริยากับเฮไลด์ที่เหมาะสมเกิดทังสเตนเฮไลด์ เช่น WF6 ณ อุณหภูมิห้อง,  WCl
ณ อุณหภูมิประมาณ  250 °C, WBr5  และ WI4   ณ อุณหภูมิสูงกว่า  250 °C เมื่อสัมผัสกับน้ำหรืออากาศชื้น เฮไลด์ของทังสเตนจะถูกไฮโดรไลส์เกิด  oxyhalides และในที่สุดเป็นกรดทังสติก (H2WO4)

ประโยชน์ทังสเตน
1. ก่อนที่จะนำแร่นี้ไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ จะต้องมีการเปลี่ยนแร่ทังสเตนให้เป็นโลหะทังสเตน ผงทังสเตนหรือโลหะผสมพวกเฟอโรทังสเตนเสียก่อน
2. โลหะทังสเตนมีคุณสมบัติพิเศษ คือ ทนต่อการกัดกร่อนของกรดชนิดต่าง ๆ ได้ดีที่อุณหภูมิปกติ มีคุณสมบัติยืดหยุ่นได้ สามารถตีแผ่เป็นเส้นลวดได้ โลหะทังสเตนบริสุทธิ์  มีจุดหลอมตัวสูงถึง 3370 °C จึงนำไปใช้ในพวกใส้หลอดไฟฟ้า อุปกรณ์วิทยุ ขั้วหลอด  X-ray  อุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ และวัสดุทนไฟ
3. ทังสเตนมีสมบัติช่วยเพิ่มอำนาจการเป็นแม่เหล็กของเหล็กได้ดี จึงนำไปผสมกับเหล็กกล้าที่จะนำไปทำแม่เหล็กถาวร ในอุตสาหกรรมโลหะผสม ที่ต้องการความแข็งมาก ๆ  และพวกผสมเฟอโรทังสเตน ซึ่งมีส่วนผสมของทังสเตนสูงถึง  75-80 % ใช้ประโยชน์ทำเป็นเหล็กกล้า เครื่องมือที่มีรอบหมุนสูง ทำอาวุธพวกลำกล้องปืน  รถถัง  และอุปกรณ์ไฟฟ้า
4. ใช้ทำทังสเตนคาร์ไบด์ ซึ่งเป็นสารประกอบที่ได้จากการเผาผงทังสเตนกับถ่านคาร์บอนที่อุณหภูมิประมาณ 1500 °C ในเตาเผาประมาณ 2 ชั่วโมง จะได้ทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีความแข็งมาก
5. สารประกอบทังสเตน เช่น โซเดียมทังสเตน ทังสติกออกไซด์ และทังสเตนบรอนซ์ ใช้ประโยชน์ในการทำสี โดยเฉพาะทังสติกออกไซด์จะใช้ทำสีในอุตสาหกรรมพวกเครื่องปั้นดินเผา และเครื่องแก้ว ทำให้เกิดสีเหลือง ส่วนทังสเตนบรอนซ์ให้สีต่างๆ กัน เช่น สีเหลือง ม่วง และน้ำเงิน
6. ใช้ทำเครื่องเจาะ-กลึง-ตัดโลหะชนิดพิเศษ โดยผสมกับโลหะอื่นเช่น แทนทาลัม เหล็ก  เซอร์โคเนียม นิเกิล  ทำให้ได้โลหะผสมที่มีสมบัติที่มีความแข็งมาก  มีความสึกกร่อนน้อย
7. ทำโลหะเจือที่ใช้งาน ณ อุณหภูมิ  คอนเทกไฟฟ้า ( elrctrical contact ) และ ในโครงการอวกาศ
8. ใช้ในการสร้างเครื่องยนต์ จรวดไอพ่น เพราะมีความแข็งแรง ทนทาน และทนความร้อนสูง สามารถทำเป็นรูปร่างต่างๆ ได้สะดวก

ขอบคุณภาพจาก heavytungsten.com, kickstarter.com

advertisement