텅스텐의 끓는점은 10,030F 및 기타 미친 사실입니다.

갑옷을 관통하는 총알, 로켓 엔진 노즐 및 단단한 암석을 절단하기 위한 드릴 비트 는 우주에서 가장 단단하고 내열성이 뛰어난 요소 중 하나인 텅스텐으로 만든 제품 중 일부에 불과합니다.

텅스텐은 대부분의 다른 금속 원소와 마찬가지로 자연에서 반짝이는 금속 덩어리로 발견되지 않습니다. 다른 화합물, 이 경우 자연적으로 발생하는 광물 볼프라마이트로부터 화학적으로 분리되어야 합니다. 그렇기 때문에 주기율표 에서 텅스텐의 기호 는 "wolfram"의 약자인 T가 아니라 W입니다. 텅스텐이라는 이름은 스웨덴어로 "무거운 돌"을 의미하며, 원소의 기이한 밀도와 무게를 나타냅니다. 원자 번호(원자 핵에 있는 양성자 수)는 74이고 원자량(자연적으로 발생하는 동위 원소의 가중 평균)은 183.84입니다.

한 쌍의 스페인 화학자(및 형제)인 Juan José와 Fausto Elhuyar 는 1783년에 처음으로 회백색 금속을 늑대개암에서 분리했을 때 텅스텐 을 발견 한 것으로 알려져 있습니다.

모든 금속의 가장 높은 융점

텅스텐의 가장 인상적이고 유용한 특성 중 하나는 모든 금속 원소 중 가장 높은 융점입니다. 순수한 텅스텐 은 무려 3,422°C(6,192°F)에서 녹고 온도가 태양의 광구와 같은 온도인 10,030F(5,555°C)에 도달할 때까지 끓지 않습니다.

비교를 위해 철 은 녹는점이 2,800°F(1,538°C)이고 금은 1,947.52°F(1,064.18°C)에서 액체 로 변합니다 .

우리가 American Chemical Society를 통해 접촉한 화학자이자 재료 과학자인 John Newsam은 모든 금속은 원자가 단단한 금속 결합으로 결합되어 있기 때문에 상대적으로 높은 융점을 가지고 있다고 말했습니다 . 금속 결합은 원자의 3차원 배열 전체에서 전자를 공유하기 때문에 매우 강력합니다. Newsam은 텅스텐이 금속 결합의 특이한 강도와 방향성 때문에 다른 금속보다 오래갑니다.

"그게 왜 중요해?" 뉴샘이 묻는다. "백열 전구용 필라멘트를 연구하는 에디슨을 생각해 보십시오. 그는 빛을 방출할 뿐만 아니라 열에 녹지 않는 재료가 필요했습니다."

에디슨은 백금, 이리듐 및 대나무를 포함한 다양한 필라멘트 재료를 실험 했지만 20세기 내내 대부분의 전구에 사용된 텅스텐 필라멘트를 만든 또 다른 미국인 발명가 윌리엄 쿨리지입니다.

텅스텐의 높은 융점은 강철과 같은 재료와 합금으로 혼합될 때와 같은 다른 장점이 있습니다. 텅스텐 합금은 로켓 연료의 폭발적인 흐름을 분출하는 엔진 노즐을 포함하여 엄청난 열을 견뎌야 하는 로켓 및 미사일 부분에 도금됩니다.

다른 요소의 밀도는 구성 요소 원자의 크기를 반영합니다. 주기율표에서 낮을수록 원자는 더 크고 무거워집니다.

"텅스텐과 같은 더 무거운 원소는 핵에 더 많은 양성자와 중성자를 가지고 있으며 핵 주위의 궤도에 더 많은 전자를 가지고 있습니다."라고 Newsam은 말합니다. "즉, 주기율표 아래로 내려갈수록 원자 하나의 무게가 크게 증가합니다."

실용적인 측면에서 한 손에 텅스텐 덩어리를 들고 다른 손에 같은 양의 은이나 철을 들고 있으면 텅스텐이 훨씬 더 무겁게 느껴질 것입니다. 구체적으로, 텅스텐의 밀도는 입방 센티미터당 19.3g입니다. 이에 비해 은은 밀도가 텅스텐(10.5g/cm ³ )의 약 절반 이고 철은 밀도(7.9g/cm ³ )의 거의 1/3 입니다.

텅스텐의 고밀도 중량은 특정 응용 분야에서 이점이 될 수 있습니다. 예를 들어 밀도와 경도 때문에 갑옷을 관통하는 총알에 자주 사용됩니다. 군대는 또한 텅스텐을 사용하여 벽과 탱크 갑옷을 부수기 위해 공수 공수부대처럼 텅스텐 막대를 쏘는 소위 "운동 폭격" 무기를 만듭니다.

냉전 기간 동안 공군 은 궤도에서 적의 목표물에 20피트(6미터) 텅스텐 막대 묶음을 떨어뜨릴 프로젝트 토르 ( Project Thor) 라는 아이디어를 실험했다고 합니다. 이러한 소위 "신의 막대기"는 핵무기의 파괴력으로 영향을 받았지만 핵 낙진은 없었을 것입니다. 무거운 막대를 우주로 발사하는 데 드는 비용은 엄청나게 비쌌습니다.

다이아몬드만이 텅스텐 카바이드보다 단단합니다

순수한 텅스텐은 그렇게 단단하지 않습니다 . 톱으로 자를 수 있습니다. 하지만 텅스텐이 소량의 탄소와 결합하면 지구상에서 가장 단단하고 질긴 물질 중 하나인 텅스텐 카바이드가 됩니다.

"소량의 탄소 또는 기타 금속을 텅스텐에 넣으면 구조가 고정되어 쉽게 변형되는 것을 방지할 수 있습니다."라고 Newsam은 말합니다.

텅스텐 카바이드는 너무 단단 해서 다이아몬드로만 자를 수 있으며 , 그럼에도 불구하고 다이아몬드는 텅스텐 카바이드가 완전히 경화되지 않은 경우에만 작동합니다. 텅스텐 카바이드는 강철보다 최대 3배 단단하고 높은 마모 조건에서 강철보다 최대 100배 더 오래 지속되며 모든 단조 금속 중 가장 큰 압축 강도를 가지므로 엄청난 힘을 가해도 찌그러지거나 변형되지 않습니다. .

텅스텐 카바이드의 가장 일반적인 용도이자 지구상에서 채굴된 대부분의 텅스텐 의 최종 목적지 는 특수 도구, 특히 드릴 비트입니다. 금속 또는 단단한 암석을 절단하기 위한 모든 종류의 드릴 비트는 둔탁하거나 부서지지 않고 가혹한 수준의 마찰을 견뎌야 합니다. 다이아몬드 드릴만이 텅스텐 카바이드보다 단단하지만 훨씬 더 비쌉니다.

텅스텐의 다른 멋진 용도

텅스텐의 경도, 밀도 및 내열성은 다음과 같은 다양한 틈새 응용 분야에 이상적입니다.

이제 그것은 까다 롭습니다

위조자들은 텅스텐이 거의 금만큼 밀도 가 높다는 것을 오래전에 알아냈고 , 때때로 텅스텐의 금도금 막대를 순금괴처럼 위장하려고 합니다.