టంగ్స్టన్ (W) స్టడీ గైడ్ - ధర్మాలు, చర్యలు & ఉపయోగాలు

పరిచయం: టంగ్స్టన్ ప్రాముఖ్యత

టంగ్స్టన్ (W) అనేది స్వీడిష్ పదాలైన “టంగ్ స్టెన్” నుండి ఉద్భవించింది, దీని అర్థం “భారీ రాయి”. ఇది అసాధారణ ధర్మాలకు ప్రసిద్ధి చెందిన అద్భుతమైన పరివర్తన లోహం. ఇది తెలిసిన అన్ని లోహాలలోకెల్లా అత్యధిక ద్రవీభవన స్థానాన్ని, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉన్నతమైన తన్యతా బలాన్ని మరియు అద్భుతమైన తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంది. ఈ లక్షణాలు ప్రకాశవంతమైన కాంతి ఫిలమెంట్ల నుండి హై-స్పీడ్ కటింగ్ టూల్స్ మరియు ప్రత్యేక మిశ్రమ లోహాల వరకు అనేక అధిక-పనితీరు గల అనువర్తనాలలో దీనిని అనివార్యంగా చేస్తాయి.

CBSE/JEE త్వరిత పునశ్చరణ గమనికలు

చిహ్నం: W
పరమాణు సంఖ్య: 74
పరమాణు ద్రవ్యరాశి: 183.84 u
గ్రూపు: 6
పీరియడ్: 6
బ్లాక్: d-బ్లాక్ (పరివర్తన లోహం)
స్వభావం: కఠినమైన, పెళుసైన, వెండి-తెలుపు లోహం
ద్రవీభవన స్థానం: 3422 °C (అన్ని లోహాలలోకెల్లా అత్యధికం)
బాష్పీభవన స్థానం: 5930 °C
సాంద్రత: 19.25 g/cm³ (చాలా ఎక్కువ)
సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితులు: +2, +3, +4, +5, +6 (అత్యంత స్థిరమైన మరియు సాధారణమైనది +6)
స్ఫటిక నిర్మాణం: బాడీ-సెంటర్‌డ్ క్యూబిక్ (BCC)

ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం & బంధ స్వభావం

ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం

టంగ్స్టన్ యొక్క ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం: [Xe] 4f^14 5d^4 6s^2

బంధ స్వభావం

టంగ్స్టన్ పరివర్తన లోహాలకు విలక్షణమైన వేరియబుల్ ఆక్సీకరణ స్థితులను ప్రదర్శిస్తుంది, వీటిలో +6 అత్యంత సాధారణమైనది మరియు స్థిరమైనది. దీని అధిక ఆక్సీకరణ స్థితులు 5d మరియు 6s ఎలక్ట్రాన్లు రెండూ బంధంలో పాల్గొనడం వల్ల ఏర్పడతాయి. టంగ్స్టన్ సమ్మేళనాలు, ప్రత్యేకించి అధిక ఆక్సీకరణ స్థితులలో ఉన్నవి, తరచుగా గణనీయమైన సమయోజనీయ స్వభావాన్ని చూపుతాయి. ఇది స్థిరమైన ఆక్సైడ్‌లు (WO₃ వంటివి), హాలైడ్‌లు (WF₆ వంటివి) మరియు టంగ్‌స్టేట్‌లు (టంగ్‌స్టిక్ ఆమ్లం యొక్క లవణాలు, H₂WO₄) ఏర్పరుస్తుంది. దీని లోహ బంధాల బలం దాని అసాధారణంగా అధిక ద్రవీభవన స్థానానికి దోహదపడుతుంది.

కీలక రసాయన చర్యలు

టంగ్స్టన్ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సాపేక్షంగా తక్కువ చర్యాశీలతను కలిగి ఉంటుంది, కానీ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద చర్య జరుపుతుంది.

ఆక్సిజన్‌తో చర్య

టంగ్స్టన్ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఆక్సిజన్‌లో మండి, టంగ్స్టన్(VI) ఆక్సైడ్ (టంగ్స్టన్ ట్రైఆక్సైడ్) ను ఏర్పరుస్తుంది. 2W(s) + 3O₂(g) --(heat)--> 2WO₃(s)

హాలోజెన్‌లతో చర్య

టంగ్స్టన్ హాలోజెన్‌లతో చర్య జరిపి వివిధ టంగ్స్టన్ హాలైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఫ్లోరిన్‌తో చర్య జరిపి, అస్థిర సమ్మేళనమైన టంగ్స్టన్(VI) ఫ్లోరైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. W(s) + 3F₂(g) --(heat)--> WF₆(g) క్లోరిన్‌తో, ఇది టంగ్స్టన్(VI) క్లోరైడ్‌ను ఏర్పరచగలదు: 2W(s) + 6Cl₂(g) --(heat)--> 2WCl₆(s)

ఆమ్లాలతో చర్య

టంగ్స్టన్ సాధారణంగా గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద చాలా ఆమ్లాల దాడికి నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది.

ఆక్సీకరణ రహిత ఆమ్లాలు (ఉదా., HCl, విలీన H₂SO₄): టంగ్స్టన్ ఎక్కువగా చర్యాశీలం కాదు.
బలమైన ఆక్సీకరణ ఆమ్లాలు (ఉదా., వేడి గాఢ HNO₃): టంగ్స్టన్ చర్య జరిపి కరగని టంగ్‌స్టిక్ ఆమ్లం (H₂WO₄) ను ఏర్పరుస్తుంది. W(s) + 6HNO₃(conc) --(heat)--> H₂WO₄(s) + 6NO₂(g) + 2H₂O(l)
హైడ్రోఫ్లోరిక్ మరియు నైట్రిక్ ఆమ్ల మిశ్రమం (HF/HNO₃): ఈ మిశ్రమం టంగ్స్టన్‌ను కరిగించి, హెక్సాఫ్లోరోటంగ్‌స్టిక్ ఆమ్లాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. W(s) + 10HF(aq) + 2HNO₃(aq) --> H₂[WF₆](aq) + 2NO(g) + 6H₂O(l)

క్షారాలతో చర్య

టంగ్స్టన్ సాధారణంగా క్షార ద్రావణాలకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది, కానీ ద్రవీభవించిన క్షారాలలో నెమ్మదిగా కరిగి టంగ్‌స్టేట్‌లను ఏర్పరచగలదు. WO₃(s) + 2NaOH(l) --(heat)--> Na₂WO₄(l) + H₂O(g)

పారిశ్రామిక మరియు జీవ ప్రాముఖ్యత

పారిశ్రామిక ప్రాముఖ్యత

టంగ్స్టన్ యొక్క ప్రత్యేక ధర్మాలు అనేక పారిశ్రామిక అనువర్తనాలకు దీనిని కీలకం చేస్తాయి:

ఫిలమెంట్లు: దీని అధిక ద్రవీభవన స్థానం మరియు బలం ప్రకాశవంతమైన బల్బు ఫిలమెంట్లు, వాక్యూమ్ ట్యూబ్ ఫిలమెంట్లు మరియు ఎక్స్-రే ట్యూబ్ లక్ష్యాలకు దీనిని ఆదర్శంగా చేస్తాయి.
మిశ్రమ లోహాలు: కఠినమైన, వేడి-నిరోధక మిశ్రమ లోహాలను తయారు చేయడానికి టంగ్స్టన్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
- హై-స్పీడ్ స్టీల్: అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఈ ధర్మాలను నిలుపుకుంటూ కాఠిన్యం, బలం మరియు అరుగుదల నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తుంది (ఉదా., కటింగ్ టూల్స్ కోసం).
- సూపర్‌అలాయ్స్: జెట్ ఇంజిన్ భాగాలు, రాకెట్ నాజిల్‌లు మరియు ఇతర అధిక-ఉష్ణోగ్రత అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.
టంగ్స్టన్ కార్బైడ్ (WC): అసాధారణంగా కఠినమైన పదార్థం, తరచుగా కోబాల్ట్ (సిమెంటెడ్ కార్బైడ్)తో కలిపి కటింగ్ టూల్స్ (డ్రిల్స్, మిల్లింగ్ కట్టర్లు), అబ్రాసివ్‌లు, ఆర్మర్-పియర్సింగ్ మందుగుండు సామగ్రి మరియు మైనింగ్ పరికరాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.
ఎలక్ట్రోడ్‌లు: దీని అధిక ద్రవీభవన స్థానం మరియు విద్యుత్ వాహకత కారణంగా TIG (టంగ్స్టన్ ఇనెర్ట్ గ్యాస్) వెల్డింగ్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది.
ఎలక్ట్రికల్ కాంటాక్ట్‌లు: స్విచ్‌లు మరియు సర్క్యూట్ బ్రేకర్‌లలో ఉపయోగించబడుతుంది.
కౌంటర్ వెయిట్‌లు మరియు బ్యాలస్ట్‌లు: దీని అధిక సాంద్రత విమానాలలో, గోల్ఫ్ క్లబ్‌లలో మరియు రేడియేషన్ షీల్డింగ్‌లో కౌంటర్ వెయిట్‌లకు దీనిని అనుకూలంగా చేస్తుంది.
రసాయన పరిశ్రమ: టంగ్స్టన్ ఆక్సైడ్‌లు మరియు సల్ఫైడ్‌లు వివిధ రసాయన చర్యలలో ఉత్ప్రేరకాలుగా పనిచేస్తాయి.

జీవ ప్రాముఖ్యత

టంగ్స్టన్ కొన్ని సూక్ష్మజీవులకు (కొన్ని బ్యాక్టీరియా మరియు ఆర్కియా) ఒక ముఖ్యమైన ట్రేస్ ఎలిమెంట్, ఇక్కడ ఇది నిర్దిష్ట ఎంజైమ్‌లలో, ముఖ్యంగా ఆక్సిడోరెడక్టేజ్‌లలో (ఉదా., ఆల్డిహైడ్ ఫెర్రెడాక్సిన్ ఆక్సిడోరెడక్టేజ్) కోఫ్యాక్టర్‌గా పనిచేస్తుంది. అయితే, ఇది మానవులకు లేదా ఉన్నత జంతువులకు అవసరమైన మూలకంగా పరిగణించబడదు. సాధారణంగా తక్కువ విషపూరితమైనది అయినప్పటికీ, అధిక సాంద్రతలు వాటి రసాయన సారూప్యతల కారణంగా మాలిబ్డినం జీవక్రియలో జోక్యం చేసుకోగలవు।