Tungsten, hay còn gọi là Wolfram, là một kim loại được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Vậy Tungsten là gì? Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về Tungsten, từ đặc tính, ứng dụng đến vai trò quan trọng của nó trong đời sống và sản xuất.
Mục Lục
Tungsten (Wolfram) Là Gì? Khám Phá Các Đặc Tính Nổi Bật
Tungsten, ký hiệu hóa học là W và số nguyên tử 74, là một nguyên tố kim loại quý hiếm trong bảng tuần hoàn. Với khối lượng nguyên tử 183.84 u ± 0.01 u và cấu hình điện tử [Xe] 4f145d46s2, Tungsten nổi bật với nhiều đặc tính độc đáo:
- Độ cứng cao: Tungsten là một trong những kim loại cứng nhất, chỉ xếp sau kim cương.
- Điểm nóng chảy cao: Tungsten có điểm nóng chảy cao nhất trong số các kim loại (3.422 °C), lý tưởng cho các ứng dụng nhiệt độ cao.
- Độ bền kéo cao: Tungsten có độ bền kéo cao, chịu được lực kéo lớn mà không bị đứt gãy.
- Hệ số giãn nở nhiệt thấp: Tungsten ít giãn nở khi nhiệt độ thay đổi, đảm bảo tính ổn định trong các ứng dụng khác nhau.
Tungsten nguyên chất có màu xám trắng, độ cứng cao và điểm nóng chảy cực cao, là vật liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp.
Tungsten thường tồn tại ở trạng thái ôxi hóa +6, nhưng cũng có thể thay đổi từ -2 đến +6. Nó đặc biệt kết hợp với ôxy tạo thành wolfram triôxit (WO3) màu vàng, tan trong dung dịch kiềm tạo thành ion wolfram WO2−4.
Nguồn gốc tên gọi: Tên gọi “wolfram” phổ biến ở châu Âu, xuất phát từ tiếng Đức “wolf rahm”. Trong khi đó, các nước châu Á, Anh, Pháp thường gọi là “tungsten”, từ tên Thụy Điển cổ dùng để chỉ khoáng vật scheelit.
Lịch sử phát hiện: Năm 1781, Carl Wilhelm Scheele phát hiện ra axit wolframic từ scheelite. Năm 1783, José và Fausto Elhuyar tìm thấy axit này trong wolframit và sau đó cô lập thành công wolfram bằng cách ôxy hóa axit wolframic với than củi.
Trữ Lượng và Phân Bố Tungsten Trên Thế Giới
Tungsten là một nguyên tố hiếm, chỉ chiếm 1.10-4% khối lượng vỏ trái đất. Nó không tồn tại ở dạng tự do mà có trong các khoáng vật như:
- Wonframit (wolframat sắt-mangan FeWO4/MnWO4)
- Scheelit (canxi wolframat, CaWO4)
- Ferberit (FeWO4)
- Hubnerit (MnWO4)
Hiện nay, Trung Quốc chiếm 80% sản lượng Tungsten toàn cầu. Các nước khác như Úc, Bồ Đào Nha, Bolivia, Colombia, Nga cũng có trữ lượng Tungsten đáng kể. Tại Việt Nam, mỏ Tungsten Đá Liền (Đại Từ, Thái Nguyên) từng được khai thác, nhưng trữ lượng đang dần cạn kiệt.
Ứng Dụng Đa Dạng Của Tungsten Trong Đời Sống Và Sản Xuất
Với các đặc tính vượt trội, Tungsten được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
- Chế tạo hợp kim: 80% sản lượng Tungsten dùng để chế tạo thép hợp kim cao cấp, tăng độ cứng, độ bền và khả năng chịu nhiệt.
- Sản xuất công cụ cắt gọt: Tungsten carbide (WC) là vật liệu cứng, chịu mài mòn, dùng để sản xuất dao cắt, mũi khoan, khuôn dập.
- Công nghiệp điện: Tungsten được dùng làm dây tóc bóng đèn, điện cực, vật liệu kết nối trong vi mạch, và nguồn phát xạ trong thiết bị chùm tia điện tử.
- Ngành hàng không vũ trụ: Nhờ điểm nóng chảy cao và độ bền, Tungsten được dùng trong vòi phun động cơ tên lửa.
Dây tóc bóng đèn làm từ Tungsten có khả năng chịu nhiệt độ cao, phát ra ánh sáng khi dòng điện chạy qua, là một trong những ứng dụng quan trọng của Tungsten.
Tungsten trong sản xuất bóng đèn điện: Khi nhắc đến Tungsten, người ta thường nghĩ ngay đến ứng dụng làm dây tóc bóng đèn. Tungsten đã thay thế sợi than, osimi và tantali, giúp sản xuất hàng tỷ bóng đèn mỗi năm. Kim loại này được mệnh danh là “sứ giả của ánh sáng” nhờ vai trò quan trọng này.
Cảnh Giác Với Vàng Giả Chứa Tungsten
Hiện nay, Tungsten còn được sử dụng trong các mục đích xấu như trộn vào vàng nóng chảy hoặc đúc khối Tungsten rồi phủ vàng bên ngoài. Vàng giả làm từ Tungsten rất khó phát hiện bằng mắt thường, thậm chí cả tia X-quang cũng có thể bị đánh lừa nếu lớp vàng phủ đủ dày.
Kết Luận
Tungsten là một kim loại quý với nhiều đặc tính độc đáo và ứng dụng quan trọng. Từ chế tạo hợp kim, sản xuất công cụ cắt gọt đến ngành công nghiệp điện và hàng không vũ trụ, Tungsten đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực. Hiểu rõ về Tungsten giúp chúng ta nhận thức rõ hơn về tầm quan trọng của nó trong cuộc sống và sản xuất hiện đại.