ما هو تنغستن؟
تنغستن (رمزه W) هو العنصر 74 في الجدول الدوري، وينتمي إلى فلز انتقالي في الدورة 6 والمجموعة 6. أعلى نقطة انصهار بين جميع الفلزات، وهي 3,422 درجة C، وهو فتيل عصر المصابيح المتوهجة. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً.
القصة
ماهيّة تنغستن وكيف اكتشفناه
أعلى نقطة انصهار بين جميع الفلزات، وهي 3,422 درجة C، وهو فتيل عصر المصابيح المتوهجة.
اكتشاف تنغستن
الاكتشاف الملحمي للتنغستن
يبدو اكتشاف التنغستن كقصة تحرٍّ علمية امتدت ثلاثة قرون، وشارك فيها علماء معادن سويديون غامضون، وكيميائيون إسبان، وعلماء معادن ألمان. ويعني اسم العنصر حرفياً «الحجر الثقيل» باللغة السويدية، في إشارة إلى التحديات التي واجهها العلماء الأوائل.
1781: لغز Scheele
اكتشف Carl Wilhelm Scheele (كيميائي سويدي) حمضاً مجهولاً في معدن الشيليت. وأدرك أن «حمض التنغستيك» هذا يحتوي على عنصر فلزي جديد، لكنه افتقر إلى التقنية اللازمة لعزل فلز التنغستن النقي. وقد حدس Scheele الكيميائي اللامع وجود التنغستن قبل 200 عام من أولى تطبيقاته العملية.
1783: إنجاز الأخوين الإسبانيين
نجح Juan José and Fausto Elhuyar (عالما معادن إسبانيان) في عزل التنغستن من خام الولفراميت في مختبرهما بالمعهد الملكي في Vergara. وباستخدام عينات من مناجم ألمانية، استعانا بالاختزال بالكربون عند درجات حرارة شديدة الارتفاع لإنتاج أول تنغستن فلزي؛ وكان على شكل حبيبات رمادية صغيرة أطلقت صناعة التنغستن الحديثة.
«لقد نجحنا في الحصول على المادة الفلزية للولفرام في حالة نقاء تامة» - Fausto Elhuyar، 1783
1841: جدل التسمية
ساد الارتباك بشأن اسم التنغستن. أطلق عليه الألمان اسم «wolfram» (زبد الذئب) لأنه كان يتداخل مع صهر القصدير كذئب نَهِم. أما السويديون ففضلوا «tungsten» (الحجر الثقيل). واليوم يتعايش الاسمان: فرمز العنصر W يكرّم اسم wolfram، بينما يقول الناطقون بالإنجليزية tungsten.
1904: ثورة Edison في الإضاءة
طوّر William Coolidge في General Electric عملية تصنيع سلك تنغستن قابل للسحب، مطلقاً عصر الإضاءة الكهربائية. تطلّب هذا الإنجاز تسخين مسحوق التنغستن في جو من الهيدروجين، ثم تشغيله ميكانيكياً وتحويله إلى سلك أرفع من شعر الإنسان؛ وهي عملية لا تزال مستخدمة حتى اليوم.
التحديات التقنية التي جرى التغلب عليها
نقطة انصهار شديدة الارتفاع
تجاوزت نقطة انصهار التنغستن البالغة 3,695°C أي تقنية أفران كانت متاحة في القرن الثامن عشر. ولم يكن الكيميائيون الأوائل قادرين إلا على إنتاج مركبات التنغستن، لا الفلز النقي. وأتاح اختراع أفران القوس الكهربائي أخيراً إنتاج التنغستن على نطاق واسع.
مشكلة الهشاشة
يكون التنغستن النقي هشاً للغاية عندما يكون بارداً، ويتحطم مثل الزجاج. وتمثل إنجاز Coolidge في تشغيل التنغستن عند درجات حرارة مرتفعة وإضافة شوائب ضئيلة لإنتاج تنغستن قابل للسحب ومناسب لسحب الأسلاك.
التعرف الكيميائي
أربكت كيمياء التنغستن المعقدة المحللين الأوائل. إذ يشكّل العنصر حالات أكسدة متعددة ومركبات ملوّنة حجبت هويته الحقيقية. وكشفت الكيمياء التحليلية المنهجية أخيراً عن الخصائص الفريدة للتنغستن.
من فضول مختبري إلى إنجاز عصري
لم يكن بوسع الأخوين Elhuyar أن يتخيلا قط أن اكتشافهما المختبري سيؤدي في نهاية المطاف إلى تشغيل المهمات الفضائية، وتمكين التصوير الطبي بالأشعة السينية، وإنارة المدن في جميع أنحاء العالم. وتمتد رحلة التنغستن من معدن سويدي غامض إلى مادة حديثة بالغة الأهمية على مدى أكثر من 200 عام من التقدم العلمي.
الإرث العلمي
أرسى اكتشاف التنغستن مبادئ علم الفلزات عند درجات الحرارة المرتفعة وعلم المواد المقاومة للحرارة. ومهّدت التقنيات المطوّرة للتعامل مع التنغستن الطريق أمام تقنيات الطيران والفضاء الحديثة، والإلكترونيات، والتقنيات النووية. وكل مصباح متوهج أضاء على الإطلاق يخلّد عمل الأخوين Elhuyar الرائد.