What is تنغستن?
تنغستن (symbol W) is element 74 on the periodic table, a فلز انتقالي in period 6, group 6. The highest melting point of any metal — 3,422 degrees C — and the filament of the incandescent age. At room temperature it is a solid.
القصة
ما هو تنغستن، وكيف اكتشفناه
The highest melting point of any metal — 3,422 degrees C — and the filament of the incandescent age.
The discovery of تنغستن
الاكتشاف الملحمي للتنغستن
تبدو قصة اكتشاف التنغستن كأنها قصة بوليسية علمية تمتد ثلاثة قرون، وتضم معادن سويدية غامضة وكيميائيين إسباناً وعلماء معادن ألماناً. يعني اسم العنصر حرفياً «الحجر الثقيل» باللغة السويدية، في إشارة إلى التحديات التي واجهها العلماء الأوائل.
1781: لغز شيله
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. حدس شيله الكيميائي المبدع حدّد وجود التنغستن قبل 200 عام من ظهور تطبيقاته العملية الأولى.
1783: الاختراق الذي حققه الشقيقان الإسبانيان
تمكّن Juan José and Fausto Elhuyar (عالما معادن إسبانيان) بنجاح من عزل التنغستن من خام الولفراميت في مختبرهما بالمعهد الملكي في فيرغارا. وباستخدام عينات من مناجم ألمانية، لجآ إلى الاختزال بالكربون عند درجات حرارة شديدة الارتفاع لإنتاج أول تنغستن فلزي؛ وهي حبيبات رمادية صغيرة أطلقت صناعة التنغستن الحديثة.
«لقد نجحنا في الحصول على المادة الفلزية للولفرام في حالة مثالية من النقاء» - Fausto Elhuyar، 1783
1841: الجدل حول التسمية
ساد الارتباك بشأن اسم التنغستن. فقد أطلق عليه الألمان اسم «ولفرام» (زبد الذئب) لأنه كان يتداخل مع صهر القصدير كذئب نَهِم. وفضّل السويديون اسم «تنغستن» (الحجر الثقيل). واليوم يتعايش الاسمان: يكرّم رمز العنصر W اسم الولفرام، بينما يقول الناطقون بالإنجليزية «تنغستن».
1904: ثورة إديسون في الإضاءة
طوّر William Coolidge في شركة General Electric طريقة لصنع سلك تنغستن قابل للسحب، مطلقاً عصر الإضاءة الكهربائية. تطلّب هذا الاختراق تسخين مسحوق التنغستن في جو من الهيدروجين، ثم تشغيله ميكانيكياً وتحويله إلى سلك أرفع من شعرة 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 قدرة أي تقنية أفران 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، فيتحطم كأنه زجاج. وتمثّل اختراق كوليدج في تشغيل التنغستن عند درجات حرارة مرتفعة وإضافة شوائب ضئيلة لإنتاج تنغستن قابل للسحب ومناسب لصنع الأسلاك.
التعرّف الكيميائي
أربكت كيمياء التنغستن المعقدة المحللين الأوائل. إذ يُكوّن 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 الشقيقين إلهويار أن يتخيلا قط أن اكتشافهما المخبري سيشغّل في نهاية المطاف مهمات فضائية، ويمكّن من إجراء الأشعة السينية الطبية، وينير المدن في أنحاء العالم. تمتد رحلة التنغستن من معدن سويدي غامض إلى مادة عصرية بالغة الأهمية لأكثر من 200 عام من التقدم العلمي.
الإرث العلمي
أرسى اكتشاف التنغستن مبادئ علم التعدين الفلزي عند درجات الحرارة المرتفعة وعلم المواد المقاومة للحرارة. ومهّدت التقنيات التي طُوّرت للتعامل مع التنغستن الطريق أمام تقنيات الطيران والفضاء والإلكترونيات والتقنيات النووية الحديثة. وكل مصباح متوهج أضاء يوماً ما يكرّم العمل الرائد للشقيقين إلهويار.