ما نوع الترابط الذي يحدث في التنغستن؟

التنجستن هو العنصر 74 في الجدول الدوري ، وهو معدن رمادي كثيف مع نقطة انصهار عالية جدًا. تشتهر باستخدامها في خيوط داخل المصابيح المتوهجة ، ولكن أكبر استخدام لها في تصنيع كربيدات التنجستن ، بالإضافة إلى عدد من التطبيقات الأخرى. الروابط التي تربط الذرات معًا في شكل عنصري هي مثال على الترابط المعدني.

تحتل الإلكترونات حول الذرات مناطق من الفضاء تسمى المدارات. يسمى ترتيب الإلكترونات في المدارات المختلفة للذرة بتكوين الإلكترون. تحتوي ذرات التنغستن الحرة في حالتها الأرضية - أقل تكوين للطاقة - على غلاف فرعي 4f مملوء بالكامل ، وأربعة إلكترونات في الغلاف الفرعي 5d وإلكترونان في الغلاف الفرعي 6s. يمكن اختصار تكوين الإلكترون هذا على النحو التالي: 5d4 6 s2. ومع ذلك ، في الكريستال ، يتميز تكوين الحالة الأرضية فعليًا بخمسة إلكترونات في الغلاف الفرعي 5d وإلكترون واحد فقط في الغلاف الفرعي 6s. يمكن أن تشارك المدارات 5d في روابط قوية من النوع التساهمي ، حيث يتم مشاركة الإلكترونات بين الذرات ، ولكن تظل الإلكترونات موضعية - محصورة في الذرة التي تنتمي إليها أو في المناطق المجاورة ذرات.

على النقيض من ذلك ، تصبح الإلكترونات s غير محددة بشكل أكبر ، لدرجة يمكنك التفكير فيها على أنها بحر من الإلكترونات تنتشر في جميع أنحاء المعدن. لا تقتصر هذه الإلكترونات على ذرة تنجستن واحدة ولكنها مشتركة بين العديد منها. بهذا المعنى ، فإن كتلة معدن التنغستن تشبه إلى حد ما جزيء كبير جدًا ؛ مزيج المدارات من العديد من ذرات التنغستن يخلق العديد من مستويات الطاقة المتقاربة المتاحة للإلكترونات لتحتلها. هذا الشكل من الترابط يسمى الترابط المعدني.

يساعد الترابط المعدني في تفسير خصائص المعادن مثل التنجستن. لا يتم تقييد ذرات المعدن في إطار صلب مثل الذرات الموجودة في بلورة الماس ، لذا فإن التنجستن النقي ، مثل المعادن الأخرى ، مرن ومرن. تساعد الإلكترونات غير الموضعية على تجميع كل ذرات التنغستن معًا. تم العثور على التنغستن في العديد من الهياكل المختلفة: التنغستن ألفا وبيتا وجاما. ألفا هي الأكثر ثباتًا ، وعند تسخينها ، تتحول بنية بيتا إلى بنية ألفا.

يمكن أن يشكل التنغستن مركبات ومجمعات تنسيق مع عناصر غير معدنية وروابط مختلفة. الروابط في هذه المركبات تساهمية ، مما يعني أن الإلكترونات مشتركة بين الذرات. يمكن أن تتراوح حالة الأكسدة - الشحنة التي ستحصل عليها إذا كانت جميع الروابط التي تكونها أيونية تمامًا - في هذه المركبات من -2 إلى +6. يتأكسد بسهولة في درجات حرارة عالية ، ولهذا السبب تمتلئ المصابيح المتوهجة دائمًا بغاز خامل ، وإلا فإن خيوط التنجستن ستتفاعل مع الهواء.