タングステンは周期表の74番目の元素であり、非常に高い融点を持つ濃い灰色の金属です。 白熱電球内のフィラメントでの使用で最もよく知られていますが、最大の用途は炭化タングステンの製造やその他の多くの用途です。 原子を元素の形で結合する結合は、金属結合の一例です。
電子配置
原子の周りの電子は、軌道と呼ばれる空間の領域を占めます。 原子の異なる軌道における電子の配置は、電子配置と呼ばれます。 基底状態（最低エネルギー構成）の遊離タングステン原子は、完全に満たされた4fサブシェル、5dサブシェルに4つの電子、6sサブシェルに2つの電子を持っています。 この電子配置は次のように省略できます：5d46s2。 ただし、結晶では、基底状態の構成では、実際には5dサブシェルに5つの電子があり、6sサブシェルに1つの電子しかありません。 5d軌道は、電子が原子間で共有される強力な共有結合に参加できますが、 電子は局在化したままです-それらが属する原子または隣接する間の領域に限定されます 原子。
金属結合
対照的に、s電子ははるかに非局在化しており、金属全体に広がる電子の海と考えることができます。 これらの電子は1つのタングステン原子に限定されませんが、それらの多くの間で共有されます。 この意味で、タングステン金属のブロックは非常に大きな分子に少し似ています。 多くのタングステン原子からの軌道の組み合わせは、電子が占有するために利用可能な多くの近接したエネルギー準位を作成します。 この形式の結合は、金属結合と呼ばれます。
構造
金属結合は、タングステンなどの金属の特性を説明するのに役立ちます。 金属原子は、ダイヤモンド結晶の原子のように堅いフレームワークに拘束されていないため、純粋なタングステンは、他の金属と同様に、展性があり、延性があります。 非局在化した電子は、すべてのタングステン原子をまとめるのに役立ちます。 タングステンは、アルファ、ベータ、ガンマタングステンのいくつかの異なる構造で見られます。 アルファはこれらの中で最も安定しており、加熱するとベータ構造がアルファ構造に変換されます。
タングステン化合物
タングステンは、さまざまな非金属元素や配位子と化合物や配位錯体を形成する可能性があります。 これらの化合物の結合は共有結合です。つまり、電子は原子間で共有されます。 これらの化合物の酸化状態（形成されたすべての結合が完全にイオン性である場合の電荷）は、-2から+6の範囲になります。 白熱電球は常に不活性ガスで満たされているため、高温で酸化されやすくなります。そうしないと、タングステンフィラメントが空気と反応します。