Il tungsteno è magnetico: Una guida utile
Il tungsteno è un metallo interessante, utilizzato in molti settori come quello elettronico e aerospaziale. Ma il tungsteno è magnetico?
In questa guida risponderemo a questa domanda e spiegheremo perché il tungsteno si comporta in questo modo. Alla fine, avrete una migliore comprensione delle sue proprietà magnetiche.
Proprietà chimiche e fisiche del tungsteno
Il tungsteno è un metallo raro, di colore bianco-argento, su cui si può contare per la forza e la resistenza al calore. Fa parte del gruppo VIB della tavola periodica e ha proprietà chimiche e fisiche uniche.
Proprietà fisiche
Il tungsteno, con il simbolo W e il numero atomico 74, ha il punto di fusione più alto di qualsiasi altro metallo a 3422°C (6192°F) e un punto di ebollizione di 5927°C. Per questo motivo è perfetto per l'uso in ambienti molto caldi.
Con un densità di 19,3 g/cm³È pesante come l'oro e molto più dell'acciaio. Il tungsteno è estremamente duro, soprattutto nella sua forma di carburo, che lo rende duro come il diamante e ottimo per gli strumenti che devono resistere all'usura.
Sebbene la sua conducibilità elettrica sia relativamente bassa rispetto ad altri metalli, la capacità del tungsteno di resistere alle alte temperature lo rende adatto ad alcune applicazioni elettriche.
Con una conducibilità termica di 170 W/m-K, si comporta adeguatamente nel trasferimento di calore, ma non è all'altezza della conducibilità di metalli come il rame.
Il tungsteno ha un'elevata resistenza alla trazione che lo rende resistente alla deformazione sotto sforzo, quindi è perfetto per le applicazioni più gravose.
Proprietà chimiche
Per quanto riguarda le proprietà chimiche, il tungsteno può esistere in diversi stati di ossidazione, tra cui +2, +3, +4, +5 e +6; +6 è il più stabile e comune.
È altamente resistente all'ossidazione a temperatura ambiente, ma a temperature elevate forma triossido di tungsteno (WO₃).
Pur essendo resistente alla maggior parte degli acidi, il tungsteno si scioglie in acqua regia, una miscela di acido cloridrico e nitrico, formando composti di tungsteno solubili.
Quando reagisce con basi forti come l'idrossido di sodio (NaOH), il tungsteno forma sali di tungstato. Il tungsteno forma anche una serie di composti complessi come l'esacarbonile di tungsteno (W(CO)₆) e gli ioni tungstato (WO₄²-).
Anche se meno comune, il tungsteno può formare idruri come l'esaidride di tungsteno (WH₆). Inoltre, il tungsteno è utilizzato come catalizzatore in diversi processi chimici, tra cui la raffinazione del petrolio e la sintesi organica, grazie alle sue proprietà catalitiche.
Proprietà magnetiche e classificazione
I materiali magnetici si dividono in tre tipi principali: ferromagnetici, paramagnetici e diamagnetici. I materiali ferromagnetici, come il ferro, sono fortemente attratti dai magneti e rimangono magnetizzati anche dopo che il magnete è stato rimosso.
I materiali paramagnetici sono debolmente attratti dai magneti e non rimangono magnetizzati una volta rimosso il magnete. I materiali diamagnetici sono respinti dai magneti.
Il tungsteno è paramagnetico. Ha elettroni non appaiati, quindi è debolmente attratto dai campi magnetici. Tuttavia, questa attrazione è temporanea e il tungsteno non rimane magnetizzato una volta che il campo è scomparso.
Il tungsteno è magnetico?
Tungsteno puro non è magnetico. Non attrae i magneti e non si magnetizza come il ferro o il nichel.
Sebbene il tungsteno sia noto per il suo elevato punto di fusione, l'estrema durezza e la densità, queste proprietà non contribuiscono al magnetismo.
Configurazione degli elettroni e comportamento magnetico del tungsteno
Il tungsteno ha la configurazione elettronica [Xe] 4f^14 5d^4 6s^2. Pur avendo elettroni spaiati nell'orbitale 5d, che potrebbero conferire proprietà magnetiche, il tungsteno si comporta per lo più come un materiale diamagnetico.
Il tungsteno non ha la struttura necessaria per essere fortemente magnetico come i materiali ferromagnetici. Qualsiasi debole attrazione è annullata dal suo comportamento repellente.
Suscettibilità magnetica del tungsteno
Come già detto, il tungsteno è classificato come materiale paramagnetico. Ciò significa che è debolmente attratto dai campi magnetici, ma non mantiene il magnetismo quando il campo magnetico viene rimosso.
La suscettibilità magnetica del tungsteno è piuttosto bassa, il che significa che la sua attrazione magnetica è molto debole rispetto a materiali come il ferro. In termini pratici, il tungsteno è considerato non magnetico.
Perché il tungsteno ha proprietà paramagnetiche
Le proprietà paramagnetiche del tungsteno sono dovute alla sua configurazione elettronica. Gli elettroni non appaiati del suo orbitale 5d possono allinearsi con un campo magnetico esterno, ma questo allineamento è debole e temporaneo.
Una volta cessato il campo magnetico, gli atomi di tungsteno tornano al loro stato normale e il magnetismo scompare. Questo rende le proprietà magnetiche del tungsteno molto deboli e di breve durata.
Fattori che influenzano il magnetismo del tungsteno
Le proprietà magnetiche del tungsteno possono essere influenzate da diversi fattori, tra cui i seguenti:
Temperatura
La temperatura ha un grande effetto sul modo in cui il tungsteno risponde ai campi magnetici. Secondo la legge di Curie, quando la temperatura aumenta, il tungsteno diventa meno magnetico.
Quindi, se si aumenta la temperatura, le sue proprietà magnetiche si indeboliscono. Ma se lo si raffredda, le proprietà magnetiche del tungsteno si rafforzano perché la temperatura più bassa aiuta il materiale ad allinearsi meglio con i campi magnetici.
Campo magnetico applicato
Quando si espone il tungsteno a un forte campo magnetico, gli elettroni al suo interno si allineano temporaneamente, rendendolo debolmente magnetico. Ma questo effetto non dura.
Una volta rimosso il campo magnetico, il tungsteno perde il suo debole magnetismo e torna alla normalità. Pertanto, l'intensità del campo magnetico applicato influisce sulla magnetizzazione del tungsteno.
Contenuto del raccoglitore
Nelle leghe di tungsteno, gli elementi leganti tengono insieme i diversi metalli. Questi leganti possono modificare il comportamento del tungsteno in un campo magnetico.
Ad esempio, il cobalto, un legante comune, può rendere il tungsteno leggermente più magnetico. D'altra parte, il nichel può indebolire o eliminare qualsiasi proprietà magnetica, rendendo il tungsteno non magnetico.
Composizione
La composizione del tungsteno, in particolare il numero di elettroni spaiati e la loro disposizione, influisce sul suo comportamento magnetico. Più elettroni spaiati ha il tungsteno e il modo in cui sono allineati, più forte sarà la sua risposta magnetica.
Quindi, l'esatta composizione del tungsteno determina il modo in cui reagisce ai magneti.
Il carburo di tungsteno è magnetico?
No, il carburo di tungsteno non è magnetico. Il carburo di tungsteno è composto da atomi di tungsteno e carbonio. Il tungsteno, di per sé, ha deboli proprietà magnetiche.
Quando si combina con il carbonio per formare il carburo di tungsteno, i forti legami tra gli atomi gli impediscono di diventare magnetico. Ciò significa che il carburo di tungsteno non attrae i magneti né si magnetizza.
Tuttavia, i metalli leganti utilizzati per la produzione del carburo di tungsteno possono influire sul suo grado di magnetismo. I metalli leganti come il cobalto, il nichel e il ferro sono magnetici. Più questi metalli sono utilizzati, soprattutto il cobalto, più il carburo di tungsteno sarà magnetico.
Gradi di carburo di tungsteno e proprietà magnetiche
Le proprietà magnetiche del carburo di tungsteno possono variare a seconda del grado e del contenuto di legante. Ecco come si comportano magneticamente i diversi tipi di carburo di tungsteno:
Carburo di tungsteno puro: Questa qualità è completamente amagnetica. Non contenendo materiali leganti, non reagisce ai campi magnetici.
Gradi con contenuto di cobalto 6-15%: Questi gradi sono debolmente magnetici. La piccola quantità di cobalto aggiunta alla miscela la rende leggermente magnetica, sebbene non sia così evidente.
Maggiore contenuto di cobalto (15-30%): Il carburo di tungsteno con un contenuto di cobalto più elevato è più sensibilmente magnetico. All'aumentare del contenuto di cobalto, aumenta anche la permeabilità magnetica del materiale.
Leganti di ferro o nichel: Il carburo di tungsteno prodotto con leganti di ferro o nichel è meno magnetico di quello con cobalto. Pur essendo magnetici, questi metalli non contribuiscono al magnetismo complessivo del materiale come il cobalto.
Un anello di tungsteno è magnetico?
Un anello di tungsteno può essere magnetico o meno, a seconda della sua composizione. Il tungsteno puro non è magnetico, quindi se l'anello è fatto di tungsteno puro, non si attacca a un magnete.
Il tungsteno non ha le proprietà magnetiche di metalli come il ferro, il nichel o il cobalto. Tuttavia, la maggior parte degli anelli di tungsteno sono realizzati in lega, cioè con altri metalli.
Questi metalli possono rendere magnetico l'anello di tungsteno:
Carburo di tungsteno legato al cobalto: Se l'anello contiene cobalto, sarà magnetico. Il cobalto è un metallo ferromagnetico, il che significa che può attrarre facilmente i magneti.
Carburo di tungsteno legato al nichel: Se l'anello contiene nichel, è meno magnetico ma potrebbe comunque reagire a un forte magnete.
Oggetti comuni di tungsteno e magnetismo
Vediamo alcuni prodotti di tungsteno comuni e le loro proprietà magnetiche.
Anelli in tungsteno
La maggior parte degli anelli di tungsteno non sono fatti di tungsteno puro. Spesso sono mescolati con altri metalli, che possono renderli leggermente magnetici.
Carburo di tungsteno
Il carburo di tungsteno è una miscela di tungsteno e carbonio, solitamente tenuta insieme da metalli come il cobalto o il nichel. Il magnetismo dipende dall'elemento legante.
Aste di tungsteno
Le barre di tungsteno puro sono amagnetiche. Se la barretta di tungsteno non contiene altri metalli, non si attacca a un magnete.
Polvere di tungsteno
La polvere di tungsteno pura non è magnetica. Tuttavia, la polvere riciclata o contaminata può contenere piccole quantità di materiali magnetici, che la rendono leggermente magnetica.
Saldatura al tungsteno
Gli elettrodi di saldatura in tungsteno, come il tungsteno toriato, possono essere leggermente magnetici. Questo accade a causa dei materiali aggiunti durante la produzione, come il torio, che crea un effetto magnetico.
Conclusione
Il magnetismo dei prodotti di tungsteno può dipendere dal modo in cui sono stati realizzati, dai metalli aggiunti o dal fatto che siano stati riciclati e abbiano raccolto contaminanti magnetici.
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