タングステン

タングステンまたはウォルフラム: Wolfram [ˈvɔlfram]: wolframium: tungsten [ˈtʌŋstən])は、原子番号74の元素元素記号W金属元素の一つ。

タンタル タングステン レニウム
Mo

W

Sg
外見
銀灰色
一般特性
名称, 記号, 番号 タングステン, W, 74
分類 遷移金属
, 周期, ブロック 6, 6, d
原子量 183.84
電子配置 [Xe] 4f14 5d4 6s2[1]
電子殻 2, 8, 18, 32, 12, 2(画像)
物理特性
固体
密度室温付近) 19.25 g/cm3
融点での液体密度 17.6 g/cm3
融点 3695 K, 3422 °C, 6192 °F
沸点 5828 K, 5555 °C, 10031 °F
臨界点 13892 K, MPa
融解熱 35.3 kJ/mol
蒸発熱 806.7 kJ/mol
熱容量 (25 °C) 24.27 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 3477 3773 4137 4579 5127 5823
原子特性
酸化数 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, −1, -2(弱酸性酸化物
電気陰性度 2.36(ポーリングの値)
イオン化エネルギー 第1: 770 kJ/mol
第2: 1700 kJ/mol
原子半径 139 pm
共有結合半径 162±7 pm
その他
結晶構造 体心立方格子構造
磁性 常磁性[2]
電気抵抗率 (20 °C) 52.8 nΩ·m
熱伝導率 (300 K) 173 W/(m·K)
熱膨張率 (25 °C) 4.5 µm/(m·K)
音の伝わる速さ
(微細ロッド)
(r.t.) (annealed) 4620 m/s
ヤング率 411 GPa
剛性率 161 GPa
体積弾性率 310 GPa
ポアソン比 0.28
モース硬度 7.5
ビッカース硬度 3430 MPa
ブリネル硬度 2570 MPa
CAS登録番号 7440-33-7
主な同位体
詳細はタングステンの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
180W 0.12% 1.8×1018 y α 2.516 176Hf
181W syn 121.2 d ε 0.188 181Ta
182W 26.50% >1.7×1020 y α 1.772 178Hf
183W 14.31% >8×1019 y α 1.680 179Hf
184W 30.64% >1.8×1020 y α 1.123 180Hf
185W syn 75.1 d β- 0.433 185Re
186W 28.43% >4.1×1018 y α 1.656 182Hf
β-β- - 186Os

原子量は183.84である。銀灰色の非常に硬く重い金属で、クロム族元素に属する。化学的に安定で、その結晶は体心立方構造 (BCC) を持つ。融点3380 °C で、沸点5555 °C比重は19.3。希少金属の一つである。


用途

金属のうちでは最も融点が高く、金属としては比較的大きな電気抵抗を持つので[3]電球フィラメントとして利用されるが、LEDの普及によりこの分野の使用量は減少してきている。また、タングステン合金や炭化タングステンは非常に硬度が高いため、高級な切削用工具に用いられる。比重が大きく、高い硬度を持つため砲弾、特に対戦車、対艦船用の徹甲弾に用いられるが、この用途では後発の劣化ウランと競合する。比重がに近いことから、金の延べ板の偽造に用いられることがある[4]。野性動物への鉛害防止の観点から、狩猟散弾銃の弾丸や釣りのおもりで使われるの代替品としても注目されているが、コストや加工などの問題から普及は進んでいない。さらに、高温強度が強く、熱膨張係数は金属のうちでは最も小さいため、耐熱性の要求される分野でも用いられる[5]

産出

タングステンの産出量は、中華人民共和国が52,000トンで、世界の産出量の83.7%を占めており、次いでロシア連邦カナダオーストリアなどで、多く産出される。

前記の様に産業上・軍事上非常に重要性が高い金属であるが地殻存在度が低い物質であり、産出地にも偏りがある。日本においても多くを他国からの輸入に頼っている状況であるため、万一の国際情勢の急変に対する安全保障策として国内消費量の最低60日分を国家備蓄すると定められている。

歴史

1781年スウェーデンカール・ヴィルヘルム・シェーレ灰重石から酸化タングステン(VI)の分離に成功し、タングステン酸と命名。1783年スペインファン・ホセファウストのエルヤル兄弟が、タングステン酸を木炭で還元して初めて単体を得、ウォルフラムと命名。

タングステン (tungsten) とは、スウェーデン語デンマーク語ノルウェー語で「重い石」という意味である。元素記号の W はドイツ語Wolfram にちなむ[7]。これは、タングステン鉱石(鉄マンガン重石Wolframit から来ており(エルヤル兄弟の命名もここから)、これがスズ鉱石の中に混入すると、スラグを作ってスズの精製を阻害することから、スズを狼 (Wolf) のようにむさぼり食べるという意味で名づけられた[8]

米国では2010年、コンゴ民主共和国および周辺国で紛争地域のテロ活動の資金源となっている鉱物、いわゆる「紛争鉱物」に指定され、製品に使用する企業は米証券取引委員会に報告義務が課された[9]

日米欧からの提訴を受けて世界貿易機関(WTO)が協定違反と断じたことにより、2015年に生産をほぼ独占していた中国はタングステンとレアアースモリブデンに賦課している「輸出税」と「輸出数量制限」を廃止した[10]

同位体

タングステンには158Wから192Wまで、35種類の同位体が知られており、このうち180W182W183W184W186Wが天然に存在する。全ての同位体が放射性同位体と考えられているが、いずれも極めて半減期が長く、崩壊が観測されたことはない。計算上、1gのタングステンは2日に1個の原子が崩壊しているはずである。

タングステンの化合物

タングステン酸塩鉱物

鉱物学において、タングステン酸塩からなる鉱物タングステン酸塩鉱物(タングステンさんえんこうぶつ、: tungstate mineral)と呼ぶ。灰重石 CaWO4(タングステン酸カルシウム)、鉄重石 FeWO4(タングステン酸鉄)、マンガン重石 MnWO4(タングステン酸マンガン)などがある。

脚注

  1. Why does Tungsten not 'Kick' up an electron from the s sublevel ?”. 2008年6月15日閲覧。
  2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Archived 2004年3月24日, at the Wayback Machine., in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  3. タングステンの特徴|株式会社アライドマテリアル”. www.allied-material.co.jp. 2020年5月21日閲覧。
  4. “金の延べ板の偽造工場を摘発、ブローカーの男ら6人逮捕”. asahi.com. (2007年6月5日). オリジナルの2007年6月6日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20070606070857/http://www.asahi.com/national/update/0605/OSK200706040125.html 2016年12月5日閲覧。
  5. タングステンの基本物性|融点・比重・電気抵抗など|岳石電気株式会社”. www.takeishi.co.jp. 2020年5月21日閲覧。
  6. “ダイヤの次に硬い「タングステン印鑑」パナソニックが12月発売 蛍光灯製造技術を応用”. ITmedia ニュース. (2016年12月5日). http://www.itmedia.co.jp/news/articles/1612/05/news085.html 2016年12月5日閲覧。
  7. 日本タングステン  タングステンのすべて https://www.nittan.co.jp/tech/all/detail01.html
  8. 桜井弘 『元素111の新知識』 講談社、1998年、304~305頁。ISBN 4-06-257192-7。
  9. 米国における紛争鉱物に関する開示規制の概要”. 経済産業省. 2016年6月3日閲覧。
  10. “中国のレアアース等原材料3品目に関する輸出税が廃止されます”. 経済産業省. (2015年5月1日). http://www.meti.go.jp/press/2015/05/20150501001/20150501001.html 2018年3月24日閲覧。

参考文献

関連項目

外部リンク

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