מדוע טונגסטן שביר וטנטלום קשה?

טונגסטן וטנטלום שניהם מתכות עקשנות, אך ישנם כמה הבדלים בתכונותיהם, בעיקר במונחים של קשיחות ושבירות. טונגסטן בדרך כלל מראה שבירות, בעוד שלטנטלום יש קשיחות טובה יותר. ראשית, עלינו להבין את המושגים הבסיסיים של קשיחות ושבירות. קשיחות מתייחסת ליכולת של חומר לספוג אנרגיה ולהתנגד לשבר כאשר הוא נתון לכוח חיצוני, בעוד שבריריות מתייחסת לתכונה של חומר להישבר באופן פתאומי כאשר הוא נתון לכוח. טונגסטן מפגין שבירות מכיוון שמבנה הגבישים שלו מוערמים היטב עם כוחות אינטראקציה בין-אטומיים חזקים, וכתוצאה מכך רגישותו לשבר שביר כאשר הוא נתון לכוחות חיצוניים. בנוסף, לטונגסטן יש נקודת התכה גבוהה מאוד של 3410 מעלות, מה שאומר שבטמפרטורות גבוהות במיוחד, כוחות האינטראקציה הבין-אטומיים של טונגסטן עדיין חזקים, מה שמשפר עוד יותר את שבירותו. עם זאת, טנטלום הוא רקיע יותר בשל מבנה הגביש הפתוח יחסית וכוחות האינטראקציה הבין-אטומיים החלשים יותר. זה מאפשר לטנטלום להתנגד לשבר כאשר הוא נתון לכוחות חיצוניים על ידי ספיגת אנרגיה דרך התנועה היחסית של האטומים. בנוסף, גם נקודת ההיתוך של הטנטלום גבוהה יותר ומגיעה ל-2996 מעלות, מה שגם משפר את כוח האינטראקציה הבין-אטומי שלו, אך בהשוואה לטונגסטן, כוח האינטראקציה הבין-אטומי של הטנטלום חלש יותר באופן יחסי, ולכן הוא מראה קשיחות טובה יותר. לסיכום, ההבדלים בין טונגסטן לטנטלום מבחינת קשיחות ושבירות קשורים בעיקר למבני הגביש שלהם ולכוחות האינטראקציה הבין-אטומיים שלהם. בשל הבדלי מאפיינים מהותיים אלה, לכל אחד טונגסטן וטנטלום יש את השימושים הייחודיים שלהם ביישומים מעשיים. לדוגמה, טונגסטן נמצא בשימוש נרחב בייצור חוטים ורכיבים אלקטרוניים בגלל נקודת ההיתוך והקשיות הגבוהים שלו, בעוד שטנטלום נמצא בשימוש נרחב בייצור קבלים ואלקטרודות בגלל עמידות טובה בפני קורוזיה ותכונות חשמליות.