Per què el tungstè és fràgil i el tantal és dur?

El tungstè i el tàntal són metalls refractaris, però hi ha algunes diferències en les seves propietats, principalment pel que fa a la duresa i la fragilitat. El tungstè sol mostrar fragilitat, mentre que el tàntal té una millor duresa. En primer lloc, hem d'entendre els conceptes bàsics de duresa i fragilitat. La tenacitat es refereix a la capacitat d'un material per absorbir energia i resistir la fractura quan està sotmès a una força externa, mentre que la fragilitat es refereix a la propietat d'un material de trencar-se sobtadament quan està sotmès a una força. El tungstè presenta fragilitat perquè l'estructura dels seus cristalls està fortament apilada amb fortes forces d'interacció interatòmica, el que resulta en la seva susceptibilitat a la fractura fràgil quan està sotmesa a forces externes. A més, el tungstè té un punt de fusió molt alt de 3410 graus, el que significa que a temperatures extremadament altes, les forces d'interacció interatòmica del tungstè encara són fortes, millorant encara més la seva fragilitat. El tàntal, però, és més dúctil a causa de la seva estructura cristal·lina relativament oberta i les forces d'interacció interatòmica més febles. Això permet que el tàntal resisteixi la fractura quan està sotmès a forces externes absorbint energia mitjançant el moviment relatiu dels àtoms. A més, el punt de fusió del tàntal també és més alt, arribant als 2996 graus, que també millora la seva força d'interacció interatòmica, però en comparació amb el tungstè, la força d'interacció interatòmica del tàntal és relativament més feble, de manera que mostra una millor duresa. En resum, les diferències entre el tungstè i el tàntal en termes de duresa i fragilitat es relacionen principalment amb les seves estructures cristal·lines i les forces d'interacció interatòmica. A causa d'aquestes diferències de propietats intrínseques, el tungstè i el tàntal tenen cadascun els seus usos únics en aplicacions pràctiques. Per exemple, el tungstè s'utilitza àmpliament en la fabricació de filaments i components electrònics a causa del seu alt punt de fusió i duresa, mentre que el tàntal s'utilitza àmpliament en la fabricació de condensadors i elèctrodes per la seva bona resistència a la corrosió i propietats elèctriques.