El tungsteno es un elemento químico cuyo número atómico es 74. Este metal pesado, de color gris acero a blanco, es muy duradero, lo que lo hace simplemente insustituible en muchos casos. Su punto de fusión es superior al de cualquier otro metal, por lo que se utiliza como filamentos en lámparas incandescentes y elementos calefactores en hornos eléctricos (por ejemplo, aleación de zirconio-tungsteno). La química del elemento permite que se utilice como catalizador. Su dureza excepcional lo hace adecuado para su uso en "aceros de alta velocidad" que permiten cortar materiales a velocidades más altas que los aceros al carbono y en aleaciones de alta temperatura. El carburo de tungsteno, un compuesto del elemento con carbono, es una de las sustancias más duras que se conocen y se utiliza para fabricar herramientas de fresado y torneado. Los tungstatos de calcio y magnesio se usan mucho en lámparas fluorescentes, y los óxidos de tungsteno se usan mucho en pinturas y esm altes cerámicos.
Historial de descubrimientos
La existencia de este elemento químico fue sugerida por primera vez en 1779 por Peter Woolf, cuando investigó el mineral wolframita y llegó ala conclusión de que debe contener una nueva sustancia. En 1781, Carl Wilhelm Scheele estableció que se podía obtener un nuevo ácido a partir de la tungstenita. Scheele y Thorburn Bergman propusieron considerar la posibilidad de obtener un nuevo metal mediante la reducción de este ácido, llamado ácido tungstenico. En 1783, dos hermanos, José y Fausto Elguiar, encontraron en la wolframita un ácido idéntico al ácido tungstenico. En el mismo año, los hermanos lograron aislar el tungsteno usando carbón vegetal.
Durante la Segunda Guerra Mundial, este elemento químico desempeñó un papel muy importante. La resistencia del metal a las altas temperaturas, así como la extrema dureza de sus aleaciones, hicieron del tungsteno la materia prima más importante para la industria militar. Los beligerantes presionan a Portugal como principal fuente de wolframita en Europa.
Estar en la naturaleza
En la naturaleza, el elemento se encuentra en wolframita (FeWO4/MnWO4), scheelita (CaWO4), ferberita y hübnerita. Importantes yacimientos de estos minerales se encuentran en EE. UU. en California y Colorado, en Bolivia, China, Corea del Sur, Rusia y Portugal. Alrededor del 75% de la producción mundial de tungsteno se concentra en China. El metal se obtiene reduciendo su óxido con hidrógeno o carbono.
Las reservas mundiales se estiman en 7 millones de toneladas, se supone que el 30% de ellas son yacimientos de wolframita y el 70% de scheelita. Actualmente, su desarrollo no es económicamente viable. Al nivel actual de consumo, estas reservas durarán solo 140 años. Otra fuente valiosael tungsteno es un reciclaje de chatarra.
Características principales
El tungsteno es un elemento químico clasificado como metal de transición. Su símbolo W proviene de la palabra latina wolframio. En la tabla periódica, está en el grupo VI entre tantalio y renio.
En su forma más pura, el tungsteno es un material duro cuyo color varía del gris acero al blanco peltre. Con las impurezas, el metal se vuelve quebradizo y difícil de trabajar, pero si están ausentes, se puede cortar con una sierra para metales. Además, se puede forjar, laminar y estirar.
El tungsteno es un elemento químico cuyo punto de fusión es el más alto entre todos los metales (3422 °C). También tiene la presión de vapor más baja. También tiene la mayor resistencia a la tracción en T> 1650 °C. El elemento es extremadamente resistente a la corrosión y solo es ligeramente atacado por ácidos minerales. Al entrar en contacto con el aire, se forma una capa protectora de óxido en la superficie del metal, pero el tungsteno se oxida por completo a altas temperaturas. Cuando se agrega en pequeñas cantidades al acero, su dureza aumenta dramáticamente.
Isótopos
En la naturaleza, el tungsteno se compone de cinco isótopos radiactivos, pero tienen una vida media tan larga que pueden considerarse estables. Todos ellos decaen en hafnio-72 con emisión de partículas alfa (correspondientes a núcleos de helio-4). El decaimiento alfa se observa solo en 180W, el más ligero y raro de estosisótopos En promedio, ocurren dos desintegraciones alfa en 1 g de tungsteno natural por año 180W.
Además, se han descrito 27 isótopos radiactivos artificiales de tungsteno. El más estable de estos es 181W con una vida media de 121,2 días, 185W (75,1 días), 188 W (69, 4 días) y 178W (21, 6 días). Todos los demás isótopos artificiales tienen una vida media de menos de un día, y la mayoría de ellos es de menos de 8 minutos. El tungsteno también tiene cuatro estados "metaestables", de los cuales el más estable es 179mW (6,4 min).
Conexiones
En los compuestos químicos, el estado de oxidación del tungsteno cambia de +2 a +6, de los cuales +6 es el más común. El elemento normalmente se une con el oxígeno para formar trióxido amarillo (WO3), que se disuelve en soluciones acuosas alcalinas como iones de tungstato (WO42−).
Solicitud
Debido a que el tungsteno tiene un punto de fusión muy alto y es dúctil (se puede estirar en alambre), se usa ampliamente como filamento de lámparas incandescentes y lámparas de vacío, así como en los elementos calefactores de hornos eléctricos. Además, el material soporta condiciones extremas. Una de sus aplicaciones conocidas es la soldadura por arco de tungsteno protegido con gas.
Excepcionalmente duro, el tungsteno es un componente ideal para aleaciones de armas pesadas. La alta densidad se utiliza en pesas rusas,contrapesos y quillas de lastre para yates, así como en dardos (80-97%). El acero rápido, que puede cortar material a mayor velocidad que el acero al carbono, contiene hasta un 18 % de esta sustancia. Los álabes de las turbinas, las piezas de desgaste y los revestimientos utilizan "superaleaciones" que contienen tungsteno. Son aleaciones termorresistentes de alta resistencia que funcionan a temperaturas elevadas.
La expansión térmica de un elemento químico es similar al vidrio de borosilicato, por lo que se usa para hacer sellos de vidrio a metal. Los compuestos que contienen tungsteno son un excelente sustituto del plomo en balas y perdigones. En aleaciones con níquel, hierro o cob alto, se fabrican proyectiles de impacto. Al igual que una bala, su energía cinética se utiliza para dar en el blanco. En los circuitos integrados, el tungsteno se usa para hacer conexiones a los transistores. Algunos tipos de cuerdas de instrumentos musicales están hechos de alambre de tungsteno.
Uso de conexiones
La dureza excepcional del carburo de tungsteno (W2C, WC) lo convierte en el material más común para herramientas de fresado y torneado. Se aplica en la industria metalúrgica, minera, petrolera y de la construcción. El carburo de tungsteno también se utiliza en la fabricación de joyas, ya que es hipoalergénico y no tiende a perder su brillo.
El glaseado está hecho de sus óxidos. El "bronce" de tungsteno (llamado así por el color de los óxidos) se usa en pinturas. Los volframatos de magnesio y calcio se utilizan en fluorescenteslámparas El tungstato cristalino sirve como detector de centelleo en medicina nuclear y física. Las sales se utilizan en las industrias química y del cuero. El disulfuro de tungsteno es una grasa para altas temperaturas que puede soportar 500 °C. Algunos compuestos que contienen tungsteno se utilizan en química como catalizadores.
Propiedades
Las principales propiedades físicas de W son las siguientes:
- Número atómico: 74.
- Masa atómica: 183, 85.
- Punto de fusión: 3410 °C.
- Punto de ebullición: 5660 °C.
- Densidad: 19,3 g/cm3 a 20°C.
- Estados de oxidación: +2, +3, +4, +5, +6.
- Configuración electrónica: [Xe]4 f 145 d 46 s 2.
