Tungstênio é um elemento químico cujo número atômico é 74. Este metal pesado do cinza-aço ao branco é altamente durável, o que o torna simplesmente insubstituível em muitos casos. Seu ponto de fusão é superior ao de qualquer outro metal e, portanto, é usado como filamentos em lâmpadas incandescentes e elementos de aquecimento em fornos elétricos (por exemplo, liga de zircônio-tungstênio). A química do elemento permite que ele seja usado como catalisador. Sua dureza excepcional o torna adequado para uso em "aços de alta velocidade" que permitem que os materiais sejam cortados em velocidades mais altas que os aços carbono e em ligas de alta temperatura. O carboneto de tungstênio, um composto do elemento com carbono, é uma das substâncias mais duras conhecidas e é usado para fazer ferramentas de fresamento e torneamento. Os tungstatos de cálcio e magnésio são amplamente utilizados em lâmpadas fluorescentes, e os óxidos de tungstênio são amplamente utilizados em tintas e esm altes cerâmicos.
Histórico de descobertas
A existência deste elemento químico foi sugerida pela primeira vez em 1779 por Peter Woolf, quando investigou o mineral volframite e chegou aa conclusão de que deve conter uma nova substância. Em 1781, Carl Wilhelm Scheele estabeleceu que um novo ácido poderia ser obtido a partir da tungstenita. Scheele e Thorburn Bergman propuseram considerar a possibilidade de obter um novo metal reduzindo este ácido, chamado ácido tungstênico. Em 1783, dois irmãos, José e Fausto Elguiar, encontraram na volframite um ácido idêntico ao ácido tungstênico. No mesmo ano, os irmãos conseguiram isolar o tungstênio dele usando carvão.
Durante a Segunda Guerra Mundial, este elemento químico desempenhou um grande papel. A resistência do metal a altas temperaturas, bem como a extrema resistência de suas ligas, fizeram do tungstênio a matéria-prima mais importante para a indústria militar. Os beligerantes pressionam Portugal como principal fonte de volframite na Europa.
Estar na natureza
Na natureza, o elemento ocorre em wolframita (FeWO4/MnWO4), scheelita (CaWO4), ferberita e hübnerita. Depósitos importantes desses minerais são encontrados nos EUA na Califórnia e Colorado, na Bolívia, China, Coréia do Sul, Rússia e Portugal. Cerca de 75% da produção mundial de tungstênio está concentrada na China. O metal é obtido reduzindo seu óxido com hidrogênio ou carbono.
As reservas mundiais são estimadas em 7 milhões de toneladas, sendo que 30% delas são depósitos de volframita e 70% de scheelita. Atualmente, seu desenvolvimento não é economicamente viável. No nível atual de consumo, essas reservas durarão apenas 140 anos. Outra fonte valiosatungstênio é uma reciclagem de sucata.
Principais recursos
O tungstênio é um elemento químico classificado como metal de transição. Seu símbolo W vem da palavra latina wolframium. Na tabela periódica, está no grupo VI entre o tântalo e o rênio.
Em sua forma mais pura, o tungstênio é um material duro que varia de cor cinza aço a branco estanho. Com impurezas, o metal torna-se quebradiço e difícil de trabalhar, mas se estiver ausente, pode ser cortado com uma serra. Além disso, pode ser forjado, enrolado e desenhado.
Tungstênio é um elemento químico cujo ponto de fusão é o mais alto entre todos os metais (3422 °C). Ele também tem a menor pressão de vapor. Ele também tem a maior resistência à tração em T> 1650 °C. O elemento é extremamente resistente à corrosão e é apenas levemente atacado por ácidos minerais. Em contato com o ar, uma camada protetora de óxido se forma na superfície do metal, mas o tungstênio é completamente oxidado em altas temperaturas. Quando é adicionado em pequenas quantidades ao aço, sua dureza aumenta drasticamente.
Isótopos
Na natureza, o tungstênio é composto por cinco isótopos radioativos, mas eles têm uma meia-vida tão longa que podem ser considerados estáveis. Todos eles decaem em háfnio-72 com a emissão de partículas alfa (correspondentes a núcleos de hélio-4). O decaimento alfa é observado apenas em 180W, o mais leve e raro delesisótopos. Em média, dois decaimentos alfa ocorrem em 1 g de tungstênio natural por ano 180W.
Além disso, 27 isótopos radioativos artificiais de tungstênio foram descritos. O mais estável deles é 181W com meia-vida de 121,2 dias, 185W (75,1 dias), 188 W (69, 4 dias) e 178W (21, 6 dias). Todos os outros isótopos artificiais têm uma meia-vida inferior a um dia, e a maioria deles é inferior a 8 minutos. O tungstênio também tem quatro estados "metaestáveis", dos quais o mais estável é 179mW (6,4 min).
Conexões
Em compostos químicos, o estado de oxidação do tungstênio muda de +2 para +6, dos quais +6 é o mais comum. O elemento normalmente se liga ao oxigênio para formar trióxido amarelo (WO3), que se dissolve em soluções alcalinas aquosas como íons de tungstato (WO42−).
Aplicativo
Como o tungstênio tem um ponto de fusão muito alto e é dúctil (pode ser transformado em fio), é amplamente utilizado como filamento de lâmpadas incandescentes e lâmpadas de vácuo, bem como nos elementos de aquecimento de fornos elétricos. Além disso, o material resiste a condições extremas. Uma de suas aplicações conhecidas é a soldagem a arco de tungstênio com proteção de gás.
Excepcionalmente duro, o tungstênio é um componente ideal para ligas de armas pesadas. A alta densidade é usada em kettlebells,contrapesos e quilhas de lastro para iates, bem como em dardos (80-97%). O aço rápido, que pode cortar material em velocidades mais altas que o aço carbono, contém até 18% dessa substância. Lâminas de turbinas, peças de desgaste e revestimentos usam "superligas" contendo tungstênio. São ligas resistentes ao calor e altamente resistentes que funcionam em temperaturas elevadas.
A expansão térmica de um elemento químico é semelhante ao vidro borossilicato, por isso é usado para fazer vedações de vidro para metal. Compósitos contendo tungstênio são um excelente substituto para chumbo em balas e tiros. Em ligas com níquel, ferro ou cob alto, são feitos projéteis de impacto. Como uma bala, sua energia cinética é usada para atingir um alvo. Em circuitos integrados, o tungstênio é usado para fazer conexões com transistores. Alguns tipos de cordas de instrumentos musicais são feitas de fio de tungstênio.
Usando conexões
A excepcional dureza do carboneto de tungstênio (W2C, WC) o torna o material mais comum para fresamento e torneamento. É aplicado nas indústrias metalúrgica, de mineração, petróleo e construção. O carboneto de tungstênio também é usado na fabricação de joias, pois é hipoalergênico e não tende a perder seu brilho.
Glaze é feito de seus óxidos. Tungstênio "bronze" (assim chamado por causa da cor dos óxidos) é usado em tintas. Os tungstatos de magnésio e cálcio são usados emlâmpadas. O tungstato cristalino serve como detector de cintilação em medicina nuclear e física. Os sais são usados nas indústrias química e de couro. O dissulfeto de tungstênio é uma graxa de alta temperatura que pode suportar 500°C. Alguns compostos contendo tungstênio são usados em química como catalisadores.
Propriedades
As principais propriedades físicas de W são as seguintes:
- Número atômico: 74.
- massa atômica: 183, 85.
- Ponto de fusão: 3410 °C.
- Ponto de ebulição: 5660 °C.
- Densidade: 19,3 g/cm3 a 20°C.
- Estados de oxidação: +2, +3, +4, +5, +6.
- Configuração Eletrônica: [Xe]4 f 145 d 46 s 2.
