Tungsteno

Tungsteno
   

74		 W
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

tantalio ← tungsteno → renio

Apariencia
Metal gris brillante
línea espectral
Generalidad
Nombre, símbolo, número atómicotungsteno, W, 74
Seriemetales de transición
Grupo , período , bloque6 (VIB) , 6 , d
Densidad19 250 kg/m³
Dureza7.5
Configuración electrónica
Término espectroscópico5 D 0
Propiedades atómicas
Peso atomico183,84  €
Radio atómico (calc.)135 (193)  horas
Radio covalente146 horas
Radio de Van der Waals137 horas [1]
Configuración electrónica[ Xe ] 4f 14 5d 4 6s 2
y - por nivel de energía2, 8, 18, 32, 12, 2
Estados de oxidación6, 5, 4, 3, 2 (moderadamente ácido )
Estructura cristalinacúbico centrado en el cuerpo
Propiedades físicas
Estado de la materiasólido
punto de fusión3 422  K (3 149  °C ) [2]
Punto de ebullición5 655 K (5 382 °C)
Volumen molar9,47 × 10 −6  m³ / mol
Entalpía de vaporización824  kJ/mol
Calor de fusión35,4 kJ/mol
Presión de vapor4.27  Pa _3 680K  _
Velocidad del sonido5 174  m/s en293.15K  _
Otras propiedades
número CAS7440-33-7
Electronegatividad2.36
Calor especifico130 J / (kg·K)
Conductibilidad electrica1,89 × 10 7  S / m
Conductividad térmica174 W / (m K)
Energía de primera ionización770 kJ/mol
Segunda energía de ionización1700 kJ/mol
Isótopos más estables
Yo asiN / ADTMDDelawareDP
180W _0,12% 1,8 × 10 18 añosα2.516176 hf
181W _sintético 121,2 díasε0.188181 Ta
182 vatios26,50% Es estable con 108 neutrones.
183W _14,31% Es estable con 109 neutrones.
184 vatios30,64% Es estable con 110 neutrones.
185W _sintético 75,1 díasβ- _0.433185 rey
186W _28,43% Es estable con 112 neutrones.
iso: isótopo
NA: abundancia en la naturaleza
TD: vida media
DM: modo de decaimiento
DE: energía de decaimiento en MeV
DP: producto de decaimiento

El tungsteno es el elemento químico de número atómico 74 y su símbolo es W (del wolframio ) .

Es un metal de transición duro, pesado, de color blanco a gris acero, conocido por sus buenas propiedades reológicas . Se encuentra en numerosos minerales, incluyendo wolframita y scheelita .

En 1961 la IUPAC declaró admisibles ambos nombres (el de wolframio preferible en compuestos).

En forma pura es ampliamente utilizado en aplicaciones eléctricas y sus compuestos son ampliamente utilizados en la industria. El ejemplo más notable de su uso es la producción de filamentos para lámparas incandescentes (y esto se debe a que es el metal con mayor punto de fusión), pero sus aleaciones también se utilizan en la industria aeroespacial.

Etimología

El nombre "tungsteno" (o "tunsten") proviene del sueco tung sten , "piedra pesada", término acuñado en 1751 por el sueco Axel Fredrik Cronstedt , quien nombró un mineral que descubrió hoy conocido como scheelita [3] . En sueco actual, sin embargo, su nombre es wolframio . El nombre "wolframio" (o "volframio") deriva del alemán Wolf ram , "suciedad de lobo", porque este mineral negro reduce el valor de las vetas de estaño en las que está presente [4] . En el alemán de hoy, también se usa el nombre Tungsten .

Características

El tungsteno puro tiene un color que va del gris acero al blanco y es muy duro. Se puede cortar con sierra de metal cuando es muy puro, mientras que si es impuro es muy frágil y difícil de trabajar; el tungsteno se obtiene por sinterización ya que tiene una temperatura de fusión demasiado alta para colarse. Luego se procesa por forja , tracción o extrusión . El punto de fusión del tungsteno es el más alto de todos los elementos puros (3 422  ° C ): también tiene la presión de vapor más baja y la resistencia a la tracción más alta a temperaturas superiores1 650  ° C de todos los elementos químicos.

Tiene una excelente resistencia a la corrosión, la mayoría de los ácidos minerales lo afectan débilmente. Se forma una capa protectora de óxido sobre el tungsteno metálico en el aire, pero esta protección falla a altas temperaturas, en las que la oxidación no se detiene.

Se oxida fácilmente, tanto puro como en forma de carburo por la acción del peróxido de hidrógeno [5] [6] .

Cuando se agrega al acero , el tungsteno aumenta significativamente su dureza.

Aplicaciones

El tungsteno tiene una amplia gama de usos, de los cuales el más extendido es sin duda como carburo de tungsteno (W 2 C , WC) en carburos cementados . Estos materiales son muy resistentes al desgaste y se utilizan en el procesamiento de otros metales, en la industria minera , petrolera y de la construcción. El tungsteno también se usa para filamentos en bombillas incandescentes y tubos termoiónicos , y para varios tipos de electrodos , porque puede reducirse a filamentos muy finos que tienen un alto punto de fusión. El carburo de tungsteno se ha utilizado durante no mucho tiempo también para bisutería y bisutería debido a sus características de resistencia al rayado y al desgaste.

Otros usos:

Otros usos marginales diversos: los óxidos de tungsteno se utilizan en revestimientos cerámicos y los tungstatos de calcio y magnesio se utilizan ampliamente en lámparas fluorescentes. Este metal también se usa en objetivos de rayos X y elementos calefactores para hornos eléctricos. Las sales que contienen tungsteno se usan en química y para curtir cuero . Los bronces de tungsteno (óxidos coloreados de tungsteno) son pigmentos que se utilizan, junto con otros compuestos, en pinturas y colores. Desde la década de 2000 se utiliza como alternativa al plomo para cargar munición de caza.

El tungsteno también se utiliza en la fabricación de bisutería y bisutería, debido a su hipoalergenicidad y la capacidad, debido a su extrema dureza, de permanecer brillante mucho más tiempo que cualquier otro metal. [7]

Debido a la gravedad específica similar al oro, a veces los falsificadores lo utilizan para producir lingotes falsos, que consisten en un núcleo de tungsteno recubierto de oro.

Sumergido en una atmósfera de nitrógeno líquido junto con descargas eléctricas de alto voltaje, el tungsteno se afila hasta alcanzar una punta del espesor de un solo átomo. Podría usarse para microscopios de efecto túnel . [7]

Historia

Su existencia fue hipotetizada por primera vez en 1779 por Peter Woulfe , quien al examinar la wolframita dedujo que debía contener un nuevo elemento. En 1781 Carl Wilhelm Scheele comprobó que se podía producir un nuevo ácido a partir de la tungstenita , al que llamaron ácido tungstico . Scheele y Torbern Bergman , por lo tanto, plantearon la hipótesis de que se podría aislar un nuevo metal a partir de la reducción del ácido túngstico.

En 1783 los españoles Juan José Delhuyar y Fausto Delhuyar obtuvieron de la wolframita un ácido idéntico al ácido tungstico y posteriormente en el mismo año aislaron el tungsteno metálico reduciendo el ácido tungstico con carbón. Por lo tanto, se les atribuye el descubrimiento del elemento.

Durante la Segunda Guerra Mundial , el tungsteno desempeñó un gran papel económico y político. Portugal , el principal productor europeo de wolframita, se vio presionado desde ambos frentes; dadas sus propiedades mecánicas y su resistencia, el tungsteno es un metal ideal para la producción de armas, especialmente proyectiles perforantes capaces de penetrar incluso las armaduras más sólidas [8] .

Clasificación de las aleaciones

Rol biológico

Las enzimas oxidorreductasas utilizan tungsteno en complejos de tungsteno -pterina , similar al molibdeno .

Disponibilidad

El tungsteno se encuentra en los minerales wolframita ( tungstato de manganeso y hierro ; FeWO 4 / MnWO 4 ), scheelita (tungstato de calcio , CaWO 4 ), ferberita y hübnerita .

Importantes yacimientos de estos minerales se encuentran en Austria , Bolivia , China , Portugal , Rusia , Corea del Sur y Estados Unidos ( California , Colorado ); China produce el 75% de la producción mundial .

Industrialmente se produce por reducción del óxido de tungsteno con hidrógeno o carbono .

En la naturaleza, el tungsteno (donde no se encuentra libre, sino en compuestos que normalmente corresponden a su estado de oxidación +6) es un elemento relativamente raro que constituye alrededor del 5 × 10 −4 % de la corteza terrestre.

Compuestos

El estado de oxidación más común del tungsteno en sus compuestos es +6, aunque en el rango de sus compuestos tiene todos los números de oxidación entre -2 y +6. Por lo general, se combina con oxígeno para dar óxido de volframio, WO 3 , que se disuelve en soluciones acuosas alcalinas , transformándose en iones de volframato de WO .2−4.

Polioxaniones acuosos

Se sabe que las soluciones acuosas de tungstato forman polioxaniones en un entorno neutro o ácido. A medida que aumenta la acidez, el ion tungstato primero se convierte en el anión paratungstato soluble y metaestable A , W 7 O6−24, que en tiempos del orden de horas o días se convierte en el parawolframato menos soluble B , H 2 W 12 O10-42.

La acidificación adicional produce, al alcanzar el equilibrio , el anión metatungstato , H 2 W 12 O6−40, muy soluble. El ion metatungstato tiene la geometría de un agregado simétrico compuesto por doce octaedros de oxígeno y tungsteno, conocido como el anión Keggin .

Muchos otros poliossoaniones existen como especies metaestables. La inclusión de un átomo diferente, como el fósforo, en lugar de los hidrógenos centrales del metatungstato produce una amplia gama de los llamados heteropolianiones .

En la naturaleza, el tungsteno se presenta como una mezcla de cinco isótopos , de los cuales cuatro son estables ; 182 W, 183 W, 184 W, 186 W. El isótopo de 180 W , por otro lado, es inestable, pero su vida media es tan larga que puede considerarse estable a todos los efectos prácticos. Se conocen otros 27 isótopos radiactivos , de los cuales los más estables son 181 W (vida media de 121,2 días), 185 W (75,1 días), 188 W (69,4 días) y 178 W (21,6 días). Todos los demás isótopos tienen vidas medias de menos de 24 horas y la mayoría de ellos menos de 8 minutos. El tungsteno también tiene 4 metáestados , de los cuales el más estable es de 179 m W (vida media: 6,4 minutos). Los isótopos de tungsteno tienen pesos atómicos que van desde157.974u  ( 158W ) y 189.963u ( 190W ) .

Efectos sobre la salud

Toxicidad aguda

El tungsteno provoca convulsiones e insuficiencia renal con necrosis tubular aguda . [9] [10] [11]

El ácido tungstico se utiliza en el laboratorio para generar convulsiones.

Aunque se sospecha que sus compuestos son tóxicos, aún no se ha demostrado una relación entre el tungsteno y la aparición de leucemia . Por otro lado, la conexión entre el rabdomiosarcoma y la amalgama de tungsteno depositada en los músculos ha sido comprobada por al menos un estudio científico realizado en animales conejillos de indias , una posible eventualidad en caso de contacto con armas especiales y proyectiles. [12]

Notas

  1. ^ Tungsteno , en lenntech.it . Consultado el 27 de abril de 2013 .
  2. ^ Tabla periódica y propiedades de los elementos .
  3. ^ Tungsteno> significado - Diccionario italiano De Mauro
  4. ^ Wolframio> significado - Diccionario italiano De Mauro
  5. ^ Hitoshi Nakajima , Tetsuichi Kudo y Noritaka Mizuno, Reacción del polvo metálico de tungsteno con peróxido de hidrógeno para formar tungstatos de peroxo, un precursor útil del conductor de protones , en Chemistry Letters , vol. 26, núm. 8, 1997, pág. 693.
  6. ^ PC Murau, Disolución de tungsteno por peróxido de hidrógeno , en Anal. química , 1961 33 (8), págs. 1125-1126.
  7. ^ a b Tungsteno , en tavolaperiodica.altervista.org . Consultado el 18 de agosto de 2016 .
  8. ^ Alessandro Giraudo, Historias extraordinarias de materias primas , 2019, página 220 Tungsteno: de "flor de durazno" a metal esencial para la guerra , trad. Sara Principe, añadir editorial, Turín, ISBN 978 88 6783 236 1
  9. ^ Marquet P, François B, Vignon P, Lachâtre G. Un soldado que tuvo convulsiones después de beber un cuarto de litro de vino. (Limoges, Francia) Lancet. 19 de octubre de 1996, 348 (9034): 1070. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8874460
  10. ^ Comentar en: Lison D, Buchet JP, Hoet P. Toxicidad del tungsteno. Lanceta. 4 de enero de 1997, 349 (9044): 58-9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8988138
  11. ^ Marquet P, François B, Lotfi H, Turcant A, Debord J, Nedelec G, Lachâtre G. Determinación de tungsteno en fluidos biológicos, cabello y uñas mediante espectrometría de emisión de plasma en un caso de intoxicación aguda grave en el hombre. J Forensic Sci. Mayo de 1997, 42 (3): 527-30. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9144946
  12. ^ Copia archivada ( PDF ) , en afrri.usuhs.mil . Consultado el 16 de octubre de 2006 (archivado desde el original el 5 de octubre de 2006) .

Bibliografía

Otros proyectos

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