Tungstè

element químic amb nombre atòmic 74

El tungstè, també conegut com a wolframi, és un element químic amb el símbol químic W i el nombre atòmic 74. El tungstè només es troba a la Terra combinat en compostos químics. Les menes més importants són la wolframita i la scheelita. L'element pur té unes característiques físiques fortes, especialment el fet que té el punt de fusió més alt de tots els metalls sense aliar i el segon més alt de tots els elements després del carboni. També és remarcable la seva alta densitat, 19,3 vegades la de l'aigua. Aquesta densitat és lleugerament superior a la de l'urani i un 71% més que la del plom.[3] El tungstè policristal·lí és dur i fràgil; tanmateix, el tungstè monocristal·lí pur és més dúctil, i es pot tallar amb una serra d'arquet.[4]

Tungstè
74W
tàntal ← tungstè → reni
Mo
↑
W
↓
Sg
Aspecte
Blanc grisós, brillant

Cristalls evaporats de tungstè i un cub d'1 cm³


Línies espectrals de tungstè
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Tungstè, W, 74
Categoria d'elements Metalls de transició
Grup, període, bloc 6, 6, d
Pes atòmic estàndard 183,84
Configuració electrònica [Xe] 4f14 5d4 6s2[1]
2, 8, 18, 32, 12, 2
Configuració electrònica de Tungstè
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.) 		19,25 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f. 		17,6 g·cm−3
Punt de fusió 3.695 K, 3.422 °C
Punt d'ebullició 5.828 K, 5.555 °C
Punt crític 13.892 K, MPa
Entalpia de fusió 35,3 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 806,7 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 24,27 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 3.477 3.773 4.137 4.579 5.127 5.823
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, −1, −2
(òxid àcid feble)
Electronegativitat 2,36 (escala de Pauling)
Energies d'ionització 1a: 770 kJ·mol−1
2a: 1.700 kJ·mol−1
Radi atòmic 139 pm
Radi covalent 162±7 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Cúbica centrada en la cara
Tungstè té una estructura cristal·lina cúbica centrada en la cara
Ordenació magnètica Paramagnètic[2]
Resistivitat elèctrica (20 °C) 52,8 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 173 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (25 °C) 4,5 µm·m−1·K−1
Mòdul d'elasticitat 411 GPa
Mòdul de cisallament 161 GPa
Mòdul de compressibilitat 310 GPa
Coeficient de Poisson 0,28
Duresa de Mohs 7,5
Duresa de Vickers 3.430 MPa
Duresa de Brinell 2.570 MPa
Nombre CAS 7440-33-7
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del tungstè
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
180W 0,12% 1,8×1018 a α 2,516 176Hf
181W sin 121,2 d ε 0,188 181Ta
182W 26,50% >1,7×1020 a α 1,772 178Hf
183W 14,31% >8×1019 a α 1,680 179Hf
184W 30,64% >1,8×1020 a α 1,123 180Hf
185W sin 75,1 d β− 0,433 185Re
186W 28,43% >4,1×1018 a α 1,656 182Hf
β−β− - 186Os

El tungstè és l'únic metall de la tercera sèrie de transició que es troba en biomolècules, i l'element utilitzat per éssers vius més pesat conegut.[5][6]

HistòriaModifica

El 1779, Peter Woulfe, estudiant una mostra del mineral wolframita, (Mn, Fe)WO4, va predir que devia contenir un nou element.

El 1781, Carl WilhelmScheele i Torbern Berman suggerixen que es pot trobar un nou element reduint un àcid (anomenat «àcid túngstic») obtingut a partir del mineral scheelita, CaWO4.

El 1783, a Espanya, els germans Juan José de Elhúyar i Fausto de Elhúyar i Zubice troben un àcid a partir de la wolframita idèntic a l'àcid túngstic. Aconseguixen aïllar el nou element per mitjà d'una reducció amb carbó vegetal en el laboratori de la Societat Basca, a Bergara. Publiquen Anàlisi química del volfram i examen d'un nou metall que entra en la seva composició descrivint aquest descobriment.

La paraula tungstè procedix del suec; tung es traduïx com 'pesant' i sten, 'pedra', és a dir, 'pedra pesant'. La paraula «wolframi» procedix de les alemanyes wolf i rahm, podent significar 'poc valor'. La polèmica sobre el nom internacional té connotacions polítiques, ja que la forma oficial tunstgè és la patrocinada pels Estats Units, mentre que l'alternativa wolframi (coherent amb el símbol W assignat) era defensada pels seus descobridors.[7]

Abundància i obtencióModifica

Hi ha tungstè sobretot a Bolívia, Estats Units (a Califòrnia i Colorado), Xina, Portugal, Rússia i Corea del Sud. No obstant això el 80% del tungstè procedeix de la Xina.[8]

Per obtenir-lo, en estat pur, amb la metal·lúrgia és senzill, però l'elevat punt de fusió del metall dificulta el tractament del producte final. El wolframi es pot treballar amb forjat, trefilat, extrusió i sinterització.

El wolframi s'extreu de diversos minerals wolfràmics, com la volframita ((Fe,Mn)WO4), la scheelita (CaWO4), la cuproscheelita (CuWO4), la ferberita (FeWO4), la Hübnerita (MnWO4) i la stolzita (PbWO4).

Per la seva obtenció, es fonen els minerals amb carbonat de sodi per adquirir una sal soluble que comprèn el wolframi. Posteriorment, es tracta amb àcid clorhídric per obtenir òxid de wolframi. Finalment, es redueix l'òxid per mitjà d'un corrent d'hidrogen.

Així s'obté pols de wolframi que, després, es reescalfa per sinteritzar-lo, compactar-lo, forjar-lo i laminar-lo.

Però a causa del seu gran temperament, s'han de fer refredaments molt lents en els recuits, fer recuits isotèrmics i temprar-lo amb dos banys.

PropietatsModifica

El wolframi és un metall no fèrric  i refractari de color gris acerós brillant, molt dur i dens, pesant, fràgil, resistent a la corrosió i de bona conductivitat elèctrica.

Com és un metall tan dur, resulta difícil de mecanitzar. Tot i això és molt dúctil, per obtenir fils d'aquest metall es necessita emprar fileres de diamant.

És un metall que resisteix a l'acció dels àcids i àlcalis, encara que és atacat pel clor. A més, té el punt de fusió més alt de tots els metalls i el segon de tots els elements, també té molta resistència a la tracció. Això permet treballar el ferro a temperatures extremadament altes sense perdre les seves propietats físiques.

El wolframi és molt resistent a la corrosió, ja que es comença a oxidar en l'aire per sobre de 400o C, amb formació del triòxid (WO3).

El wolframi és el metall més abundant dels metalls de transició, però és car i difícil d'obtenir. En canvi té molt bones propietats, i sobre tot aliat amb altres metalls, normalment, aliat amb acers ràpids i en metalls durs. Ja que en estat pur els metall no fèrrics són tous i amb una resistència mecànica reduïda.

AplicacionsModifica

Gràcies a la seva gran ductilitat, la seva bona conductivitat elèctrica i el seu elevat punt de fusió, resulta especialment adequat per fabricar filaments de làmpades d'incandescència, per a resistències de forns elèctrics, pantalles florescents i roba ignífuga. El wolframi s'alia amb els acers del grup M (acers per aplicacions elèctriques), per millorar les seves propietats a més de les elèctriques. Per exemple: gran duresa, estabilitat a altes temperatures, resistència al desgast i a la corrosió i resistència els impactes.

El wolframi, quan està ajuntat amb el carboni, forma carbur de wolframi, d'extraordinària duresa. Aquest material s'empra en la fabricació d'eines de tall i de matrius per a treballs en calent. També s'alia amb l'acer per fer aquestes eines, ja que proporciona a l'acer una gran resistència al desgast i duresa a altes temperatures. 

Juntament amb crom, el níquel i el cobalt, s'utilitza com a aliant per obtenir acers imantats.

En materials aglomerats, s'associa al titani i al tàntal per fabricar eines de tall ràpid. Es fa servir també en la fabricació de bugies d'encesa, en contactes elèctrics i en plaques de raigs X.

La duresa del tungstè i la seva alta densitat li donen aplicacions militars, ja que és útil en projectils de penetració. Els compostos de tungstè s'utilitzen tot sovint industrialment com a catalitzadors.

ReferènciesModifica

  1. ↑ «Why does Tungsten not 'Kick' up an electron from the s sublevel ?» (en anglès).
  2. ↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, a Handbook of Chemistry and Physics, 81a edició, CRC press. (anglès)
  3. ↑ Daintith, John. Facts on File Dictionary of Chemistry, 4th ed.. New York: Checkmark Books, 2005. 
  4. ↑ Stwertka, Albert. A Guide to the elements, 2nd ed.. New York: Oxford University Press, 2002. 
  5. ↑ McMaster, J. and Enemark, John H «The active sites of molybdenum- and tungsten-containing enzymes». Current Opinion in Chemical Biology, 2, 2, 1998, pàg. 201–207. DOI: 10.1016/S1367-5931(98)80061-6. PMID: 9667924.
  6. ↑ Hille, Russ «Molybdenum and tungsten in biology». Trends in Biochemical Sciences, 27, 7, 2002, pàg. 360–367. DOI: 10.1016/S0968-0004(02)02107-2. PMID: 12114025.
  7. ↑ Castillo, Ireneu «El wolframio o la batalla perdida por la química española». Clío, 161, pàg. 18 [Consulta: 29 març 2015].
  8. ↑ Savitz, Eric. «The World Is Running Low On Tungsten; Why You Should Care» (en anglès). Forbes, 14-03-2012. [Consulta: 1r març 2015].

Vegeu tambéModifica

BibliografiaModifica

  • Davis, J.R. Metals Handbook. Segona edició. Assistance, 1998.
  • Gran Enciclopèdia Catalana. Segona edició. Barcelona: Enciclopèdia Catalana, 1989.
  • Grup edebé. Tecnologia Industrial 1. Barcelona: Edebé, 2008.
  • Peña Andrés, Javier. Selección de Materiales en el Proceso de Diseño. Barcelona: Ediciones CPG, 2009.
  • Pero-Sanz Elorz, José Antonio. Aceros. Madrid: Editoriales Dossat, 2004.

Enllaços externsModifica

En altres projectes de Wikimedia:
 
 Commons (Galeria)  
 
 Commons (Categoria)  


Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Tungstè&oldid=27497329»