Tungsteno

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tantalio ? ? tungsteno renio
Mo
?
W
?
Mx
Apariencia
blanco grisáceo, brillante
Propiedades generales
Nombre , símbolo , número tungsteno, W, de 74 años
Pronunciación / t n s t ? ?n / ;
alternativamente, / w ? l f r ?m / lana fr?m-
Elemento de categoría de metales de transición
Grupo , periodo , bloque 6 , 6 , d
Peso atómico estándar 183,84
Configuración electrónica [ Xe ] 4f 14 5d 4 6s 2 [1]
Electrones por shell 2, 8, 18, ??32, 12, 2 ( imagen )
Propiedades físicas
Fase sólido
Densidad (cerca de rt ) 19,25 g · cm -3
Líquido de densidad en el punto de fusión 17,6 g · cm -3
Punto de fusión 3695 K , 3422 ° C, 6192 ° F
Punto de ebullición 5828 K, 5555 ° C, 10,031 ° F
Punto crítico 13.892 K, MPa
Calor de fusión 35,3 kJ · mol -1
Calor de vaporización 806,7 kJ mol -1
Capacidad calorífica molar 24,27 J · mol -1 · K -1
Presión de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
en T (K) 3477 3773 4137 4579 5127 5823
Las propiedades atómicas
Estados de oxidación 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2
(Ligeramente ácido de óxido)
Electronegatividad 2,36 (escala de Pauling)
Energías de ionización 1 º: 770 kJ · mol -1
Segundo: 1700 kJ · mol -1
Radio atómico 139 pm
Radio covalente 162 ± 19:00
Miscelánea
Estructura cristalina centrada en el cuerpo cúbico
Magnética pedido paramagnético [2]
Resistividad eléctrica (20 ° C) 52,8 n? · m
Conductividad térmica 173 W · m -1 · K -1
La expansión térmica (25 ° C) 4,5 m · m -1 · K -1
Módulo de Young 411 GPa
Módulo de corte 161 GPa
Módulo de compresibilidad 310 GPa
Poisson 0.28
Dureza de Mohs 7.5
Dureza Vickers 3430 MPa
Dureza Brinell 2570 MPa
Número de registro CAS 7440-33-7
Mayoría de los isótopos estables
Artículo principal: Isótopos de tungsteno
iso NA la vida media DM DE ( MeV ) DP
180 W 0,12% 1.8 × 10 18 y ? 2.516 176 Hf
181 W syn 121.2 d ? 0.188 181 Ta
182 W 26,50% 182 W es estable con 108 neutrones
183 W El 14,31% 183 W es estable con 109 neutrones
184 W 30,64% 184 W es estable con 110 neutrones
185 W syn 75.1 d ? - 0.433 185 Re
186 W 28.43% 186 W es estable con 112 neutrones
v · d · e · r

Tungsteno ( juego / t n s t ? ?n / ), también conocido como wolframio ( juego / w ? l f r ?m / wuul fr?m- ), es un elemento químico con el símbolo químico W y número atómico 74.

Un gris acero de metal en condiciones normales, cuando no combinada, tungsteno se encuentra naturalmente en la Tierra sólo en compuestos químicos. Se identificó como un nuevo elemento en 1781, y aisló por primera vez como metal en 1783. Sus importantes minerales son wolframita y scheelita . El elemento libre se destaca por su robustez, sobre todo el hecho de que tiene el más alto punto de fusión de todos los no aleados y metales el segundo más alto de todos los elementos después de carbono . También notable es su alta densidad de 19,3 veces la del agua, comparable a la de uranio y oro , y mucho mayor (alrededor de 1,7 veces) que la de plomo . [3] de tungsteno con pequeñas cantidades de impurezas es a menudo frágil [4] y duro, lo que hace difícil el trabajo . Sin embargo, el tungsteno muy puro es más dúctil, y se puede cortar con una sierra para metales . [5]

La forma elemental puro se utiliza principalmente en aplicaciones eléctricas. Las aleaciones de tungsteno de muchas tienen numerosas aplicaciones, especialmente en incandescente bombilla de filamentos, tubos de rayos X (ya que tanto el filamento y el blanco), y superaleaciones . La dureza de tungsteno de alta densidad y darle las aplicaciones militares de los proyectiles penetrantes. Los compuestos de tungsteno son más frecuentemente utilizados en la industria como catalizadores.

El tungsteno es el único metal de la serie tercera transición que se sabe que se producen en las biomoléculas , en el que se utiliza en unas pocas especies de bacterias. Es el elemento más pesado conocido por ser utilizado por cualquier organismo vivo. Sin embargo, el tungsteno y el molibdeno interfiere con el metabolismo del cobre, y es algo tóxico para la vida animal. [6] [7]

Contenido

[ editar ] Historia

En 1781, Carl Wilhelm Scheele descubrieron que un nuevo ácido , ácido túngstico , se podría hacer de scheelita (en el momento llamado tungsteno). Scheele y Bergman Torbern sugirió que podría ser posible obtener un nuevo metal mediante la reducción de este ácido. [8] En 1783, José y Fausto Elhuyar encontrado un ácido a partir de wolframio que era idéntico al ácido túngstico. Más tarde ese año, en España , los hermanos lograron aislar de tungsteno por la reducción de este ácido con carbón , y se le atribuye el descubrimiento del elemento. [9] [10]

En la Segunda Guerra Mundial , tungsteno desempeñado un papel importante en las relaciones políticas de fondo. Portugal , como la principal fuente europea de los elementos, fue puesto bajo la presión de ambos lados, a causa de sus depósitos de mineral de wolframio en Panasqueira . La resistencia de tungsteno para altas temperaturas y su fortalecimiento de las aleaciones de hecho una importante materia prima para la industria de las armas. [11]

[ editar ] Etimología

El nombre "tungsteno" (del nórdico tung sten, que significa "piedra pesada") se utiliza en Inglés , francés , y muchos otros idiomas como el nombre del elemento. Tungsteno era el nombre antiguo de Suecia para la scheelita mineral. El otro nombre "wolfram" (o "volfram"), utilizado por ejemplo en la mayoría de los europeos (especialmente germánicas y eslavas lenguas), se deriva del mineral wolframita , y éste es también el origen de su símbolo químico, W. [5] El nombre "wolframio" se deriva del alemán "Rahm lobo" ("hollín de lobo" o "crema de lobo"), el nombre dado al tungsteno a través Johan Gottschalk Valerio en 1747. Esto, a su vez, deriva de "Lupi Spuma", el nombre de Georg Agricola utiliza para el elemento en 1546, que se traduce en Inglés como "lobo de la espuma" o "crema" (la etimología no es del todo cierto), y es una referencia a las grandes cantidades de estaño consumido por el mineral durante su extracción. [12]

[ editar ] Características

[ editar ] Propiedades físicas

En forma de primas de tungsteno, es un acero de color gris de metal que a menudo es frágil y difícil de trabajar , pero cuando es puro, se puede trabajar fácilmente. [5] Se trabaja en la forja , dibujo , extrusión o sinterización . De todos los metales en forma pura, el tungsteno tiene el más alto punto de fusión (3.422 ° C , 6192 ° F ), la más baja presión de vapor (a temperaturas superiores a 1.650 ° C, 3.000 ° F ) y la mayor resistencia a la tracción . [13] El tungsteno tiene el más bajo coeficiente de expansión térmica de los metales puros. La baja expansión térmica y alto punto de fusión y la fuerza de tungsteno se originan a partir de fuertes enlaces covalentes se forman entre los átomos de tungsteno por los electrones 5d. [14] aleación pequeñas cantidades de tungsteno con acero aumenta su dureza. [3]

[ editar ] Isótopos

Tungsteno de origen natural se compone de cinco isótopos cuyas vidas medias son tan largas que se pueden considerar estables . En teoría, los cinco se puede descomponer en los isótopos del elemento 72 ( el hafnio ) por la emisión alfa , pero sólo 180 W se ha observado [15] para hacerlo con una vida media de (1,8 ± 0,2) × 10 18 años, en promedio, esto produce alrededor de dos desintegraciones alfa de 180 W en un gramo de tungsteno natural por año. [16] Los isótopos de origen natural, no se ha observado que la caries, limitando su vida media que se [16]

182 W, T 1 / 2> 8,3 x 10 18 años
183 W, T 1 / 2> 29 × 10 18 años
184 W, T 1 / 2> 13 × 10 18 años
186 W, T 1 / 2> 27 × 10 18 años

Otros 30 artificial radioisótopos de tungsteno se han caracterizado, la más estable de lo que son 181 W con una vida media de 121,2 días, 185 W, con una vida media de 75,1 días, 188 W, con una vida media de 69,4 días, 178 W con una vida media de 21,6 días, y 187 W con una vida media de 23,72 h. [16] Todos los restantes radiactivos isótopos tienen una vida media de menos de 3 horas, y la mayoría de estos tienen una vida media por debajo de 8 minutos. [16] de tungsteno también tiene cuatro estados de la meta , ser más estable 179m W (T ½ 6,4 minutos).

[ editar ] Propiedades químicas

Artículo principal: Los compuestos de tungsteno

Tungsteno elemental resiste al ataque del oxígeno , ácidos y álcalis . [17]

La formal más común el estado de oxidación del tungsteno es 6, pero que exhibe todos los estados de oxidación -2 a 6. [17] [18] de tungsteno por lo general se combina con el oxígeno para formar el amarillo óxido túngstico , WO 3, que se disuelve en soluciones acuosas soluciones alcalinas para formar iones de tungstato, WO 2 -
4.

Carburo de tungsteno (W 2 C y WC) se producen por el calentamiento de tungsteno en polvo con carbón . W 2 C es resistente al ataque químico, aunque reacciona fuertemente con el cloro para formar el hexacloruro de volframio (CMT 6). [3]

En solución acuosa, el tungstato da la heteropoliácido ácidos y polyoxometalate aniones en condiciones neutras y ácidas. Como tungstato es cada vez tratada con ácido, primero se obtiene el soluble, metaestable "paratungstato A" de aniones , W 7 O 6 -
24,
que con el tiempo se convierte en el menos soluble "paratungstato B" anión H 2 W 12 O 10 -
. 42 [19] Además la acidificación produce el anión metatungstate muy soluble, H 2 W 12 O 6 -
40,
después de lo cual se alcanza el equilibrio. El ion metatungstate existe como un conjunto simétrico de doce de tungsteno- oxígeno octaedros conocido como el Keggin de aniones. Muchos aniones polyoxometalate existen otras especies metaestables. La inclusión de un átomo diferente, como el fósforo en el lugar de los dos centrales hidrógenos en metatungstate produce una amplia variedad de ácidos heteropoliácido, tales como ácido fosfotúngstico H 3 PW 12 O 40.

El trióxido de tungsteno pueden formar intercalación compuestos con metales alcalinos. Estos son conocidos como los bronces, un ejemplo es el bronce de tungsteno sódico .

[ editar ] Ocurrencia

Tungsteno se encuentra en el mineral wolframita ( hierro - manganeso tungstato, (Fe, Mn) WO 4), scheelita ( calcio tungstato, (CaWO 4), ferberita (FeWo 4) y hübnerite . (MnWO 4) de China produjo 51.000 toneladas de tungsteno se concentran en el año 2009, que fue del 83% de la producción mundial. La mayoría de la producción restante se originó en Rusia (2.500 t), Canadá (1964), Bolivia (1.023 t), Austria (900 t), Portugal (900 t), Tailandia (600 t), Brasil (500 t), Perú (500 t) y Ruanda (500 t). [20]

[ editar ] papel biológico

Tungsteno, de número atómico 74, es el elemento más pesado conocido por ser biológicamente funcionales, con el yodo es más pesado siguiente (Z = 53). Aunque no en los eucariotas , el tungsteno es usado por algunas bacterias. Por ejemplo, las enzimas llamadas oxidoreductasas uso de tungsteno de manera similar a de molibdeno mediante su uso en una de tungsteno- pterina complejo con molibdopterina (molibdopterina, a pesar de su nombre, no contiene molibdeno, pero puede complejos, ya sea con molibdeno o tungsteno en el uso de organismos vivos). El uso de tungsteno enzimas suelen reducir los ácidos carboxílicos a aldehídos. [21] Sin embargo, el tungsteno oxidoreductasas también pueden catalizar la oxidación. El primero de tungsteno enzima que requiere ser descubierto también requiere que el selenio, y en este caso el par de tungsteno-selenio puede funcionar de forma análoga a la pareja de molibdeno contenido de azufre de algunos de molibdeno cofactor que requieren las enzimas. [22] Una de las enzimas de la familia oxidorreductasa que a veces emplean tungsteno (bacteriana formiato deshidrogenasa H) es conocida por usar una versión de selenio y molibdeno de molibdopterina. [23] A pesar de tungsteno que contienen xantina deshidrogenasa de la bacteria se ha encontrado que contienen tungsteno molydopterin y no unida a proteínas de selenio, de tungsteno-selenio complejo molibdopterina no ha sido definitivamente descrito. [24]

[ editar ] Otros efectos sobre la bioquímica del

En el suelo, volframio se oxida con el tungstato de aniones. Puede ser selectiva o no selectiva importados por algunos organismos procariotas y pueden sustituir a los molibdato en ciertas enzimas . Su efecto sobre la acción de estas enzimas es en algunos casos, inhibidores y en otros positivos. [25] Se cree que una enzima de tungstato contienen en eucariotas sería inerte [. cita requerida ] química del suelo determina la forma en que el tungsteno se polimeriza, alcalinas suelos causa volframatos monomérica; ácida . suelos causa volframatos poliméricas [26]

Tungstato sódico y conducir han sido estudiados por sus efectos sobre las lombrices de tierra . El plomo fue encontrado para ser letales en niveles bajos y tungstato sódico es mucho menos tóxico, pero el tungstato completamente inhibido su capacidad reproductiva . [27]

El tungsteno se ha estudiado como un antagonista del cobre metabólica biológica, en un papel similar a la acción de molibdeno. Se ha encontrado que tetrathiotungstates puede utilizarse como sustancias químicas biológicas de cobre de quelación, similar a la tetrathiomolybdates . [28]

[ editar ] Producción

Wolframita
Tungsteno producción en 2005

Acerca de 61.300 toneladas de concentrados de tungsteno se produjeron en el año 2009. [20] El tungsteno es extraer de sus minerales en varias etapas. El mineral se convierte eventualmente en tungsteno (VI) óxido (WO 3), que se calienta con hidrógeno o de carbono para producir tungsteno en polvo. [8] Debido a punto de tungsteno de alto punto de fusión, no es comercialmente viable para emitir lingotes de tungsteno. En cambio, el tungsteno en polvo se mezcla con pequeñas cantidades de níquel en polvo u otros metales, y sinterizado . Durante el proceso de sinterización, el níquel se difunde en el tungsteno, produciendo una aleación.

Tungsteno también puede ser extraído por reducción con hidrógeno de WF 6 :

WF 6 + 3 H 2 ? W + 6 HF

o descomposición pirolítica : [29]

WF 6 ? W + 3 F 2 ( ? H r = +)

Tungsteno no se comercializa como un contrato de futuros y no puede ser rastreado en las bolsas como la Bolsa de Metales de Londres . El precio de metal puro es de alrededor de 20075 dólares por tonelada a partir de octubre de 2008. [30]

[ editar ] Aplicaciones

Primer plano de un filamento de tungsteno dentro de una lámpara halógena
Carburo de tungsteno anillos (joyería)

Aproximadamente la mitad de la de tungsteno se consume para la producción de materiales duros (carburo de tungsteno), con los demás usos principales son su uso en aleaciones y aceros. Menos del 10% se utiliza en los compuestos químicos. [31]

[ editar ] Los materiales duros

Tungsteno se utiliza principalmente en la producción de materiales duros basados ??en carburo de tungsteno, uno de los más carburos , con un punto de fusión de 2.770 ° C. WC es un eficaz conductor eléctrico , pero W 2 C no lo es tanto. WC se utiliza para hacer resistente al desgaste abrasivo y cuchillas y cuchillos para taladros, sierras circulares , fresado y torneado herramientas utilizadas por el metal, la madera, la minería , el petróleo y la construcción de industrias [3] y representa alrededor del 60% del consumo de tungsteno actual. [32]

La industria de la joyería hace que los anillos de carburo de tungsteno sinterizado, carburo de tungsteno / compuestos de metal, y también simplemente de tungsteno metálico. A veces los fabricantes o minoristas se refieren al carburo de tungsteno como metal, pero en realidad es una cerámica. [33] Debido a la dureza del carburo de tungsteno, los anillos de este material es extremadamente resistente a la abrasión, y se mantendrá un acabado pulido mucho más tiempo que los anillos hechos de tungsteno metálico. Anillos de carburo de tungsteno son frágiles, sin embargo, y podría romperse en un golpe fuerte. [34]

[ editar ] Aleaciones

La dureza y la densidad de tungsteno se aplican en la obtención de metales pesados ??aleaciones . Un buen ejemplo es de acero de alta velocidad , que puede contener hasta un 18% de tungsteno. [35] punto de tungsteno de alto punto de fusión hace de tungsteno un buen material para aplicaciones tales como toberas de cohetes , por ejemplo, en la UGM-27 Polaris , lanzados desde submarinos de misiles balísticos . [36] Superaleaciones que contienen tungsteno, tales como Hastelloy y Stellite , se utilizan en la turbina de cuchillas y resistente al desgaste, piezas y recubrimientos.

[ editar ] Armamento

Tungsteno, generalmente aleado con el níquel y el hierro o el cobalto para formar aleaciones pesadas, es utilizado en penetradores de energía cinética como una alternativa al uranio empobrecido , en aplicaciones en las más uranio pirofórico propiedades no son necesarios (por ejemplo, en común las balas de armas pequeñas, diseñadas para penetrar chalecos antibalas). Del mismo modo, las aleaciones de tungsteno también se han utilizado en proyectiles de cañón, granadas y misiles , para crear la metralla supersónicas. Tungsteno también se ha utilizado en Explosivos de Metal Inerte Denso , que lo utilizan en forma de polvo denso para reducir los daños colaterales al tiempo que aumenta la letalidad de explosivos dentro de un radio pequeño. [37]

[ editar ] Aplicaciones Químicas

Tungsteno (IV) sulfuro es una alta temperatura del lubricante y es un componente de catalizadores de hidrodesulfuración . MoS 2 es más comúnmente utilizado para estas aplicaciones.

Tungsteno óxidos se utilizan en la cerámica y esmaltes de calcio / magnesio volframatos se utilizan ampliamente en la iluminación fluorescente . Cristal volframatos se utilizan como detectores de centelleo de la física nuclear y medicina nuclear . Otras sales que contienen tungsteno se utilizan en la industria química y bronceado industrias. [13]

[ editar ] Niche utiliza

Las aplicaciones que requieren su alta densidad incluyen disipadores de calor , pesos, contrapesos, quillas de lastre para los yates, el lastre de la cola para aviones comerciales, y como lastre en los coches de carreras de NASCAR y Fórmula Uno . Es un material ideal para utilizar como plataforma móvil para remachar , donde se encuentra la masa necesaria para los buenos resultados obtenidos en una barra compacta. Alta densidad de aleaciones de tungsteno con el níquel, el cobre o el hierro se utilizan en la alta calidad dardos [38] (para permitir un diámetro más pequeño y por lo tanto las agrupaciones más estricta) o señuelos de pesca (bolas de tungsteno permiten volar a hundirse rápidamente). Algunos tipos de cuerdas para instrumentos musicales son la herida con cables de tungsteno.

Su densidad, similar a la de oro, tungsteno permite ser usado en joyería como una alternativa a la de oro o platino . [5] [39] de tungsteno metálico es más difícil que las aleaciones de oro (aunque no tan duro como el carburo de tungsteno), y es hipoalergénico , por lo que es útil para los anillos que resistirá los arañazos, especialmente en los diseños con un acabado pulido . [40]

[ editar ] Electrónica

Ya que mantiene su resistencia a altas temperaturas y tiene un alto punto de fusión , tungsteno elemental se utiliza en muchas aplicaciones de alta temperatura, [41] , como la bombilla , tubo de rayos catódicos , y de tubos de vacío filamentos, elementos de calefacción , y motor de cohete boquillas. [5] Su alto punto de fusión también hace de tungsteno adecuados para el sector aeroespacial y de alta temperatura usos tales como electricidad, calefacción, y las aplicaciones de soldadura, especialmente en el gas de soldadura por arco de tungsteno proceso (también llamado tungsteno con gas inerte (TIG)).

Debido a sus propiedades conductivas y la inercia química relativa, tungsteno también se utiliza en los electrodos , y en las puntas de emisor en instrumentos de haz de electrones que el uso de armas de emisión de campo , tales como microscopios electrónicos . En la electrónica, el tungsteno se utiliza como material de interconexión de circuitos integrados , entre el dióxido de silicio dieléctrica de materiales y los transistores. Se utiliza en las películas metálicas, que sustituyen a los cables utilizados en la electrónica convencional, con una capa de tungsteno (o molibdeno ) en silicio . [29]

La estructura electrónica de tungsteno lo convierte en uno de las principales fuentes de rayos X de los objetivos, [42] y también para la protección de las radiaciones de alta energía (como en el radiofármaco de la industria de blindaje de muestras radiactivas de FDG ). Polvo de tungsteno se utiliza como material de relleno en plásticos compuestos, que se utilizan como un sustituto no tóxico para llevar en balas , tiro , y los escudos de radiación. Dado que la expansión térmica de este elemento es similar al vidrio de borosilicato , que se utiliza para la fabricación de vidrio-metal. [13]

[ editar ] Precauciones

Debido a que el tungsteno es rara y sus compuestos inertes en general, los efectos de tungsteno en el medio ambiente son limitados. [43] La mediana de la dosis letal LD 50 depende en gran medida en el animal y el método de administración y varía entre 59 mg / kg (por vía intravenosa, el conejo ) [44] [45] y 5000 mg / kg (polvo de tungsteno metal, intraperitoneal, ratas). [46] [47]

[ editar ] solicitud de patente

El tungsteno es único entre los elementos en que ha sido objeto de un procedimiento legal. En 1928, un tribunal de EE.UU. rechazó General Electric intento de 's a la patente, volcando la patente de EE.UU. # 1,082,933 concedida en 1913 a William D. Coolidge . [48] [49]

[ editar ] Véase también

[ editar ] Referencias

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