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Tungstênio W



Número atômico 74 | Massa atômica 183,84 | Elétrons [Xe]6s24f145d4 | Metal de transição externa |

História da descoberta |
Disponibilidade |
Produção | Propriedades |
Compostos e/ou reações |
Aplicações | Isótopos |

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História

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Do sueco tung e sten (pedra pesada). No século 17, mineiros na Saxônia (uma região da Alemanha) observaram que um certo tipo de pedra prejudicava a redução da cassiterita (um mineral do estanho). Deram a essa pedra um apelido (wolfert ou wolfrahm, em alemão). Por isso, o metal é também denominado volfrâmio e o símbolo é W.

Axel Fredrik Cronstedt, químico sueco, observou em 1758 a existência de um mineral anormalmente pesado, que ele chamou de tung-sten (pedra pesada, em sueco).

Peter Woulfe (químico e mineralogista irlandês), em 1779, concluiu que um novo elemento deveria existir em um mineral atualmente conhecido como volframita. Em 1781, Carl Wilhelm Scheele (químico sueco) verificou que um novo ácido poderia ser feito a partir do mineral atualmente chamado de scheelita.

Em 1783, os irmãos Elhuyar (químicos espanhóis) prepararam um ácido a partir da volframita, que era idêntico ao obtido por Scheele (ácido túngstico). No mesmo ano, conseguiram o tungstênio pela redução do óxido com carvão vegetal. A descoberta do elemento é creditada a eles.


Disponibilidade

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O elemento não é abundante. A concentração na crosta terrestre é cerca de 0,00013%. Ocorre em minerais como volframita (tungstato de ferro e manganês, (Fe,Mn)WO4, scheelita (tungstato de cálcio, CaWO4), ferberita (tungstato ferroso e manganoso), huebnerita (tungstato de manganês).

Os minerais são normalmente observados em locais de origem magmática ou hidrotérmica. Volframita e scheelita são freqüentemente encontrados em veios resultantes da penetração de magma em fendas da crosta terrestre. Boa parte dos depósitos estão em cadeias de montanhas como os Alpes, Himalaia e cinturão do Pacífico. Os minerais de processamento comercialmente viável produzem WO3 na proporção de 0,3 a 1%. A mineração é geralmente subterrânea. São poucas as minas superficiais.


Produção

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Os minerais são quebrados e moídos. A concentração é executada por métodos gravitacionais combinados com outros como separação magnética. O óxido é obtido por meios químicos. Comercialmente, o metal é produzido pela redução do óxido com hidrogênio ou carbono.

Volframita concentrada pode ser processada com carvão para produzir ferro-tungstênio (FeW), que é usado como agente de liga na produção de aços. Scheelita concentrada pode ser adicionada diretamente ao aço fundido.

Estima-se que cerca de 30% da produção seja reciclada, a maior parte a partir de ferramentas industriais e aços. É insignificante o reaproveitamento a partir de lâmpadas, eletrodos e similares.


Propriedades

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No estado puro, tem uma coloração cinza-aço. Tungstênio de elevada pureza pode ser cortado com serra, forjado, trefilado. O metal impuro é quebradiço e difícil de trabalhar.

É o metal de mais alto ponto de fusão e o de maior resistência em temperaturas acima de 1650°C. A temperatura de ebulição está perto da temperatura da superfície solar.

Sofre oxidação no ar em altas temperaturas. A resistência à corrosão é muito boa. É apenas levemente atacado pela maioria dos ácidos minerais. Tungstênio e seus compostos são geralmente de baixa toxidade.

Grandeza Valor Unidade
Massa específica do sólido 19250 kg/m3
Ponto de fusão 3422 °C
Calor de fusão 35,4 kJ/mol
Ponto de ebulição 5555 °C
Calor de vaporização 824 kJ/mol
Temperatura crítica s/ dado °C
Eletronegatividade 2,36 Pauling
Estados de oxidação +6 +5 +4 +3 +2 0 -
Resistividade elétrica 5 10−8 Ω m
Condutividade térmica 174 W/(m°C)
Calor específico 132 J/(kg°C)
Coeficiente de expansão térmica 0,45 10−5 (1/°C)
Coeficiente de Poisson 0,28 -
Módulo de elasticidade 411 GPa
Velocidade do som 4620 m/s
Estrutura cristalina cúbica de corpo centrado -


Compostos e/ou reações - alguns exemplos

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Reação com oxigênio 2W + 3O2 → 2WO3
Reação com nitrogênio -
Reação com água Não ocorre em condições usuais
Reação com halogênios W + 3F2 → WF6
As reações com cloro e bromo ocorrem acima de 260°C
W + 3Cl2 → WCl6
2W + 5Cl2 → 2WCl5
W + 3Br2 → WBr6
Aparentemente, não reage com iodo
Reação com ácido É resistente à maioria
Reação com base Não ocorre


Aplicações - alguns exemplos

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• Carboneto de tungstênio (WC) é um material de elevada dureza e usado em ferramentas para cortar metais e em brocas de perfuração. É uma das aplicações mais importantes do metal.

• Contatos elétricos de elevada robustez.

• Componente de ligas especiais para paletas de turbinas, armamentos e outras aplicações.

• Dissulfeto de tungstênio é um lubrificante seco, estável a 500°C.

• Elemento de liga para aços rápidos.

• Filamentos para lâmpadas e válvulas termiônicas. Eletrodos para solda elétrica. Essas aplicações são decorrentes do elevado ponto de fusão e/ou baixa pressão de vapor do metal.

• Material de conexão para circuitos integrados.

• Sais e outros compostos de tungstênio são usados na indústria química, em tintas, etc.

• Tungstatos de cálcio e de magnésio são usados em lâmpadas fluorescentes.

• Uniões seladas vidro / metal em razão da expansão térmica similar à expansão dos vidros de borossilicato (sais oxigenados com boro e silício, usados em vidros resistentes a variações de temperatura. Esses vidros são popularmente denominados pírex).


Isótopos

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A coluna % natural indica o teor encontrado no elemento natural. Valor nulo indica produção artificial. Símbolos para tempos de meia-vida: s (segundo), m (minuto), h (hora), d (dia), a (ano). A tabela contém os principais isótopos do elemento. Não são necessariamente todos.

Símbolo % natural Massa Meia-vida Decaimento
178W 0 177,9459 21,6 d CE p/ 178Ta
179W 0 178,9471 38 m CE p/ 179Ta
180W 0,12 179,9467 Estável -
181W 0 180,9482 121,2 d CE p/ 181Ta
182W 26,50 181,9482 Estável -
183W 14,31 182,9502 Estável -
184W 30,64 183,9509 Estável -
185W 0 184,9534 74,8 d β− p/ 185Re
186W 28,43 185,9544 Estável -
187W 0 186,9572 23,9 h β− p/ 187Re
188W 0 187,9585 69,4 d β− p/ 188Re


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Referências:
WebElements periodic table.
LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY. Periodic Table of the Elements.