Tungstênio
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O tungstênioPB ou tungsténioPE (chamado ainda de volfrâmio ou wolfrâmio) é um elemento químico de símbolo W , número atômico 74 ( 74 prótons e 74 elétrons ) com massa atómica 184 u situado no grupo 6 da classificação periódica dos elementos. É um metal de transição que, à temperatura ambiente, encontra-se no estado sólido.
Metal escasso na crosta terrestre, é encontrado em forma de óxido e de sais em certos minérios tais como wolframita e scheelita, entre outros. De cor branca acinzentada, brilhante, muito duro e denso, tem o ponto de fusão mais alto de todos os elementos. É utilizado em filamentos de lâmpadas incandescentes, em resistências elétricas, em ligas de aço e na fabricação de ferramentas.
Foi isolado em 1783 pelos irmãos José Elhuyar e Fausto Elhuyar, na Espanha, aos quais é creditada a descoberta do elemento.
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| Geral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Nome, símbolo, número | Tungstênio, W, 74 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Classe , série química | Metal , metal de transição | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloco | 6, 6 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidade, dureza | 19250 kg/m3, 7,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cor e aparência | Branco acinzentado brilhante |
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| Propriedades atômicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massa atómica | 183,84(1) u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio médio† | 135 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio atómico calculado | 193 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio covalente | 146 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio de van der Waals | Sem dados | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuração electrónica | [Xe]4f14 5d4 6s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidação (óxido) | 6, 5, 4, 3, 2 ( levemente ácido ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | Cúbica centrada no corpo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado da matéria | Sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de fusão | 3695 K (3422 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de ebulição | 5828 K (5555 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de vaporização | 824 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusão | 35,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pressão de vapor | 4,27 Pa a 3680 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidade do som | 5174 m/s a 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Informações diversas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividade | 2,36 (Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor específico | 130 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade eléctrica | 18,9 · 106 m-1·Ω-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade térmica | 174 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1º Potencial de ionização | 770 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2º potencial de ionização | 1700 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos mais estáveis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Unidades SI e CNTP exceto onde indicado o contrário. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Índice |
[editar] Características principais
O tungstênio puro é um metal duro de aspecto branco a cinza. Quando muito puro pode ser cortado com uma serra de metais, forjado e trefilado (é frágil e difícil de ser trabalhado quando impuro). O elemento apresenta o mais elevado ponto de ebulição (5657° C), a menor pressão de vapor e a mais elevada resistência a tensão em temperaturas acima de 1650°C, entre todos os metais. Sua resistência à corrosão é excelente e só é atacado ligeiramente pela maioria dos ácidos minerais diluídos. O tungstênio, quando exposto ao ar, forma na sua superfície um óxido protetor, porém pode ser oxidado em alta temperatura. Quando adicionado em pequenas quantidades ao aço eleva consideravelmente a sua dureza.
[editar] Aplicações
O tungstênio é um metal com uma enorme gama de usos, largamente utilizado na forma de carbonetos (W2C, WC). Os carbonetos, devido à elevada dureza, são usados para revestir brocas de perfuração de solos utilizados em mineração, indústria petrolífera e indústrias de construção. O tungstênio é extensivamente usado em filamentos de lâmpadas incandescentes e válvulas eletrônicas e, como eletrodos, porque apresenta um ponto de fusão muito elevado e pode ser transformado em fios muito finos.
Outros usos:
- O ponto de fusão elevado do tungstênio é apropriado para aplicações aeroespaciais, em válvulas de propulsores de mísseis e aeronaves. Por ser resistente a altas temperaturas, é usado também em calefação, indústrias de fundição e nuclear.
- As propriedades dureza e densidade tornam este metal ideal para a fabricação de ligas de metais pesados que são usados em armamentos, dissipadores de calor e em aplicações de alta densidade tais como pesos e contrapesos.
- Ferramentas de aço de alta velocidade (Hastelloy ®, Stellite ®), que exigem condições drásticas de trabalho, são frequentemente combinadas com tungstênio.
- Superligas contendo este metal são aplicadas em lâminas de turbinas, ferramentas de aço e como revestimentos de peças que exigem alta resistência.
- Compostos de tungstênio são usados como substitutos do chumbo em projéteis balísticos (balas de armas de fogo). Também usados em pontas de lanças e dardos.
- Compostos de tungstênio são usados em catalisadores, pigmentos inorgânicos, e o dissulfeto de tungstênio como lubrificante para atuar em altas temperaturas, pois é estável até 500°C.
- Como apresenta expansão térmica semelhante ao vidro de borosilicato (pirex), é usado para selar a união vidro-metal.
- É usado em munição como penetrador cinético de energia (APFSDS) como uma alternativa ao urânio esgotado (DU).
- Os óxidos são usados em esmaltes cerâmicos e os tungstatos de cálcio/magnésio são extensivamente usados em lâmpadas fluorescentes.
- O metal é usado como alvo em tubos de raio-X em radiologia geral e como elemento aquecedor (resistência) em fornalhas elétricas.
- Sais que contêm tungstênio são usados em indústrias de produtos químicos e de curtumes
- "Bronzes" de tungstênio (assim chamados os óxidos de tungstênio devido à cor bronzeada) juntamente com outros compostos são usados em tintas.
- O carbeto de tunstênio tem sido utilizado recentemente para a confecção de jóias devido à sua natureza hipoalérgica e ao fato de não perder o brilho como os demais metais.
[editar] História
[editar] Descoberta
A previsão da existência do tungstênio (do sueco tung sten que significa “pedra pesada” ) foi proposta, pela primeira vez, por Peter Woulfe o nome original do tungstênio é wolfram, que significa saliva de lobo, em 1779, examinando a volframite e concluindo que este mineral continha uma nova substância. Em 1781 Carl Wilhelm Scheele verificou que um novo ácido poderia ser obtido da tungstenita, mineral conhecido atualmente por scheelite. Daí, Scheele e Torbern Bergman sugeriram que poderia ser possível obter um novo metal reduzindo o ácido túngstico. Em 1783 José Elhuyar e Fausto Elhuyar encontraram um ácido na volframite que era idêntico ao ácido túngstico. No mesmo ano, na Espanha, os irmãos Elhuyar conseguiram isolar o tungstênio a partir da redução do ácido com carvão vegetal.
[editar] Segunda Guerra Mundial
Na Segunda Guerra Mundial, o tungstênio desempenhou um papel de enorme importância nas relações diplomáticas. Portugal, como a principal fonte deste elemento na Europa, foi colocado sob grande pressão de ambos os lados em disputa, já que este elemento era essencial para a produção de volfrâmio. A resistência a altas temperaturas, assim como a extrema resistência mecânica das suas ligas, fizeram deste metal um material muito importante na indústria de armamento.
[editar] Ação biológica
Enzimas chamadas oxiredutases usam o tungstênio de maneira similar ao molibdênio para a formação do complexo pterina- tungstênio, quimicamente semelhante à molibnopterina (MPT).
Em 20 de agosto de 2002 representantes do Centro para o Controle e Prevenção de Doenças dos Estados Unidos anunciaram que testes de urina de pacientes com leucemia e familiares, residentes em Fallon (Nevada), tinham mostrado níveis elevados de metal tungstênio no organismo. Recentemente, 16 casos de câncer em crianças foram descobertos na área de Fallon, que agora é identificada coma “área de risco de câncer”. O Dr. Carol H. Rubin, um chefe da filial do CDC, diz que os dados que indicam uma ligação entre o tungstênio e a leucemia não estão avaliados até o presente.
[editar] Ocorrência e obtenção
O tungstênio é encontrado nos minerais volframite (tungstato de ferro-manganês , FeWO4/MnWO4) , scheelite (tungstato de cálcio , CaWO4), ferberite, stalzite e hubnerite. Importantes depósitos destes minerais estão na Bolívia, na Califórnia e Colorado (Estados Unidos), na China, na Áustria, em Portugal, na Rússia e na Coréia do Sul (com a China produzindo aproximadamente 75% da demanda mundial). O metal é produzido comercialmente a partir da redução do óxido de tungstênio com hidrogênio ou carbono.
| País | Produção em 2005[1] | Reservas[2] |
|---|---|---|
| China | 61 000 | 1 800 000 |
| Rússia | 4 400 | 250 000 |
| Áustria | 520 | 53 000 |
| Portugal | 820 | 2 600 |
| Canadá | 700 | 260 000 |
| Coreia do Norte | 600 | nd |
| Bolívia | 530 | 53 000 |
| Estados Unidos | 0 | 140 000 |
| Resto do mundo | 710 | 350 000 |
| Totais | 70 100 | 2 865 000 |
Fonte:USGS
[editar] Compostos
O estado de oxidação mais comum do tungstênio é +6, porém exibe todos os estados de oxidação desde −2 até +6. A combinação típica do tungstênio é com o oxigênio, produzindo óxido de tungstênio amarelo, WO3, que dissolve soluções aquosas alcalinas originando íons tungstato, WO42-.
A partir dos óxidos de tungstênio:
- Óxidos mistos com metais alcalinos ou alcalino terrosos
- Óxidos azuis, de valência mista, que são preparados por redução suave, e
- Bronzes de tungstênio, de valência mista e não estequiométrico, com certa proporção de sódio.
Outros compostos de tungstênio:
- Tungstatos simples
- Iso e heteropoliácidos e seus sais, polioxometalatos de grande riqueza e variedade estrutural
- Sulfetos e halogenetos.
[editar] Isótopos
O tungstênio tem 5 isótopos naturais, 4 dos quais são estáveis: W-182, W-183, W-184, W-186. W-180 têm meia-vida absurdamente longa e, para finalidades práticas, podem ser considerados estáveis. Outros 27 radioisótopos foram identificados, dos quais os mais estáveis são o W-181, com uma meia-vida de 121,2 dias, o W-185 com uma meia-vida de 75,1 dias, o W-188 com uma meia-vida de 69,4 dias e o W-178 com uma meia-vida de 21,6 dias. Todos os isótopos radiativos restantes têm meias-vida de menos de 24 horas, e maioria destes com menos de 8 minutos. O tungstênio apresenta também 4 metaestáveis, sendo o mais estável o W-179m (meia-vida de 6.4 minutos). As massas atómicas dos isótopos de tungstênio variam de 157,974 u (W-158) até 189,963 u (W-190).
