tungstênio - Tungsten


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Tungsténio,   74 W
Wolfram evaporado cristais e cube.jpg 1cm3
Propriedades gerais
Pronúncia / T ʌ ŋ s t ən / ( Tung -stən )
nome alternativo volfrâmio, pronunciado: / w ʊ l f r əm / ( WUUL -frəm )
Aparência branco acinzentado, lustrosa
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) 183,84 (1)
Tungsténio na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Mo

W

Sg
tântalotungsténiorénio
Número atómico ( Z ) 74
Grupo grupo 6
Período período de 6
Quadra d-bloco
categoria de elemento   metal de transição
configuração eletrônica [ Xe ] 4f 14 5d 4 6s dois
Elétrons por shell
2, 8, 18, 32, 12, dois
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido
Ponto de fusão 3695  K (3422 ° C, 6192 ° F)
Ponto de ebulição 6203 K (5930 ° C, 10,706 ° F)
Densidade (perto  rt ) 19,3 g / cm 3
quando o líquido (no  pf ) 17,6 g / cm 3
Calor de fusão 52,31  kJ / mol
Calor da vaporização 774 kJ / mol
capacidade térmica molar 24,27 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 3477 3773 4137 4579 5127 5823
Propriedades atômicas
estados de oxidação -4, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4 , 5, 6 (um levemente ácida óxido)
Eletro-negatividade escala Pauling: 2,36
energias de ionização
  • 1: 770 kJ / mol
  • 2: 1700 kJ / mol
Raio atômico empírica: 139  pm
raio covalente 162 ± 07:00
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de tungsténio
outras propriedades
Estrutura de cristal cúbica de corpo centrado (BCC)
estrutura cristalina cúbica de corpo centrado para tungsténio
Velocidade do som haste fina 4.620 m / s (em  RT ) (recozido)
Expansão térmica 4,5? M / (m-K) (a 25 ° C)
Condutividade térmica 173 W / (mK)
Resistividade elétrica 52,8 Nco · m (a 20 ° C)
ordenamento magnético paramagnético
susceptibilidade magnética + 59,0 · 10 -6  cm 3 / mol (298 K)
Módulo de Young 411 GPa
módulo de cisalhamento 161 GPa
módulo de volume 310 GPa
coeficiente de Poisson 0,28
dureza de Mohs 7,5
dureza de Vickers 3430-4600 MPa
dureza Brinell 2000-4000 MPa
Número CAS 7440-33-7
História
Descoberta Carl Wilhelm Scheele (1781)
primeiro isolamento Juan José Elhuyar e Fausto Elhuyar (1783)
nomeado pela Torbern Bergman (1781)
Principais isótopos de tungstênio
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
180 W 0,12% 1,8 x 10 18  y α 176 Hf
181 W syn 121,2 d ε 181 Ta
182 W 26,50% estável
183 W 14,31% estável
184 W 30,64% estável
185 W syn 75,1 d β - 185 Re
186 W 28.43% estável
| referências

Tungstênio , ou volfrâmio , é um elemento químico com o símbolo W e número atômico 74. O nome de tungstênio vem do antigo nome sueco para o tungstato mineral scheelita , tung sten ou "pedra pesada". Tungsténio é um metal raro encontrado naturalmente na Terra quase exclusivamente combinado com outros elementos nos compostos químicos, em vez de por si só. Ele foi identificado como um novo elemento em 1781 e isolado pela primeira vez como um metal em 1783. Seus importantes minérios incluem volframite e scheelita .

O elemento livre é notável pela sua robustez, especialmente o facto de que tem o mais alto ponto de fusão de todos os elementos descobertos, que fundem a 3422 ° C (6192 ° F, K 3695). Ele também tem o mais alto ponto de ebulição , a 5930 ° C (10706 F °, 6203 K). A sua densidade é 19,3 vezes maior do que a água, comparável à de urânio e ouro , e muito mais elevadas (cerca de 1,7 vezes) do que o de chumbo . Policristalino tungsténio é um intrinsecamente quebradiço e duro de material (em condições padrão, quando não combinado), tornando-o difícil de trabalhar . No entanto, de tungsténio puro-cristalina única é mais dúctil e podem ser cortadas com um disco de aço de serra .

Muitas ligas de tungsténio têm numerosas aplicações, incluindo incandescente ampola filamentos, tubos de raios-X (como tanto o filamento e meta), em eléctrodos de soldadura de tungsténio gás arco , superligas , e de proteco de radiao . Dureza de tungstênio e de alta densidade dar-lhe aplicações militares em penetrar projéteis . Compostos de tungsténio também são frequentemente utilizados como industriais catalisadores .

Tungsténio é o único metal do terceiro transição série que é conhecida para ocorrer em biomoléculas que são encontrados em algumas espécies de bactérias e archaea . É o elemento mais pesado conhecido por ser essencial para qualquer organismo vivo. Tungsténio interfere com molibdénio e o cobre metabolismo e é um pouco tóxicos para a vida animal.

Características

Propriedades físicas

Em sua forma bruta, tungstênio é um aço cinza duro de metal que é muitas vezes frágil e difícil de trabalhar . Se feito muito puro, tungsténio retém a sua dureza (que excede aquela de muitos aços), e torna-se maleável o suficiente para que ele possa ser facilmente trabalhado. Ele é trabalhado pela forja , desenho , ou extrusão . Objectos de tungsténio são também vulgarmente formado por sinterização .

De todos os metais em forma pura, tungsténio tem o mais alto ponto de fusão (3422 ° C , 6192 ° F ), a mais baixa pressão de vapor (a temperaturas superiores a 1650 ° C, 3000 ° F), e a mais alta resistência à tracção . Embora carbono permanece sólido a temperaturas mais elevadas do que de tungsténio, de carbono sublima à pressão atmosférica , em vez de fusão, de modo que não tem qualquer ponto de fusão. Tungsténio tem o menor coeficiente de expansão térmica de qualquer metal puro. A baixa expansão térmica e ponto de fusão elevado e resistência à tracção de tungsténio são originários a partir de fortes ligações covalentes formadas entre os átomos de tungsténio pelos electrões 5d. Liga pequenas quantidades de tungsténio com aço aumenta grandemente a sua tenacidade .

Tungsténio existe em duas grandes cristalinas formas: α e β. O primeiro tem uma cúbica de corpo centrado estrutura e é a forma mais estável. A estrutura da fase β é chamado A15 cúbico ; é metastável , mas pode coexistir com a fase α em condições ambientais devido a síntese de não-equilíbrio ou estabilização por impurezas. Ao contrário da fase α que cristaliza em grãos isométricas, a forma β exibe um colunar hábito . A fase α tem um terço da resistividade eléctrica e uma muito mais baixa transição supercondutora temperatura T C em relação à fase β: ca. 0,015 K vs 1-4 K; misturando as duas fases permite a obtenção de intermediários T C valores. A T C valor também pode ser levantada por liga de tungsténio com um outro metal (por exemplo, 7,9 K para W- Tc ). Tais ligas de tungsténio são por vezes usados em circuitos supercondutores de baixa temperatura.

isótopos

Que ocorre naturalmente tungsténio consiste de cinco isótopos cujas -vidas metade são tão longos que pode ser considerada estável . Teoricamente, todas as cinco pode decair em isótopos do elemento 72 ( háfnio ) por emissão alfa , mas apenas 180 W tem sido observada a fazê-lo com uma meia-vida de (1,8 ± 0,2) x 10 18 de anos; em média, este produz cerca de duas emissão alfa de 180 W por grama de tungsténio natural por ano. Os outros isótopos naturais não foram observados para a decadência, restringindo suas meias-vidas para ser pelo menos 4 × 10 21 anos.

Outros 30 artificiais radioisótopos de tungsténio têm sido caracterizados, o mais estável do que são 181 W com uma meia-vida de 121.2 dias, a 185 W com uma meia-vida de 75,1 dias, a 188 W com uma meia-vida de 69,4 dias, 178 W com uma meia-vida de 21,6 dias, e 187 W com uma meia-vida de 23,72 horas. Todos os restantes radioactivos isótopos têm semi-vidas de menos do que 3 horas, e a maior parte destes com meias-vidas abaixo de 8 minutos. Tungsténio também tem 4  metaestáveis , o mais estável ser 179m W ( t 1/2 6,4 minutos).

Propriedades quimicas

Tungsténio elementar resiste ataque por oxigénio , ácidos e álcalis .

O mais comum formal de estado de oxidação de tungsténio é 6, mas que apresenta todos os estados de oxidação de -2 a 6. Tungsténio tipicamente combina com oxigénio para formar o amarelo de óxido de tungsténio , WO 3 , que se dissolve em soluções alcalinas aquosas para formar iões tungstato, WO 2-
4
.

Carbonetos de tungsténio (W 2 C e CC) são produzidos por aquecimento de tungsténio em pó com carbono . W 2 C é resistente ao ataque químico, embora ele reage fortemente com o cloro para formar hexacloreto de tungsténio (CMT 6 ).

Em solução aquosa, tungstato dá os ácidos heteropoli e polioxometalatos aniões sob condições neutras e ácidas. Como tungstato é tratado com ácido progressivamente, que produz em primeiro lugar a solúvel, metaestável "paratungstato Um" anião , W
7
O 6-
24
, que ao longo do tempo se transforma no anião menos solúvel "paratungstato B", H
2
W
12
O 10-
42
. Além disso a acidificação produz o anião metatungstato muito solúvel, H
2
W
12
O 6-
40
, após o qual o equilíbrio é atingido. O ião metatungstato existe como um conjunto de doze simétrica tungstênio oxigénio octaedros conhecido como o Keggin anião. Existem muitos outros ânions polioxometalatos como espécies metaestáveis. A inclusão de um átomo diferente, tais como fósforo em lugar das duas centrais hidrogénios em metatungstato produz uma vasta variedade de ácidos heteropoli, tais como ácido fosfotúngstico H 3 PW 12 O 40 .

Tungsténio trióxido pode formar intercalação compostos com metais alcalinos. Estes são conhecidos como bronzes ; um exemplo é tungsténio de sódio de bronze .

História

Em 1781, Carl Wilhelm Scheele descobriu que um novo ácido , ácido de tungsténio , pode ser feita a partir de scheelita (na época chamado de tungstênio). Scheele e Torbern Bergman sugeriu que poderia ser possível obter um novo metal, reduzindo deste ácido. Em 1783, José e Fausto Elhuyar encontrado um ácido feita a partir de volframite que era idêntica a de tungsténio ácido. Mais tarde nesse ano, na Sociedade Real Basco , na cidade de Bergara , Espanha, os irmãos conseguiram isolar tungstênio pela redução do ácido com carvão vegetal , e eles são creditados com a descoberta do elemento.

O valor estratégico de tungstênio veio de aviso no início do século 20. As autoridades britânicas agiram em 1912 para libertar a mina Carrock do alemão propriedade Cumbrian Mining Company e, durante a I Guerra Mundial , restringir o acesso alemão em outro lugar. Na Segunda Guerra Mundial , o tungstênio desempenhou um papel mais significativo no fundo relações políticas. Portugal, como a principal fonte Europeia do elemento, foi colocado sob pressão de ambos os lados, por causa de seus depósitos de minério de wolframita em Panasqueira . Propriedades desejáveis de tungsténio tais como a resistência a altas temperaturas, a sua dureza e de densidade, e o seu fortalecimento das ligas feito isso uma matéria prima importante para a indústria de braços, tanto como um constituinte de armas e equipamento e utilizado na produção em si, por exemplo, em carboneto de tungsténio ferramentas de corte para maquinagem de aço.

Etimologia

O nome "tungstênio" (do sueco tung sten , "pedra pesada") é usado em Inglês, Francês, e muitas outras línguas como o nome do elemento, mas não nos países nórdicos . "Tungsten" era o antigo nome sueco para o mineral scheelita . "Wolfram" (ou "Volfram") é utilizado na maioria das linguagens (especialmente germânica e eslava) Europeias e é derivado do mineral volframite , que é a origem do símbolo químico W . O nome "wolframite" é derivado do alemão " Rahm lobo " ( "fuligem lobo" ou "creme de lobo"), o nome dado ao tungstênio por Johan Gottschalk Wallerius em 1747. Este, por sua vez, deriva de " lupi SPUMA ", o nomear Georg Agricola usado para o elemento em 1546, o que se traduz em Inglês como "espuma de lobo" e é uma referência para as grandes quantidades de estanho consumidos pelo mineral durante a sua extracção.

Ocorrência

volframite mineral, com uma escala em centímetros.

Tungsténio é encontrado principalmente no minerais volframite ( ferro - manganês tungstato (Fe, Mn) WO 4 , que é uma solução sólida dos dois minerais ferberite FeWO 4 , e hubnerite MnWO 4 ) e scheelite ( cálcio tungstato (CaWO 4 ) Outra. minerais tungstênio variam em seu nível de abundância de moderada a muito raro, e quase não têm valor econômico.

Compostos químicos

Formas de tungsténio compostos químicos nos estados de oxidação de -II a VI. Estados de oxidação mais elevados, sempre como óxidos, são relevantes para a sua ocorrência terrestre e os seus papéis biológicos, de nível médio estados de oxidação são muitas vezes associada com agregados de metal , e os estados de oxidação muito baixos são tipicamente associados com os complexos de CO . Mo e W química mostra grandes semelhanças. A raridade relativa de tungsténio (III), por exemplo, contrasta com a difusão do crómio (III) compostos. O estado de oxidação mais alto é visto em óxido de tungsténio (VI) (WO 3 ). O trióxido, que é volátil a temperaturas elevadas, é o precursor para praticamente todos os outros compostos Mo, bem como ligas. Molibdénio tem vários estados de oxidação , sendo os mais estáveis 4 e 6 (em negrito na tabela da esquerda).

O óxido de tungsténio (VI) é solúvel em solução aquosa de base , formando o tungstato (WO 4 2- ). Este oxianio condensa a baixas pH valores, formando polyoxotungstates .

Estrutura de W 6 Cl 18 ( "tungsténio tricloreto").

A ampla gama de estados de oxidação de tungsténio é refletido nele vários cloretos:

Compostos Organotungsten são numerosos e também abrangem uma gama de estados de oxidação. Exemplos notáveis incluem o trigonal prismática W (CH 3 ) 6 e octaédrica W (CO) 6 .

Produção

Tungstênio extraído em 2012

Cerca de 61.300 toneladas de concentrados de tungstênio foram produzidos no ano de 2009 e, em 2010, a produção mundial de tungstênio foi de cerca de 68.000 toneladas . Os principais produtores foram os seguintes (dados em toneladas):

A principal produção de tungstênio
País Produção (toneladas)
2009 2010 2011 2012
 China 51.000 59.000 61.800 64.000
 Rússia 2.665 2.785 3.314 3.537
 Canadá 1.964 420 1.966 2.194
 Bolívia 1.023 1.204 1.124 1.247
 Vietnã 725 1.150 1.635 1.050
 Portugal 823 799 819 763
 Áustria 887 977 861 706
 Ruanda 380 330 520 700
 Espanha 225 240 497 542
 Brasil 192 166 244 381
 Austrália 33 18 15 290
 Peru 502 571 439 276
 Burundi 110 100 165 190
 Myanmar 874 163 140 140
 Coreia do Norte 100 110 110 100
 DR Congo 200 25 70 95
 Tailândia 190 300 160 80
 Mongólia 39 20 13 66
 Uganda 7 44 8 21
Total 61.200 68.400 73.900 76.400
Mineração de tungstênio no Ruanda constitui uma parte importante da economia do país.

Há produção adicional nos EUA, mas a quantidade é informação de propriedade da empresa. reservas dos EUA são 140.000 toneladas. US uso industrial de volfrâmio é de 20.000 toneladas: 15.000 toneladas são importadas e os restantes 5.000 toneladas vêm de reciclagem doméstica.

Tungstênio é considerada um mineral conflito devido às práticas de mineração antiéticos observados na República Democrática do Congo .

Há um grande depósito de minério de tungstênio na borda de Dartmoor no Reino Unido , que foi explorada durante a I Guerra Mundial e a Segunda Guerra Mundial como o Hemerdon Mina . Com os recentes aumentos dos preços de tungstênio, a partir de 2014 esta mina foi reativada.

Tungsténio é extraída a partir dos seus minérios em várias etapas. O minério é eventualmente convertida em tungsténio óxido (VI) (WO 3 ), que é aquecido com hidrogénio ou de carbono para a produção de tungsténio em pó. Por causa do alto ponto de fusão de tungsténio, que não é comercialmente viável para lançar tungsténio lingotes . Em vez disso, de tungsténio em pó é misturado com pequenas quantidades de níquel em pó ou outros metais, e sinterizado . Durante o processo de sinterização, o níquel se difunde para o tungsténio, a produção de uma liga.

Tungsténio também pode ser extraído por redução com hidrogénio de WF 6 :

WF 6 + 3 H 2 → W + 6 HF

ou decomposição pirolítica :

WF 6 → W + 3 F 2 ( Δ H r = +)

Tungstênio não é comercializado como um contrato futuro e não pode ser rastreado em bolsas como a Bolsa de Metais de Londres . Os preços são geralmente citados para o concentrado de tungsténio ou WO 3 . Se convertido para o equivalente metal, eles eram cerca de US $ 19 por quilo em 2009.

aplicações

Primeiro plano de um filamento de tungsténio dentro de uma lâmpada de halogéneo
1 kg cilindro de tungsténio (escala mostrada abaixo)

Aproximadamente metade do tungsténio é consumida para a produção de materiais duros - nomeadamente de carboneto de tungsténio - com a utilização principal restante sendo em ligas e aços. Menos de 10% é utilizado em outros compostos químicos .

materiais duros

Tungsténio é utilizado principalmente na produção de materiais duros com base em carboneto de tungsténio, uma das mais difíceis carbonetos , com um ponto de fusão de 2770 ° C. CC é um eficiente condutor eléctrico , mas W 2 C é menos. CC é utilizado para tornar resistentes ao desgaste abrasivos , e "carboneto" ferramentas, tais como facas de corte, brocas, serras circulares , fresagem e torneamento ferramentas utilizadas pelos processamento de metais, madeira, mineração , petróleo indústrias e de construção. Carboneto de ferramentas é na verdade um composto metal / cerâmica, onde o cobalto metálico actua como uma ligação de materiais (matriz) para manter as partículas no lugar WC. Este tipo de uso industrial é responsável por cerca de 60% de consumo de corrente de tungsténio.

O jóias indústria faz com que os anéis de carboneto sinterizado tungsténio, tungsténio compósitos carboneto / metal, e também de tungsténio metálico. Anéis compósitos metal / WC usar níquel como a matriz de metal de cobalto em lugar porque é preciso um brilho mais elevado quando polido. Por vezes, os fabricantes ou retalhistas referem-se carboneto de tungsténio como um metal, mas é um cerâmico. Por causa da dureza do carboneto de tungsténio, anéis feitos deste material são extremamente resistente à abrasão, e que se manterá um acabamento polido mais do que anéis feitos de tungsténio metálico. Anéis de carboneto de tungsténio são frágeis, no entanto, e pode rachar sob uma pancada forte.

Alloys

A dureza e densidade de tungsténio são aplicadas na obtenção de metais pesados ligas . Um bom exemplo é o aço de alta velocidade , que pode conter tanto como 18% de tungsténio. Ponto de fusão elevado de tungsténio faz tungsténio um bom material para aplicações como tubeiras de foguetes , por exemplo, no UGM-27 Polaris míssil lançado balístico-submarino . Ligas de tungsténio são utilizados em uma vasta gama de diferentes aplicações, incluindo as indústrias aeroespaciais e de automóveis e de proteco de radiao. Superligas contendo tungsténio, tais como o Hastelloy e Stellite , são utilizadas em turbina lâminas e resistentes ao desgaste de peças e revestimentos.

Extinguiu-se (martensítica) de aço de tungsténio (aprox. 5,5% a 7,0% W com 0,5% a 0,7% de C) foi utilizada para a tomada de imans duro permanentes, devido à sua alta remanência e coercividade , como observado por John Hopkinson (1849-1898) como cedo quanto 1886. As propriedades magnéticas de um metal ou de uma liga são muito sensíveis a microestrutura. Por exemplo, enquanto o elemento de tungsténio não é ferromagnético (mas ferro é), quando presente no aço nestas proporções, que estabiliza a martensite fase, que tem uma ferromagnetismo melhorada, em comparação com o de ferrite (ferro) fase, devido à sua maior resistência ao movimento das paredes de domínio magnético .

Resistência ao calor de tungsténio faz com que seja útil em soldadura de arco aplicações quando combinado com um outro metal altamente condutor tal como de prata ou de cobre. A prata ou cobre proporciona a condutividade necessário e o tungsténio permite que o cordão de soldadura para suportar as altas-temperaturas do ambiente de soldadura por arco.

Mallory de metal é marca registada para uma liga de tungsténio, com outros elementos metálicos adicionados para melhorar a maquinagem.

armamentos

Tungsténio, geralmente em liga com níquel e ferro ou cobalto para formar ligas pesadas, é usado em penetrador por energia cinética , como uma alternativa ao urânio empobrecido , em aplicações onde o urânio radioactividade é problemática, mesmo em forma empobrecido, ou onde adicionais de urânio pirofóricas propriedades não são desejados ( por exemplo, em balas de armas pequenas normais concebidos para penetrar armadura corporal). Da mesma forma, ligas de tungsténio também têm sido usados em balas de canhão, granadas e mísseis , para criar estilhaços supersônico. Alemanha usado tungstênio durante a Segunda Guerra Mundial para produzir conchas de arma anti-tanque de projetos usando o Gerlich aperto furo princípio para alcançar focinho velocidade muito alta e maior penetração da armadura de relativamente pequeno calibre e luz artilharia de campo peso. As armas foram altamente eficazes, mas uma escassez de tungstênio utilizado no núcleo shell limitado que a eficácia.

Tungsténio também tem sido utilizado em explosivos Densa metal inerte , que utilizam como pó denso para reduzir os danos colaterais ao mesmo tempo aumentar a letalidade dos explosivos dentro de um pequeno raio.

aplicações químicas

Tungsténio (IV) sulfureto é uma alta temperatura lubrificante e é um componente de catalisadores para a hidrodessulfurização . MoS 2 é mais vulgarmente utilizado para tais aplicações.

Tungsténio óxidos são utilizados em cerâmica vidrados e cálcio / magnésio tungstatos são utilizados amplamente em iluminação fluorescente . Cristal tungstatos são usados como detectores de cintilação em física nuclear e medicina nuclear . Outros sais que contêm tungsténio são usadas na indústria química e de bronzeamento indústrias. O óxido de tungsténio (WO 3 ) é incorporada selectivos redução catalítica catalisadores (SCR) encontrados em centrais eléctricas a carvão. Estes catalisadores converter os óxidos de azoto ( NO x ) de azoto (N 2 ) e ua (H 2 O) utilizando amonco (NH 3 ). O óxido de tungsténio com ajuda da força física do catalisador e prolonga a vida do catalisador.

usos de nicho

Aplicações que requerem sua alta densidade incluem pesos, contrapesos , quilhas de lastro para iates, lastro cauda para aviões comerciais, e como lastro em carros de corrida para NASCAR e Fórmula Um ; urânio empobrecido também é utilizada para estes fins, devido à alta densidade de forma semelhante. Setenta e cinco kg blocos de tungsténio foram usados como "dispositivos de equilíbrio de massa de cruzeiro" sobre a porção de veículo de entrada do 2012 Mars Science Laboratory nave espacial. É um material ideal para usar como uma zorra por rebitagem , em que a massa necessária para bons resultados podem ser obtidos em uma barra compacta. Ligas de alta densidade de tungsténio com níquel, cobre ou ferro são usados na de alta qualidade dardos (para permitir um diâmetro menor e, assim, agrupamentos mais apertadas) ou para iscas de pesca (esferas de tungsténio permite a mosca a afundar-se rapidamente). Tungsténio tem visto uso recentemente em bocais para impressão em 3D ; a elevada resistência ao desgaste e a condutividade térmica de carboneto de tungsténio melhora a impressão de filamentos abrasivos. Alguns cello strings C são enrolados com tungstênio. A densidade extra dá esta cadeia mais projeção e muitas vezes violoncelistas vai comprar apenas esta corda e usá-lo com três cordas de um conjunto diferente. Tungsténio é utilizada como um absorvente no telescópio de electrões no cósmica Ray Sistema de dois a sonda Voyager .

Tungstato de sódio é usado no método de Folin-Ciocalteu reagente 's, uma mistura de diferentes produtos químicos utilizados no 'Ensaio de Lowry' para análise de conteúdo de proteína.

substituição de ouro

A sua densidade, semelhante ao de ouro, de tungsténio permite a ser usado em jóias como uma alternativa ao ouro ou platina . Tungstênio metálico é hipoalergênico , e é mais difícil do que as ligas de ouro (embora não tão duro como carboneto de tungstênio), tornando-o útil para anéis que resistem coçar, especialmente em projetos com um acabamento escovado .

Uma vez que a densidade é tão semelhante ao do ouro (tungsténio é de apenas 0,36%, menos densa), tungsténio também pode ser usado em falsificação de barras de ouro , como por plaqueamento de uma barra de tungsténio com ouro, a qual tem sido observada desde a década de 1980, ou tendo uma barra de ouro existente, a perfuração de buracos, e substituindo o ouro removido com varetas de tungsténio. As densidades não são exactamente os mesmos, e outras propriedades de ouro e tungsténio diferem, mas tungsténio banhados a ouro irá passar por testes superficiais.

tungstênio banhado a ouro está disponível comercialmente a partir de China (a principal fonte de tungstênio), tanto em jóias e, como bares.

Eletrônicos

Uma vez que retém a sua resistência a altas temperaturas e tem um alto ponto de fusão , tungsténio elementar é usado em muitas aplicações de alta temperatura, tais como a lâmpada , tubo de raios catódicos , e tubo de vácuo filamentos, elementos de aquecimento , e de motores foguete bicos. O seu ponto de fusão elevado, também faz tungsténio adequado para a indústria aeroespacial e de alta temperatura usa tais como, aplicações de aquecimento, e de soldadura eléctrica, designadamente na soldadura de arco de tungsténio de gás de processo (também chamado gás inerte de tungsténio (TIG)).

Eléctrodo de tungsténio utilizado em um arco de tungsténio gás soldadura tocha

Devido às suas propriedades condutoras e inércia química relativa, tungsténio é também utilizado em eléctrodos , e nas pontas do emissor em instrumentos de feixe de elétrons que utilizam armas de emissão de campo , tais como microscópios electrónicos . Em electrónica, tungsténio é utilizado como um material de interligação em circuitos integrados , entre o dióxido de silício dieléctrica do material e os transistores. É utilizado em filmes metálicos, que substituem os cabos utilizados em electrónica convencional com um revestimento de tungsténio (ou molibdénio ) em silício .

A estrutura electrónica de tungsténio faz com que seja uma das principais fontes de raios-X de alvos, e também de blindagem contra radiações de alta energia (tal como na radiofármaco indústria para blindagem amostras radioactivas de FDG ). Também é utilizado em imagiologia de raios gama como um material a partir do qual são feitas aberturas codificados, devido às suas excelentes propriedades de blindagem. Tungsténio em pó é usado como um material de enchimento em plásticos compósitos, os quais são utilizados como um substituto não-tóxico para o chumbo em balas , tiro , e os escudos de radiação. Uma vez que a expansão térmica deste elemento é semelhante ao vidro de borossilicato , que é usada para fazer selos de vidro-metal. Em adição ao seu elevado ponto de fusão, quando tungsténio é dopado com potássio, ela conduz a um aumento da estabilidade da forma (em comparação com não-tungsténio dopado). Isto assegura que o filamento não cede, e não há alterações indesejadas ocorrerem.

nanofios

Através de cima para baixo nanofabrico processos, tungsténio nanofios foram fabricadas e estudada desde 2002. Devido a uma particularmente elevada superfície para razão de volume, a formação de uma camada de óxido da superfície e da natureza de um único cristal de tais materiais, as propriedades mecânicas diferem fundamentalmente daqueles de tungsténio grandes quantidades. Tais nanofios de tungsténio têm aplicações potenciais em nanoelectronics e importante, como sondas de pH e sensores de gás. Em semelhança com nanofios de silício , nanofios de tungsténio são frequentemente produzidos a partir de um precursor de tungsténio em massa, seguido por uma oxidação térmica passo de controlar a morfologia em termos de comprimento e relação de aspecto. Utilizando o modelo de negócio-Grove , é possível prever a cinética de oxidação de nanofios fabricada através de tal processamento a oxidação térmica.

papel biológico

Tungsténio, em número atómico Z = 74, é o elemento mais pesado conhecido como sendo biologicamente funcionais. Ele é usado por algumas bactérias e archaea , mas não em eucariontes . Por exemplo, enzimas denominadas oxidoreductases usar tungsténio semelhante ao molibdénio , utilizando-o em um tungstênio pterina complexo com molibdopterina (molibdopterina, apesar do seu nome, não contém molibdénio, mas podem complexar com qualquer molibdénio ou tungsténio, em uso por organismos vivos). Enzimas utilizando tungsténio tipicamente reduzir ácidos carboxílicos para aldeídos. Os tungsténio oxidorredutases pode também catalisar oxidações. A primeira enzima requerendo-tungsténio a ser descoberto também requer selénio, e neste caso o par de tungsténio-selénio pode funcionar de modo análogo ao emparelhamento de molibdênio-enxofre de alguns cofactor molibdénio -requiring enzimas. Uma das enzimas da família oxidorredutase que, por vezes, empregar tungsténio (bacteriana formato desidrogenase H) é conhecida a utilização de uma versão de selénio-molibdénio de molibdopterina. Hidratase acetileno é uma invulgar metaloenzima em que catalisa uma reacção de hidratação. Dois mecanismos de reacção têm sido propostos, em uma das quais há uma interacção directa entre o átomo de tungsténio e a ligação tripla C? C. Embora um contendo tungsténio xantina desidrogenase a partir de bactérias tem sido encontrado para conter tungsténio-molydopterin e também ligado não-proteína selénio, um complexo molibdopterina tungsténio-selénio não foi descrito de forma definitiva.

No solo, tungsténio de metal oxida para o tungstato de anião. Ele pode ser selectivamente ou não selectivamente importado por certos organismos procariotas e pode ser substituída por molibdato em determinadas enzimas . Seu efeito sobre a ação dessas enzimas é, em alguns casos inibitórios e em outros positivos. A química do solo determina como o tungstênio polimeriza; alcalinas solos causar tungstatos monoméricos; ácidas solos causar tungstatos poliméricos.

Tungstato de sódio e chumbo foram estudados para determinar seu efeito sobre minhocas . O chumbo foi encontrado para ser letal em níveis baixos e tungstato de sódio era muito menos tóxico, mas o tungstato inibiu completamente a sua capacidade reprodutiva .

Tungsténio tem sido estudada como uma metabólica de cobre biológica antagonista , em um papel semelhante para a acção de molibdénio. Verificou-se que tetrathiotungstates pode ser utilizado como o cobre biológicos quelação produtos químicos, semelhantes aos tetrathiomolybdates .

em archaea

Tungsten é essencial para alguns archaea. As seguintes enzimas que utilizam de tungsténio são conhecidos:

Um wtp sistema é conhecido para transportar selectivamente tungsténio em archaea:

fatores de saúde

Porque tungsténio é rara e os seus compostos são geralmente inerte, os efeitos de tungsténio sobre o meio ambiente são limitados. Foi no início pensou-se ser relativamente inerte e um metal apenas ligeiramente tóxico, mas começando no ano de 2000, o risco apresentado por ligas de tungsténio, os pós e as partículas para induzir cancro e vários outros efeitos adversos em animais, assim como seres humanos tem sido destaque a partir in vitro e em experiências in vivo. A mediana da dose letal LD 50 depende fortemente do animal e do modo de administração e varia entre 59 mg / kg (por via intravenosa, coelhos) e 5.000 mg / kg (de tungsténio de metal em pó, intraperitoneais , ratos).

As pessoas podem ser expostas ao tungstênio no local de trabalho por ele na respiração, engolindo-a, contacto com a pele e nos olhos. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) estabeleceu um limite de exposição recomendado (REL) de 5 mg / m 3 durante um dia de trabalho de 8 horas e um limite de curto prazo de 10 mg / m 3 .

reivindicação de patente

O tungstênio é o único entre os elementos em que tem sido objecto de processos de patentes. Em 1928, um tribunal norte-americano rejeitou General Electric tentativa de patenteá-lo, derrubando patente US 1082933 concedida em 1913 para William D. Coolidge .

Veja também

Referências

links externos