W, un elemento químico del Grupo VI del sistema periódico Mendeleev. Número atómico, 74; peso atómico, 183,85. Es un metal pesado refractario con un color gris claro. El tungsteno natural consiste en una mezcla de cinco isótopos estables con números de masa 180, 182, 183, 184 y 186.

El tungsteno fue descubierto y aislado como óxido túngstico (WO3) en 1781 por el químico sueco K. Scheele a partir del tungsteno mineral, que más tarde se llamó scheelita. En 1783, los químicos españoles, los hermanos d’Elhuyar, prepararon WO3 a partir del mineral wolframita y, al reducir WO3 con carbono, fueron los primeros en obtener el metal real, al que llamaron tungsteno. El mineral real wolframita también era conocido por Agricola (siglo XVI); lo llamó spuma lupi (crema de lobos) porque el tungsteno, que siempre acompaña a los minerales de estaño, interfería con la fundición de estaño, convirtiéndolo en espuma o escoria de escorias («devora el estaño como el lobo devora a las ovejas»). En los EE.UU. y algunos otros países, el elemento también se llamaba tungsteno (sueco, «piedra pesada»). Durante mucho tiempo, el tungsteno no se utilizó industrialmente. Fue solo en la segunda mitad del siglo XIX que se investigaron los efectos del tungsteno sobre las propiedades del acero.

El tungsteno se distribuye escasamente en la naturaleza; su contenido en la corteza terrestre es de 1 x 10~4 por ciento en peso. No se encuentra en el estado libre, sino que forma sus propios minerales, principalmente estados-tung, entre los que la wolframita, (Fe,Mn)WO4, y la scheelita, CaWO4, son de importancia industrial.

propiedades Físicas y químicas. El tungsteno cristaliza en un sistema de celosía cúbica centrado en el cuerpo con dimensión a = 3.1647 angstroms. Densidad, 19,3 g/cm3; punto de fusión, 3410° + 20° C; punto de ebullición, 5900° C. Conductividad térmica (cal/cm – seg – ° C), 0,31 a 20° C y 0,26 a 1300° C; resistencia eléctrica específica (ohmios · cm x 10~6), 5,5 a 20° C y 90,4 a 2700° C; función de trabajo de electrones, 7,21 x 10~19 julios (J), o 4,55 electrones voltios (e V); coeficiente de radiación de alta temperatura (vatios por cm cuadrado), 18,0 a 1000° C, 64,0 a 2200° C, 153,0 a 2700° C y 255.0 a 3030° C. Las propiedades mecánicas del tungsteno dependen de su tratamiento previo. La resistencia a la tracción (kilogramos de fuerza por mm cuadrado ) de los lingotes sinterizados es de 11, y de los lingotes tratados a presión, de 100 a 430; el módulo elástico es de 35,000 a 38,000 en el caso del alambre y de 39,000 a 41,000 para hilos monocristalinos. La dureza Brinell de los lingotes sinterizados es de 200-230, y de los lingotes forjados de 350-400 (1 kgf/mm2 ≈ 10 meganewtons por metro cuadrado ). A temperatura ambiente, la plasticidad del tungsteno es baja.

En condiciones normales, el tungsteno es químicamente estable. A 400 ° -500 ° C, el metal denso se oxida apreciablemente en el aire a WO3. El vapor por encima de 600° C lo oxida vigorosamente a WO2. Los halógenos, el azufre, el carbono, el silicio y el boro reaccionan con el tungsteno a altas temperaturas; el flúor reacciona con el polvo de tungsteno a temperatura ambiente. El hidrógeno no reacciona con el tungsteno a temperaturas hasta el punto de fusión. El tungsteno forma un nitruro con nitrógeno por encima de 1500 ° C. En condiciones normales, el tungsteno es resistente a los ácidos clorhídrico, sulfúrico, nítrico e fluorhídrico, así como al agua regia; a 100° C reacciona ligeramente con ellos y se disuelve rápidamente en una mezcla de ácidos fluorhídrico y nítrico. Al calentarse, el tungsteno se disuelve ligeramente en soluciones de álcalis, y se disuelve rápidamente en álcalis fundidos con la adición de aire u agentes oxidantes; los tungstatos se forman durante este proceso. En sus compuestos, el tungsteno tiene una valencia de 2 a 6; los compuestos de valencia más alta son los más estables.

El tungsteno forma cuatro óxidos, el más alto de los cuales es el trióxido WO3 (trióxido de tungsteno) y el más bajo el dióxido WO2, con dos óxidos intermedios, W10O29 y W4O11. El trióxido de tungsteno es un polvo amarillo limón, que se disuelve en soluciones de álcalis con la formación de tungstatos. Tras la reducción con hidrógeno, produce los óxidos más bajos y tungsteno sucesivamente. El ácido tungstico (H2WO4), un polvo amarillo que es prácticamente insoluble en agua y ácidos, corresponde al trióxido de tungsteno. Las soluciones de tungstatos se forman sobre su reacción con soluciones de alcalinos y amoníaco. A 188 ° C, H2WO4 pierde agua y forma WO3. El tungsteno forma una serie de cloruros y oxicloruros con cloro. Los más importantes son WC16 (punto de fusión, 275 ° C; punto de ebullición, 348 ° C) y WO2Cl2 (punto de fusión, 266° C; se sublima por encima de 300° C), que se producen por la acción del cloro sobre el trióxido de tungsteno en presencia de carbono. El tungsteno forma dos sulfuros con azufre, WS2 y WS3. Los carburos de tungsteno WC (punto de fusión, 2900 ° C) y W2C (punto de fusión, 2750° C) son compuestos refractarios sólidos; se producen a partir de tungsteno y carbono a 1000°-1500°C.

Preparación y uso. Los concentrados de wolframita y scheelita (50-60 por ciento de WO3) son la materia prima para la preparación de tungsteno. El ferrotungsten (una aleación de hierro con un 65-80 por ciento de tungsteno), que se utiliza en la producción de acero, se funde directamente a partir de los concentrados; el trióxido de tungsteno se funde para obtener tungsteno y sus aleaciones y compuestos. En la industria se utilizan varios métodos para obtener WO3. Los concentrados de scheelita se descomponen mediante una solución de sosa a 180°-200 ° C en autoclaves (para producir una solución industrial de tungstato de sodio) o con ácido clorhídrico (para producir ácido tungstico industrial):

(1) CaWO4 (sólido) + Na2CO3 (líquido) = Na2WO4 (líquido) + CaCO3 (sólido)

(2) CaWO4 (sólido) +2HC1 (líquido) = H2WO4 (sólido) + CaCl2 (líquido)

Los concentrados de wolframita se descomponen mediante sinterización con sosa a 800°-900° C, seguido de lixiviación del Na2WO4 con agua, o calentando con una solución de sosa cáustica. La descomposición con reactivos alcalinos (sosa o sosa cáustica) produce una solución de Na2WO4 que contiene impurezas. Después de eliminar las impurezas, H2WO4 se aísla de la solución. (Para producir precipitados más gruesos y más fáciles de filtrar y lavar, el CaWO4 se precipita primero a partir de la solución de Na2WO4 y luego se descompone con ácido clorhídrico.) El H2WO4 seco contiene 0,2-0,3 por ciento de impurezas. La calcinación de H2WO4 a 700°-800 ° C produce WO3, a partir del cual se pueden producir aleaciones duras. Para producir tungsteno metálico, el H2WO4 se purifica aún más por el método de amoníaco, es decir, disolviéndolo en amoníaco y cristalizando paratungstato de amonio, 5(NH4)2O · 12WO3 · «H2O. La calcinación de esta sal produce WO3 puro.

El polvo de tungsteno se produce mediante la reducción de WO3 por hidrógeno (el carbono también se utiliza en la fabricación de metales duros) en hornos de tubo eléctricos a 700°-850° C. El metal compacto está hecho del polvo por el método de metalurgia de polvos, es decir, mediante compresión en moldes de acero a presiones de 3-5 toneladas de fuerza por cm cuadrado y tratamiento térmico de las palanquillas. La etapa final del tratamiento térmico, que se calienta a aproximadamente 3000° C, se realiza en un aparato especial, con el paso directo de una corriente eléctrica a través de las palanquillas en una atmósfera de hidrógeno. Tungsteno que se presta bien al tratamiento a presión (forjado, trefilado y laminado) después de que se produce calentamiento como resultado de este proceso. Los cristales de tungsteno individuales se obtienen de las palanquillas por el método de fusión de la zona de haz de electrones sin crisol.

En la tecnología moderna, el tungsteno se usa ampliamente como metal puro y en forma de una serie de aleaciones, las más importantes de las cuales son aceros aleados, aleaciones duras a base de carburo de tungsteno y aleaciones resistentes al desgaste y a la temperatura. El tungsteno es un componente de una serie de aleaciones resistentes al desgaste que se utilizan para recubrir las superficies de las piezas de la máquina (válvulas en motores de aviones, palas de turbina, etc.). Aleaciones resistentes a la temperatura de tungsteno con otros metales refractarios se utilizan en aviación y cohetería. Su alto punto de fusión y baja presión de vapor a altas temperaturas hacen que el tungsteno sea indispensable para filamentos de luz eléctrica, así como para fabricar piezas de dispositivos eléctricos de vacío en radioelectrónica y tecnología de rayos X. Varios compuestos químicos de tungsteno se utilizan en diferentes campos de la tecnología, por ejemplo, Na2WO4 en las industrias de pinturas y barnices y textiles, y WS2 como catalizador en síntesis orgánica y lubricante sólido eficiente para piezas expuestas a fricción.Smithells, J. Vol’fram. Moscú, 1958. (Traducido del inglés.) Agte, C., and I. Vacek. Vol’fram i molibden. Moscú, 1964. (Traducido del checo.) Zelikman, A. N., O. E. Krein, and G. V. Samsonov. Metallurgiia redkikh metallov, 2ª ed. Moscú, 1964.Khimiia i tekhnologiia redkikh i rasseiannykh elementov, vol. 1. Editado por K. A. Bol’shak. Moscú, 1965.
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