O ponto de ebulição do tungstênio é 10.030 F e outros fatos malucos

Balas perfurantes, bicos de motor de foguete e brocas para cortar rocha sólida são apenas alguns dos produtos feitos com tungstênio, um dos elementos mais duros e resistentes ao calor do universo.

O tungstênio, como a maioria dos outros elementos metálicos, não é encontrado na natureza como um pedaço de metal brilhante. Ele precisa ser isolado quimicamente de outros compostos, neste caso, o mineral volframita que ocorre naturalmente. É por isso que o símbolo de tungstênio na tabela periódica não é T, mas W, que é a abreviação de "volfrâmio". O nome tungstênio é em sueco para "pedra pesada", uma referência à densidade e ao peso estranhos do elemento. Seu número atômico (o número de prótons no núcleo de seu átomo) é 74 e seu peso atômico (média ponderada de seus isótopos que ocorrem naturalmente) é 183,84.

Um par de químicos (e irmãos) espanhóis, Juan José e Fausto Elhuyar, são considerados responsáveis ​​pela descoberta do tungstênio em 1783, quando isolaram pela primeira vez o metal branco-acinzentado da volframita.

O ponto de fusão mais alto de todos os metais

Uma das propriedades mais impressionantes e úteis do tungstênio é seu alto ponto de fusão, o mais alto de todos os elementos metálicos. O tungstênio puro derrete a uma temperatura impressionante de 6.192 graus F (3.422 graus C) e não ferverá até que as temperaturas cheguem a 10.030 F (5.555 C), que é a mesma temperatura da fotosfera do sol.

O ferro, para comparação , tem um ponto de fusão de 2.800 graus F (1.538 graus C) e o ouro se torna líquido a apenas 1.947,52 graus F (1.064,18 graus C).

Todos os metais têm pontos de fusão relativamente altos porque seus átomos são mantidos juntos por fortes ligações metálicas, diz John Newsam, um químico e cientista de materiais que contatamos através da American Chemical Society . As ligações metálicas são tão fortes porque compartilham elétrons em todo um conjunto tridimensional de átomos. Newsam diz que o tungstênio dura mais que outros metais por causa da força e direcionalidade incomuns de suas ligações metálicas.

"Por que isso é importante?" pergunta Newsam. "Pense em Edison trabalhando em filamentos para a lâmpada incandescente. Ele precisava de um material que não apenas emitisse luz, mas não derretesse com o calor."

Edison fez experiências com muitos materiais de filamentos diferentes, incluindo platina, irídio e bambu , mas foi outro inventor americano, William Coolidge, o responsável por fazer os filamentos de tungstênio usados ​​na maioria das lâmpadas ao longo do século XX.

O alto ponto de fusão do tungstênio tem outras vantagens, como quando é misturado como uma liga com materiais como o aço. Ligas de tungstênio são aplicadas em seções de foguetes e mísseis que precisam suportar um calor tremendo, incluindo os bicos do motor que ejetam fluxos explosivos de combustível de foguete.

A densidade dos diferentes elementos é um reflexo do tamanho de seus átomos componentes. Quanto mais baixo você chegar na tabela periódica, maiores e mais pesados ​​serão os átomos.

"Os elementos mais pesados, como o tungstênio, têm mais prótons e nêutrons no núcleo e mais elétrons em órbita ao redor do núcleo", diz Newsam. "Isso significa que o peso de um átomo aumenta significativamente à medida que você desce na tabela periódica."

Em termos práticos, se você segurasse um pedaço de tungstênio em uma das mãos e o mesmo volume de prata ou ferro na outra, o tungstênio pareceria muito mais pesado. Especificamente, a densidade do tungstênio é 19,3 gramas por centímetro cúbico. A prata, em comparação, é cerca de metade da densidade do tungstênio (10,5 g / cm ³ ), e o ferro é quase um terço da densidade (7,9 g / cm ³ ).

O peso de alta densidade do tungstênio pode ser uma vantagem em certas aplicações. É frequentemente usado em balas perfurantes, por exemplo, por sua densidade e dureza. Os militares também usam tungstênio para fazer as chamadas armas de "bombardeio cinético", que disparam uma haste de tungstênio como um aríete aerotransportado para destruir paredes e blindagem de tanques.

Durante a Guerra Fria, a Força Aérea supostamente experimentou uma ideia chamada Projeto Thor, que lançaria um feixe de hastes de tungstênio de 6 metros da órbita sobre alvos inimigos. Essas chamadas "hastes de Deus" teriam impactado com a força destrutiva de uma arma nuclear, mas sem a precipitação nuclear. Acontece que o custo de lançar as barras pesadas no espaço era proibitivamente caro.

Somente diamantes são mais duros do que carboneto de tungstênio

O tungstênio puro não é tão difícil - você pode cortá-lo com um serrote - mas quando o tungstênio é combinado com pequenas quantidades de carbono, ele se torna carboneto de tungstênio, uma das substâncias mais duras e resistentes da Terra.

"Quando você coloca pequenas quantidades de carbono ou outros metais no tungstênio, ele fixa a estrutura e evita que seja facilmente deformada", diz Newsam.

O carboneto de tungstênio é tão duro que só pode ser cortado com diamantes e, mesmo assim, os diamantes só funcionam se o carboneto de tungstênio não estiver totalmente curado. O carboneto de tungstênio é até três vezes mais rígido que o aço, pode durar até 100 vezes mais do que o aço em condições altamente abrasivas e tem a maior resistência à compressão de todos os metais forjados, o que significa que não amassará ou deformará quando pressionado sob uma força tremenda .

O uso mais comum de carboneto de tungstênio - e o destino final da maior parte do tungstênio extraído no planeta - são ferramentas especializadas, especialmente brocas. Qualquer tipo de broca para cortar metal ou rocha sólida precisa resistir a níveis severos de fricção sem embotar ou quebrar. Somente as brocas de diamante são mais duras do que o carboneto de tungstênio, mas também são muito mais caras.

Outros usos legais para tungstênio

A dureza, densidade e resistência ao calor do tungstênio o tornam ideal para muitas aplicações de nicho:

Agora isso é complicado

Os falsificadores descobriram há muito tempo que o tungstênio é quase exatamente tão denso quanto o ouro e, às vezes, tentam fazer passar barras de tungstênio folheadas a ouro como barras de ouro puro.