Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa wolframio entre los 118 elementos para esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radius 146 pm — that is 0.146 nm, so about 3425 million of them side by side would span a millimetre.
Intervalo térmico
Wolframio is liquid over a 2133 K window, from 3695 K to 5828 K.
Dónde se encuentra
La historia
The highest melting point of any metal — 3,422 degrees C — and the filament of the incandescent age.
El descubrimiento del wolframio parece una historia detectivesca científica que abarca tres siglos, con minerales suecos misteriosos, químicos españoles y metalúrgicos alemanes. El nombre del elemento significa literalmente «piedra pesada» en sueco, una referencia a los desafíos a los que se enfrentaron los primeros científicos.
Carl Wilhelm Scheele (químico sueco) descubrió un ácido desconocido en el mineral scheelita. Se dio cuenta de que este «ácido túngstico» contenía un nuevo elemento metálico, pero carecía de la tecnología necesaria para aislar wolframio metálico puro. La brillante intuición química de Scheele identificó la existencia del wolframio 200 años antes de sus primeras aplicaciones prácticas.
Juan José y Fausto Elhuyar (mineralogistas españoles) lograron aislar wolframio del mineral wolframita en su laboratorio del Real Seminario de Vergara. Trabajando con muestras procedentes de minas alemanas, utilizaron la reducción con carbono a temperaturas extremas para producir el primer wolframio metálico: pequeñas cuentas grises que impulsarían la industria moderna del wolframio.
«Hemos logrado obtener la sustancia metálica del wolframio en un estado de pureza perfecto» - Fausto Elhuyar, 1783
¡Reinaba la confusión sobre el nombre del wolframio. Los alemanes lo llamaban «wolfram» (espuma de lobo) porque interfería con la fundición del estaño como un lobo voraz. Los suecos preferían «tungsten» (piedra pesada). Hoy coexisten ambos nombres: el símbolo del elemento, W, honra a wolfram, mientras que los angloparlantes dicen tungsten.
William Coolidge, de General Electric, desarrolló el proceso para fabricar alambre de wolframio dúctil, dando comienzo a la era de la iluminación eléctrica. Este avance requería calentar polvo de wolframio en una atmósfera de hidrógeno y después trabajarlo mecánicamente hasta convertirlo en un alambre más fino que un cabello humano; ¡un proceso que todavía se utiliza hoy.
El punto de fusión del wolframio, de 3.695 °C, superaba cualquier tecnología de hornos de la década de 1700. Los primeros químicos solo podían producir compuestos de wolframio, no metal puro. La invención de los hornos de arco eléctrico finalmente permitió producir wolframio a gran escala.
El wolframio puro es extremadamente frágil en frío y se rompe como el vidrio. El avance de Coolidge consistió en trabajar el wolframio a altas temperaturas y añadir impurezas en cantidades mínimas para crear wolframio dúctil, adecuado para trefilarlo.
La compleja química del wolframio confundía a los primeros analistas. El elemento forma múltiples estados de oxidación y compuestos coloreados que ocultaban su verdadera identidad. La química analítica sistemática reveló finalmente las propiedades únicas del wolframio.
Los hermanos Elhuyar jamás podrían haber imaginado que su descubrimiento de laboratorio acabaría impulsando misiones espaciales, haciendo posibles los rayos X médicos e iluminando ciudades de todo el mundo. El recorrido del wolframio, desde un misterioso mineral sueco hasta un material moderno esencial, abarca más de 200 años de progreso científico.
El descubrimiento del wolframio estableció principios de la metalurgia de alta temperatura y de la ciencia de los materiales refractarios. Las técnicas desarrolladas para trabajar con wolframio sentaron las bases de las tecnologías aeroespaciales, electrónicas y nucleares modernas. Cada bombilla incandescente que alguna vez brilló rinde homenaje al trabajo pionero de los hermanos Elhuyar.
Aplicaciones
El wolframio reina en las aplicaciones de temperaturas extremas; su extraordinario punto de fusión de 3.695 °C lo hace central en la tecnología moderna. Este notable metal mantiene literalmente nuestro mundo iluminado y en funcionamiento.
Los filamentos de wolframio transformaron la iluminación para siempre. Aunque las primeras bombillas de Edison utilizaban carbono, el descubrimiento del wolframio permitió crear las brillantes bombillas incandescentes de larga duración que iluminaron el siglo XX. Las bombillas halógenas modernas todavía dependen de la extraordinaria resistencia térmica del wolframio.
Los equipos hospitalarios de rayos X dependen de blancos de wolframio para generar radiación de imagen precisa. La capacidad del wolframio para soportar un intenso bombardeo de electrones lo hace perfecto para el diagnóstico médico, desde las radiografías dentales hasta los escáneres de tomografía computarizada avanzados.
Las toberas de cohetes y los componentes de las naves espaciales utilizan aleaciones de wolframio para soportar temperaturas de reentrada superiores a 2.000 °C. Los transbordadores espaciales de la NASA dependían de bordes de ataque reforzados con wolframio para devolver a los astronautas a la Tierra de forma segura.
Los interruptores eléctricos de alta tensión y los disyuntores utilizan contactos de wolframio porque resisten la soldadura bajo cargas eléctricas extremas. Desde la infraestructura de las redes eléctricas hasta los sistemas de encendido de automóviles, el wolframio mantiene la electricidad circulando de forma segura.
La munición perforante depende de la extraordinaria densidad del wolframio (19,3 g/cm³) y de su dureza. Los proyectiles antitanque y los penetradores de energía cinética utilizan núcleos de wolframio capaces de perforar los blindajes más resistentes a velocidades hipersónicas.
Las herramientas de corte de carburo de wolframio pueden atravesar el acero endurecido con gran facilidad. Desde las brocas que extraen minerales a gran profundidad hasta los instrumentos quirúrgicos de precisión, el carburo de wolframio ofrece una durabilidad y un filo incomparables, y dura 10 veces más que las herramientas de acero.
Los reactores de fusión dependerán de materiales de wolframio orientados al plasma para contener temperaturas de 100 millones de grados. Los ascensores espaciales podrían utilizar cables compuestos de wolframio y carbono, mientras que los ordenadores cuánticos están explorando qubits superconductores basados en wolframio que funcionan a cero absoluto.
Un filamento de bombilla de wolframio, más fino que un cabello humano, funciona a 2,500°C, ¡una temperatura suficiente para fundir al instante monedas de cobre. Sin embargo, brilla durante miles de horas sin fallar gracias a la increíble resistencia del wolframio al calor.
De dónde procede
1.3 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 53% of elements
El wolframio se encuentra entre los elementos más raros de la Tierra, con una abundancia de solo 1.25 partes por millón en la corteza terrestre. Para ponerlo en perspectiva, el wolframio es 100 veces más raro que el cobre y 1,000 veces más raro que el hierro.
(Fe,Mn)WO₄ - La principal fuente comercial, forma masas cristalinas oscuras en vetas de alta temperatura. Se encuentra principalmente en China, que controla el 85% de la producción mundial.
CaWO₄ - Cristales blancos o amarillos que emiten una fluorescencia azul brillante bajo luz ultravioleta. Los grandes yacimientos de Australia, Perú y el oeste de Estados Unidos proporcionan este mineral de wolframio de alta calidad.
Variedades de wolframita ricas en hierro y ricas en manganeso, respectivamente, que se encuentran en la legendaria mina Llallagua de Bolivia y en los distritos mineros históricos de Colorado.
La mina Dayu, en la provincia de Jiangxi, y la mina Shizhuyuan, en la provincia de Hunan, dominan el suministro mundial. Los estrictos controles de exportación de China convierten al wolframio en un metal estratégico.
El yacimiento de Tyrnyauz, en Siberia, situado en las montañas del Cáucaso, contiene wolframio y molibdeno en uno de los mayores yacimientos polimetálicos del mundo.
La mina Cantung, en los Territorios del Noroeste, produce mineral de wolframio de alta ley a partir de uno de los yacimientos más ricos fuera de China.
El condado de Boulder, en Colorado, y la Sierra Oriental, en California, contienen minas históricas de wolframio que abastecieron a Estados Unidos durante las dos guerras mundiales.
El wolframio se concentra en vetas hidrotermales, donde el agua sobrecalentada (300-600°C) transporta compuestos de wolframio disueltos a gran profundidad bajo tierra. A medida que la solución se enfría, el wolframio precipita junto con el cuarzo y forma las características "vetas de wolframita" que buscan los mineros.
La mayoría de los yacimientos se forman cerca de intrusiones graníticas, donde el calor del magma impulsa la circulación hidrotermal que concentra el wolframio presente en cantidades traza en las rocas circundantes.
La extrema dureza del wolframio dificulta su extracción. El mineral debe triturarse hasta convertirlo en polvo y luego separarse mediante técnicas magnéticas y gravimétricas. El concentrado resultante requiere una reducción con hidrógeno a alta temperatura para producir wolframio metálico puro, un proceso que consume enormes cantidades de energía.
La rareza y la importancia estratégica del wolframio llevaron a Estados Unidos a clasificarlo como un "mineral crítico". Durante la Segunda Guerra Mundial, el wolframio era tan valioso que se lo llamó "el metal que ganó la guerra" debido a su uso en munición perforante y motores a reacción.
Manejo
El wolframio metálico puro suele ser seguro de manipular si se toman precauciones básicas. Sin embargo, los compuestos de wolframio y el procesamiento industrial requieren medidas de seguridad especiales debido a los riesgos de inhalación de polvo y toxicidad química.
Enjuaga inmediatamente con agua limpia durante 15 minutos. Retira las lentes de contacto si puedes hacerlo fácilmente. Busca atención médica inmediata en caso de exposición a sustancias químicas o fragmentos metálicos.
Quítate la ropa contaminada. Lava la zona afectada con agua y jabón. En caso de cortes causados por wolframio afilado, controla la hemorragia y busca atención médica para las heridas profundas.
Trasládate inmediatamente a un lugar con aire fresco. Si tienes dificultades para respirar, administra oxígeno si está disponible. Busca atención médica si los síntomas respiratorios persisten o se sospecha una exposición a compuestos de wolframio.
El polvo de wolframio puede ser combustible cuando está finamente dividido. Usa arena seca o un extintor de incendios de clase D. Nunca uses agua en incendios de wolframio, ya que puede provocar reacciones violentas.
Almacena el wolframio en lugares secos y bien ventilados, alejados de ácidos fuertes y agentes oxidantes. Los residuos de wolframio deben reciclarse cuando sea posible debido a su valor estratégico. Elimina los compuestos de wolframio a través de instalaciones autorizadas para residuos peligrosos, de acuerdo con la normativa local.
Respuestas rápidas
Wolframio (symbol W) is element 74 on the periodic table, a metal de transición in period 6, group 6. The highest melting point of any metal — 3,422 degrees C — and the filament of the incandescent age. At room temperature it is a solid.
[Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 12, 2 electrons respectively.Wolframio melts at 3695 K (3421.9 °C) and boils at 5828 K (5554.9 °C). That puts it among the most refractory elements — it stays solid at temperatures that vaporise most metals.
The standard atomic weight of Wolframio is 183.84 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Wolframio has a density of 19.25 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of wolframio is about 19.3× heavier.
Wolframio has a Pauling electronegativity of 2.36. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Wolframio was discovered in 1783 by Juan Jose & Fausto Elhuyar. It is named after swedish tung sten, "heavy stone".
Wolframio makes up about 1.3 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.