W · Elemento 74 · Metal de transición
El punto de fusión más alto de cualquier metal —3,422 grados C— y el filamento de la era incandescente.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa wolframio entre los 118 elementos según 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
Radio de 139 pm: es decir, 0,139 nm, por lo que aproximadamente 3,6 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Wolframio es líquido en un intervalo de 2133 K, desde 3695 K hasta 5828 K.
Dónde se encuentra
Wolframio se encuentra en el periodo 6, grupo 6. Todos los elementos del grupo 6 tienen el mismo número de electrones externos, por lo que se comportan de forma muy similar.
Otros Metales de transición
Todos los metales de transiciónLa historia
El punto de fusión más alto de cualquier metal —3,422 grados C— y el filamento de la era incandescente.
El descubrimiento del wolframio parece una historia de detectives científicos que abarca tres siglos e involucra misteriosos minerales suecos, químicos españoles y metalúrgicos alemanes. El nombre del elemento significa literalmente «piedra pesada» en sueco, una alusión a los desafíos que afrontaron 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 en 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 inicio 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 la capacidad de cualquier tecnología de hornos del siglo XVIII. Los primeros químicos solo podían producir compuestos de wolframio, no metal puro. La invención de los hornos de arco eléctrico permitió finalmente 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 pequeñas cantidades para crear wolframio dúctil, adecuado para fabricar alambre.
La compleja química del wolframio confundía a los primeros analistas. El elemento presenta 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 las radiografías médicas e iluminando ciudades de todo el mundo. El viaje del wolframio, desde un misterioso mineral sueco hasta convertirse en un material moderno fundamental, abarca más de 200 años de progreso científico.
El descubrimiento del wolframio estableció principios de la metalurgia a altas temperaturas 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 sometidas a temperaturas extremas, y su extraordinario punto de fusión de 3,695°C lo hace central en la tecnología moderna. Este metal extraordinario 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 del wolframio al calor.
Las máquinas hospitalarias 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 naves espaciales utilizan aleaciones de wolframio para soportar temperaturas de reentrada superiores a 2,000°C. Los transbordadores espaciales de 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 la red eléctrica hasta los sistemas de encendido de automóviles, el wolframio mantiene el flujo seguro de la electricidad.
La munición perforante depende de la extraordinaria densidad (19.3 g/cm³) y dureza del wolframio. Los proyectiles antitanque y los penetradores de energía cinética utilizan núcleos de wolframio capaces de atravesar 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 excavan 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 expuestos al plasma para contener temperaturas de 100-million-degree. Los ascensores espaciales podrían utilizar cables compuestos de wolframio y carbono, mientras que los ordenadores cuánticos exploran qubits superconductores basados en wolframio que funcionan a cero absoluto.
El filamento de una 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 extraordinaria resistencia del wolframio al calor.
De dónde procede
1,3 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 53 % de los elementos
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, que forma masas cristalinas oscuras en vetas de alta temperatura. Se encuentra principalmente en China, que controla el 85% de la producción mundial.
CaWO₄ - Cristales de color blanco a amarillo que emiten una fluorescencia azul brillante bajo luz ultravioleta. Grandes yacimientos en 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 de Llallagua, en Bolivia, y en los distritos mineros históricos de Colorado.
La mina de Dayu, en la provincia de Jiangxi, y la mina de 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 y en las montañas del Cáucaso, contiene wolframio y molibdeno en uno de los mayores yacimientos polimetálicos del mundo.
La mina de 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 mínimas 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 le llamó «el metal que ganó la guerra» debido a su uso en munición perforante y motores a reacción.
Manejo
El wolframio metálico puro generalmente es seguro de manipular con precauciones básicas. Sin embargo, los compuestos de wolframio y su procesamiento industrial requieren medidas de seguridad especiales debido a los riesgos de inhalación de polvo y toxicidad química.
Lave inmediatamente con agua limpia durante 15 minutos. Retire las lentes de contacto si puede hacerlo fácilmente. Busque atención médica inmediata en caso de exposición a sustancias químicas o fragmentos metálicos.
Quítese la ropa contaminada. Lave la zona afectada con agua y jabón. En caso de cortes causados por wolframio afilado, controle la hemorragia y busque atención médica para heridas profundas.
Trasládese inmediatamente a un lugar con aire fresco. Si tiene dificultades para respirar, administre oxígeno si está disponible. Busque atención médica si los síntomas respiratorios persisten o se sospecha exposición a compuestos de wolframio.
El polvo de wolframio puede ser combustible cuando está finamente dividido. Use arena seca o un extintor de incendios de clase D. Nunca use agua en incendios de wolframio, ya que puede provocar reacciones violentas.
Almacene 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. Elimine los compuestos de wolframio mediante instalaciones autorizadas para residuos peligrosos, de acuerdo con las normativas locales.
Respuestas rápidas
Wolframio (símbolo W) es el elemento 74 de la tabla periódica, un Metal de transición del periodo 6, grupo 6. El punto de fusión más alto de cualquier metal —3,422 grados C— y el filamento de la era incandescente. A temperatura ambiente es un sólido.
[Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s², con 6 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 18, 32, 12, 2.Wolframio se funde a 3695 K (3421.9 °C) y hierve a 5828 K (5554.9 °C). Eso lo sitúa entre los elementos más refractarios: permanece sólido a temperaturas que vaporizan la mayoría de los metales.
La masa atómica estándar de Wolframio es 183.84 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Wolframio tiene una densidad de 19.25 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Wolframio es aproximadamente 19.3 veces más pesado.
Wolframio tiene una electronegatividad de Pauling de 2.36. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.
Wolframio fue descubierto en 1783 por Juan Jose & Fausto Elhuyar. Recibe su nombre de sueco tung sten, «piedra pesada».
Wolframio constituye aproximadamente 1.3 mg/kg de la corteza terrestre; no es común, pero tampoco es raro.