Tungstênio (W)

O tungstênio, símbolo W, número atômico 74, é um metal do grupo 6 da Tabela Periódica. Sua principal característica é o fato de ser o metal com maior temperatura de fusão e o segundo elemento com maior temperatura de fusão, ficando atrás apenas do carbono. Possui coloração cinza, remetendo ao aço, é estável no ar, porém sofre combustão quando aquecido.

O tungstênio está presente em dois produtos de nosso cotidiano: as canetas esferográficas e as lâmpadas incandescentes (com filamentos). Contudo, na indústria, o tungstênio é muito utilizado na fabricação de ligas metálicas e como aditivo para o aço. Também está presente em joias e em janelas inteligentes, dispositivos que conseguem controlar a intensidade da luz solar que incide sobre um local, melhorando a eficiência energética.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre tungstênio
• 2 - Propriedades do tungstênio
• 3 - Características do tungstênio
• 4 - Ocorrência e produção de tungstênio
• 5 - Aplicações do tungstênio
• 6 - História do tungstênio
• 7 - Exercícios sobre tungstênio

Resumo sobre tungstênio

• É um metal de transição, estando no grupo 6 da Tabela Periódica, no sexto período.

• É o metal com maior ponto de fusão da Tabela Periódica.

• Apresenta coloração cinza e é estável no ar.

• Boa parte dele é retirada da wolframita e da scheelita.

• É utilizado para fabricação de lâmpadas incandescentes, canetas esferográficas, joias, vidros inteligentes, entre outros.

Propriedades do tungstênio

• Símbolo: W

• Número atômico: 74

• Massa atômica: 183,84 u.m.a

• Ponto de fusão: 3422 °C

• Ponto de ebulição: 5555 °C

• Densidade: 19,3 g/cm³

• Eletronegatividade: 2,36

• Distribuição eletrônica: [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴

• Série química: grupo 6, metal de transição, bloco d

Características do tungstênio

O tungstênio é um metal acinzentado, cuja coloração pode lembrar o aço. O que mais chama atenção é o seu altíssimo ponto de fusão, de 3422 °C, o maior entre os metais e o segundo maior da Tabela Periódica, ficando atrás apenas do carbono. Algumas propriedades e características do tungstênio muito se assemelham ao molibdênio, outro elemento do grupo 6.

Quanto à reatividade, esse metal é estável na presença do ar em temperatura ambiente, contudo, em maiores temperaturas, acaba sofrendo combustão a WO₃, um dos principais compostos desse elemento. O tungstênio é facilmente oxidado por halogênios, adquirindo estados de oxidação que variam do +2 ao +6. É resistente ao ataque ácido, inclusive à água-régia, mas acaba sendo rapidamente atacado por bases fundidas na presença de agentes oxidantes.

Ocorrência e produção de tungstênio

O tungstênio é o 18º elemento mais abundante da crosta terrestre, ocorrendo principalmente nos minérios wolframita (ou volframita), (Fe, Mn)WO₄, scheelita (CaWO₄), ferberita (FeWO₄) e hubnerita (MnWO₄). Os dois primeiros, wolframita e scheelita, com altos teores de WO₃, são as principais fontes desse metal no mundo todo.

A maior parte do tungstênio do planeta se localiza na China, Rússia, Vietnã, Espanha e Coreia do Norte. As reservas chinesas representam mais da metade de todo o planeta, sendo que a China é responsável por mais de 80% da produção de tungstênio no mundo. O Brasil possui reservas de wolframita nos estados do Pará, Rondônia, Rio Grande do Sul, Santa Catarina e São Paulo, e de scheelita, na região de Seridó, entre Paraíba e Rio Grande do Norte. As reservas brasileiras de tungstênio representam cerca de 1% do total mundial.

Para sua produção e obtenção, antes de mais nada, os minérios de tungstênio precisam passar por processos físicos de britagem e moagem. Depois, uma das formas de obtenção do tungstênio se dá por fusão com carbonato de sódio (Na₂CO₃) em alta temperatura, produzindo tungstato de sódio (Na₂WO₄), o qual é solúvel em água.

A adição de ácido clorídrico gera o ácido túngstico, posteriormente convertido a óxido de tungstênio VI, WO₃, via calcinação (método químico em que amostras são convertidas em elevadas temperaturas). Do WO₃, é possível produzir o tungstênio metálico via oxirredução com gás hidrogênio ou com carbono em alta temperatura. Por vezes, há a produção do carbeto (ou carboneto) de tungstênio, WC ou W₂C, como produto final, conhecido como metal duro.

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Aplicações do tungstênio

Em termos industriais e comerciais, o carbeto de tungstênio tem ampla utilização como revestimento de ferramentas de corte e perfuração de alta velocidade, como brocas para furadeiras, uma vez que apresenta elevada dureza e alta resistência mecânica.

O tungstênio é também um bom aditivo para o aço, sendo utilizado na produção do aço rápido (8% a 20% de W) e de aços de ferramenta e estampo (5% a 18% de W). Essas modalidades de aço são usadas na fabricação de materiais de corte e lâminas resistentes à abrasão.

Mais próximo do cotidiano das sociedades, o tungstênio é um componente importante das lâmpadas incandescentes, sendo o componente principal do filamento metálico dessas lâmpadas. A utilização de tungstênio nelas decretou o fim da utilização de carbono, ósmio e tântalo como filamentos. Enquanto as lâmpadas de carbono, desenvolvidas por Thomas Edison, duravam poucas horas, as de ósmio eram muito caras e as de tântalo eram muito frágeis.

Também se utiliza tungstênio na produção de canetas esferográficas, inventadas pelo húngaro László Biró e popularizadas na Europa por Marcel Bich. Nessas canetas, a tinta é depositada no papel por meio de uma esfera rolante na ponta da caneta. Como essa esfera necessitava ser de alta dureza e densidade, o tungstênio se mostrou um excelente candidato, justamente por conter tais propriedades.

O tungstênio tem aplicação na fabricação de joias, uma vez que se apresenta como um material hipoalergênico, de densidade próxima da do ouro, sendo resistente a riscos, deformações e arranhões, além de um brilho praticamente permanente, ou seja, não necessitando de polimentos constantes. Alianças de tungstênio, por exemplo, são muito procuradas por sua boa durabilidade, aparência e dureza, além de, claro, ter um menor preço em relação às alianças de metais mais nobres.

Uma utilização mais tecnológica do tungstênio está na fabricação de janelas inteligentes (smart windows), as quais possuem um filme eletrocrômico capaz de controlar a intensidade da luz e do calor incidentes sobre um ambiente, garantindo maior eficiência luminosa e energética do local. Tais dispositivos já estão aparecendo no mercado, tanto em carros quanto em imóveis em geral, e poderão ser controlados remotamente.

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História do tungstênio

O tungstênio possui uma história intrigante acerca de seu nome, ou melhor, seus nomes, uma vez que também é conhecido como wolfram, em línguas germânicas e eslavas.

Em 1783, na Espanha, os irmãos Juan José e Fausto Delhuyar foram os primeiros a isolar o tungstênio como um elemento puro, tendo como origem o mineral wolframita. Os irmãos espanhóis decidiram então chamar o novo elemento de volfrâmio (uma tradução para wolfram), por conta do minério originário. O nome volfrâmio deriva do alemão, wolf rahm, que pode ser traduzido como baba ou saliva de lobo, uma referência às perdas de estanho durante o processamento dos minérios de tungstênio.

Contudo, a decisão tomada pelos irmãos Delhuyar em nomear o novo elemento como volfrâmio gerou uma confusão, pois, dois anos antes, entre 1779 e 1781, o irlandês Peter Woulfe e o sueco Carl Wilhelm Scheele descobriram um composto ácido, hoje ácido túngstico, com base no mineral tungstenita (hoje conhecido como scheelita, CaWO₄). Desse composto ácido, eles isolaram o óxido de tungstênio VI, WO₃.

Embora os irmãos espanhóis estivessem à frente, até por terem conseguido isolar o metal, o novo elemento ficou conhecido mundialmente também como tungstênio, uma junção das palavras suecas tung (pesada) e sten (pedra) e fazendo referência ao metal tungstenita.

Contudo, apesar de ambos os nomes persistirem até os dias atuais, o símbolo adotado internacionalmente para o tungstênio é o W, por conta da denominação alemã wolfram. O nome tungstênio é mais comum nas línguas inglesa e de origem latina.

Exercícios sobre tungstênio

Questão 1 (Uece)

Atente para as seguintes citações a respeito do tungstênio: “Meu tio apreciava a densidade do tungstênio que ele preparava, sua refratariedade, sua grande estabilidade química […]”; “A sensação de tocar o tungstênio sinterizado é incomparável”.

SACHS, Oliver. Tio Tungstênio: Cia. de Bolso.

Sobre o tungstênio, assinale a opção verdadeira.

a) A distribuição eletrônica do tungstênio é [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶.

b) Pertence ao grupo 5 da Tabela Periódica.

c) É um metal de transição, com alto ponto de fusão.

d) Localiza-se no quinto período da Tabela Periódica.

Resposta: letra C

Entre as alternativas, a que é verdadeira acerca do tungstênio é a letra C, pois esse elemento é um metal de transição (grupo 6) e possui, de fato, um alto ponto de fusão (o maior entre metais e o segundo maior da Tabela Periódica).

A afirmativa A está errada, pois a sua distribuição é [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴.

A alternativa B está errada, pois esse elemento pertence ao grupo 6 da Tabela Periódica.

A alternativa D está errada, pois esse elemento se localiza no sexto período da Tabela Periódica.

Questão 2 (Uepa)

“O tungstênio é o único metal da 3ª linha de transição da Tabela Periódica com função biológica comprovada. Ele aparece em algumas bactérias e em enzimas chamadas oxirredutases, desempenhando papel similar ao molibdênio nas oxirredutases existentes no organismo humano. O tungstênio possui o ponto de fusão mais alto entre todos os metais, e perde apenas para o carbono em toda a Tabela Periódica. É resistente a ácidos e apenas a mistura HNO₃ + HF o dissolve, lentamente, a quente. Resiste bem a soluções alcalinas, mas é atacado por fusões com NaOH ou Na₂CO₃, convertendo-se em tungstatos. O WO₃ é usado como pigmento e, também, para colorir materiais cerâmicos. Os tungstatos CaWO₄ e MgWO₄ são componentes do pó branco que reveste internamente os bulbos de lâmpadas fluorescentes. Tungstatos de sódio e potássio são usados na indústria de couros e peles, na precipitação de proteínas sanguíneas e em análises clínicas. Para a purificação do metal, os tungstatos naturais são submetidos à fusão com carbonato de sódio (Na₂CO₃) a alta temperatura, resultando em tungstato de sódio (Na₂WO₄), solúvel em água. A partir dessa solução, mediante adição de HCl, precipita o ácido túngstico (H₂WO₄), que é convertido WO₃ após calcinação. O tungstênio metálico é obtido por meio da redução de WO₃ com gás redutor (H₂) a alta temperatura. O metal é obtido na forma de pó, filamentos ou barras maciças”

(Fonte: Química Nova na Escola).

Acerca do exposto no texto, é correto afirmar que:

a) as espécies CaWO₄ e MgWO₄ são ácidos de Arrenhius.

b) as espécies CaWO₄ e WO₃ são óxidos básicos.

c) as espécies NaOH ou Na₂CO₃ são bases de Arrenhius.

d) a reação entre as espécies Na₂WO₄ e HCl produz a espécie H₂WO₄.

e) a calcinação do H₂WO₄ produz o dióxido de tungstênio.

Resposta: letra D

Há um trecho do texto da questão que diz: “...resultando em tungstato de sódio (Na₂WO₄), solúvel em água. A partir dessa solução, mediante adição de HCl, precipita o ácido túngstico (H2WO4)…”, ou seja, a reação entre tungstato de sódio e HCl resulta na espécie H₂WO₄, e, por isso, o gabarito é o da letra D.

A alternativa A está incorreta, pois as espécies químicas citadas não são ácidos, mas sais.

A alternativa B está incorreta, pois CaWO₄ não é um óxido, e, além disso, WO₃ é um óxido ácido, uma vez que é originado da desidratação do ácido túngstico:

H₂WO₄ → WO₃ + H₂O

A alternativa C está incorreta, pois, pela teoria de Arrhenius, apenas NaOH pode ser considerado uma base. Nessa teoria, as bases são espécies que aumentam a concentração de íons OH- em solução aquosa. Como Na₂CO₃ não possui, em sua estrutura, o íon hidróxido, não pode ser vista como uma base à luz da teoria de Arrhenius.

A alternativa E está incorreta, pois o ácido túngstico produz o trióxido de tungstênio e não o dióxido.

 

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química