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

May 28, 2023

Balas perfurantes, bicos de motores de foguetes 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 natural volframita. É por isso que o símbolo do tungstênio na tabela periódica não é T, mas W, que é a abreviação de “volfrâmio”. O nome tungstênio significa “pedra pesada” em sueco, uma referência à estranha densidade e peso 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 naturais) é 183,84.

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

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

O ferro, para efeito de 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 elevados porque os seus átomos são mantidos juntos em ligações metálicas estreitas, diz John Newsam, um químico e cientista de materiais que contactámos através da American Chemical Society. As ligações metálicas são tão fortes porque compartilham elétrons através de todo um conjunto tridimensional de átomos. Newsam diz que o tungstênio dura mais que outros metais devido à força incomum e à direcionalidade 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 que não derretesse com o calor."

Edison fez experiências com vários materiais de filamentos diferentes, incluindo platina, irídio e bambu, mas foi outro inventor americano, William Coolidge, quem recebeu o crédito por fabricar 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 revestidas em seções de foguetes e mísseis que precisam suportar calor tremendo, incluindo os bicos dos motores que ejetam fluxos explosivos de combustível de foguete.

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A densidade de diferentes elementos é um reflexo do tamanho dos átomos que os compõem. Quanto mais baixo você chega na tabela periódica, maiores e mais pesados ​​são 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."

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Em termos práticos, se você segurasse um pedaço de tungstênio em uma mão e o mesmo volume de prata ou ferro na outra, o tungstênio pareceria muito mais pesado. Especificamente, a densidade do tungstênio é de 19,3 gramas por centímetro cúbico. A prata, em comparação, é cerca de metade da densidade do tungstênio (10,5 g/cm3), e o ferro é quase um terço da densidade (7,9 g/cm3).

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 fabricar as chamadas armas de “bombardeio cinético”, que disparam uma haste de tungstênio como um aríete aéreo para destruir paredes e blindagens de tanques.

Durante a Guerra Fria, a Força Aérea supostamente experimentou uma ideia chamada Projeto Thor, que teria lançado um pacote de hastes de tungstênio de 20 pés (6 metros) da órbita sobre alvos inimigos. Estas chamadas “varas de Deus” teriam impactado com a força destrutiva de uma arma nuclear, mas sem as consequências nucleares. Acontece que o custo de lançar as hastes pesadas para o espaço era proibitivamente caro.