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 brilhante de metal. Ele precisa ser quimicamente isolado de outros compostos, neste caso o mineral natural volframite. 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 é sueco para "pedra pesada", uma referência à densidade e 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 naturais) é 183,84.



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

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 6.192 graus F (3.422 graus C) e não ferve até que as temperaturas atinjam 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 transforma em 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 em ligações metálicas apertadas, 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 toda uma matriz tridimensional de átomos. Newsam diz que o tungstênio supera outros metais por causa da força incomum e 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 não derreteria com o calor."

Edison experimentou muitos materiais de filamentos diferentes, incluindo platina, irídio e bambu, mas foi outro inventor americano, William Coolidge, que é creditado por fazer os filamentos de tungstênio usados ​​na maioria das lâmpadas ao longo do século 20.

O alto ponto de fusão do tungstênio tem outras vantagens, como quando é misturado como uma liga com materiais como o aço. As ligas de tungstênio são revestidas 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.

Por que o tungstênio é tão pesado

A densidade de diferentes elementos é um reflexo do tamanho de seus átomos componentes. Quanto mais baixo você fica 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."



Em termos práticos, se você segurasse um pedaço de tungstênio em uma mão e segurasse 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/cm ³ ), e o ferro tem 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 atiram uma haste de tungstênio como um aríete no ar para esmagar 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 6 metros de órbita em alvos inimigos. Essas chamadas "varas de Deus" teriam impactado com a força destrutiva de uma arma nuclear, mas sem a precipitação nuclear. Acontece que o custo de lançar as hastes pesadas no espaço era proibitivamente caro.

Somente diamantes são mais duros 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 em tungstênio, ele fixa a estrutura e evita que ela seja facilmente deformada”, diz Newsam.

O carboneto de tungstênio é tão duro que só pode ser cortado por 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 que o aço sob 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 do carboneto de tungstênio – e o destino final da maior parte do tungstênio extraído do planeta – são ferramentas especializadas, principalmente brocas. Qualquer tipo de broca para cortar metal ou rocha sólida precisa resistir a níveis de atrito punitivos sem embotamento ou quebra. Apenas as brocas de diamante são mais duras que o carboneto de tungstênio, mas também são muito mais caras.

Outros usos interessantes para o tungstênio

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

• Microscópios eletrônicos disparam um fluxo de elétrons de uma ponta emissora especial feita de tungstênio.
• A maioria das soldas entre metal e vidro é feita de tungstênio, porque o tungstênio se expande e se contrai na mesma proporção que o vidro borossilicato, o tipo mais comum de vidro.
• Os picos nas pistas de snowmobile são feitos de ligas de tungstênio.
• Os dardos de nível profissional são feitos com tungstênio (o "Wolfram Infinity" tem 97% de tungstênio).
• Nas canetas esferográficas, a bola real geralmente é feita de carboneto de tungstênio.
• A indústria de joias fabrica anéis de carboneto de tungstênio.

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 passar barras de tungstênio folheadas a ouro como barras de ouro puro.