El wolframio o tungsteno —también conocido como volframio o, de manera muy poco usada en castellano, wólfram— es un elemento químico de número atómico 74 que se encuentra en el grupo 6 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es W.
Es un metal escaso en la corteza terrestre, pero se encuentra en determinados minerales en forma de óxidos o sales. Es de color gris acerado, muy denso, tiene la mayor dureza y resistencia a la tracción de todos los metales,Dureza de los metales y los metales más fuertes del mundo además presenta los puntos de fusión y ebullición más altos de todos los elementos. Todo ello convierte a este metal en el elemento más refractario de todos los de la tabla periódica.
Se usa en la fabricación de aparejos de pesca, en los filamentos de las lámparas incandescentes, en electrodos no consumibles de soldaduras, en resistencias eléctricas y, aleado con el acero, en la fabricación de aceros especiales.
Su variedad de carburo de wolframio sinterizado se emplea para fabricar herramientas de corte. Esta variedad absorbe más del 60 % de la demanda mundial de wolframio.
El wolframio es un material estratégico y ha estado en la lista de productos más codiciados desde la Segunda Guerra Mundial. Por ejemplo, el gobierno federal de los Estados Unidos mantiene unas reservas nacionales de seis meses junto con otros productos considerados de primera necesidad para su supervivencia.
Historia
En 1779 Peter Woulfe, mientras estudiaba una muestra del mineral wolframita (Mn, Fe) (WO4), predijo que debía contener un nuevo elemento. Dos años después, en 1781, Carl Wilhelm Scheele y Torbern Bergman sugirieron que se podía encontrar un nuevo elemento reduciendo un ácido (denominado «ácido túngstico») obtenido a partir del mineral scheelita (CaWO4). En 1783, en España, los hermanos Juan José Delhuyar y Fausto Delhuyar encontraron un ácido, a partir de la wolframita, idéntico al ácido túngstico; el primero trajo el mineral consigo de su periplo por las minas y universidades europeas. En Upsala (Suecia) tomó clases con Bergman el cual le habló de sus intuiciones respecto del wolframio. Así consiguieron aislar el nuevo elemento, mediante una reducción con carbón vegetal, en el Real Seminario de Vergara donde tenía su laboratorio la Real Sociedad Bascongada de Amigos del País. Más tarde publicaron Análisis químico del wolfram y examen de un nuevo metal que entra en su composición describiendo este descubrimiento.Delhuyar, J. J. y Delhuyar, F. (s.a. ). «Análisis químico del volfram, y examen de un nuevo metal, que entra en su composición por D. Juan Joséf y D. Fausto de Luyart de la Real Sociedad Bascongada». Extractos de las Juntas Generales celebradas por la Real Sociedad Bascongada de los Amigos del País en la ciudad de Vitoria por setiembre de 1783: 46-88.
En 1820 el químico sueco Jöns Jacob Berzelius obtuvo wolframio mediante una reducción con hidrógeno. El método, empleado todavía actualmente, comenzó a abrir las posibilidades de uso de este metal extraordinario, pero su desarrollo fue muy lento. La necesidad constante de materiales nuevos para alimentar las guerras durante el hizo que los aceristas austríacos e ingleses empezaran a investigar las propiedades del wolframio como elemento de aleación. En la Universidad de Viena se experimentó con aleaciones a base de wolframio.
Etimología
La palabra «tungsteno» procede del sueco; tung se traduce como «pesado» y sten, «piedra», es decir, «piedra pesada». El vocablo se debe al mineralogista sueco Axel Fredrik Cronstedt, descubridor del níquel, quien incluyó una descripción de este mineral desconocido en su libro Ensayos de Mineralogía de 1758. En la versión inglesa, de renombrado prestigio académico en la época, se mantuvo la palabra tungsten, lo que explica su popularidad en el mundo anglosajón.
La palabra «wolframio» procede de las alemanas wolf y rahm, pudiendo significar «poco valor».Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. 24. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2002, ISBN 3-11-017473-1, S. 995–996. También se traduce como «baba de lobo» en referencia a las supersticiones de los mineros medievales sajones que creían que el diablo se aparecía en forma de lobo y habitaba las profundidades de las minas corroyendo la casiterita con sus fauces babeantes. Este metal aparecía mezclado con el ácido de otro desconocido —el wolframio— que actuaba corroyéndolo.
Wolframio o tungsteno
La IUPAC denomina al elemento 74, de símbolo W, como tungsten (en español: «tungsteno»). El nombre wolfram fue suprimido en la última edición de su Libro rojo (Nomenclatura de Química Inorgánica. Recomendaciones de la IUPAC de 2005). Sin embargo, dicha eliminación no ha sido aceptada por los miembros españoles de la IUPAC ni por organismos de la lengua española, que siguen considerando como el nombre original wolfram («wolframio» o «volframio») como el nombre correcto. En Hispanoamérica el elemento 74 suele ser conocido como tungsteno.
El nombre de wolfram ya había sido adoptado oficialmente, en lugar de tungsten, por la IUPAC en su 15.ª conferencia, celebrada en Ámsterdam en 1949.
Características Propiedades físicas
200px|left|thumb|Bloque de wolframio. En forma natural, el wolframio es un metal gris acero que es a menudo frágil y difícil de trabajar, pero si es puro, se puede trabajar con facilidad. Se trabaja por forjado, trefilado, extrusión y sinterización. De todos los metales en forma pura, el wolframio tiene el más alto punto de fusión (3410 °C), menor presión de vapor (a temperaturas superiores a 1650 °C), la mayor resistencia a tracción y el coeficiente de dilatación térmica más bajo de cualquier metal puro. Se detecta fácilmente con reactivo de Arnulphi en medio básico (KOH), tornándose este mismo incoloro. La expansión térmica es baja, su punto de fusión es alto y la fuerza se debe a fuertes enlaces covalentes que se forman entre los átomos de wolframio en el orbital 5d. Cabe señalar que la aleación de pequeñas cantidades con el acero aumenta su resistencia. Tiene una muy buena combinación de ventajas entre las que destacan su gran fuerza y resistencia calórica, además de una aceptable resistencia química, ya que no es fácilmente atacable por los ácidos.
El metal suele trabajarse por sinterización. El método consiste en aglomerarlo en forma de polvo de diminutos granos en una matriz metálica. Aunque la mejor opción es el cobalto, se puede encontrar también el níquel e incluso el hierro en estos casos. Todas sus aleaciones se distinguen por su enorme dureza y su resistencia. El metal se comporta excelentemente incluso a altas temperaturas, lo cual no sucede con el renio, por ejemplo, pese a que ambos metales comparten un punto de fusión similar.
El wolframio es el metal más abundante entre los metales de transición del grupo 6 de la tabla periódica. En caso de escasear, el molibdeno suele sustituirle. Una de sus características es que al exponerse a luz ultravioleta este tiene un brillo azulado muy brillante.
Propiedades químicas
El wolframio resiste las reacciones redox, casi todos los ácidos comunes (incluyendo el fluorhídrico) y álcalis, aunque solo en su estado de máxima pureza, pero se oxida rápidamente expuesto a peróxido de hidrógeno (comúnmente conocido como agua oxigenada). El wolframio a temperatura ambiente soporta el ataque de casi todos los ácidos importantes en cualquier concentración aunque puede corroerse con facilidad en ácido nítrico y agua oxigenada. Con el ácido fluorhídrico ocurre el fenómeno de pasivación, formándose fluoruros en su superficie. No obstante, la capa de óxido del wolframio no es estable por encima de 400°C y el metal queda expuesto. Los compuestos de wolframio más usados (p. ej.: carburo de wolframio) mejoran algo su ya alta resistencia a la corrosión, y de hecho les cuesta disolverse en agua regia; en estos casos, el metal es adecuado para su uso como joya, especialmente en anillos de última generación. Pese a que resiste bien los ácidos, puede irónicamente oxidarse incluso con sal de cocina común; de hecho el agua pura lo oxida (aunque el óxido no avanzará más allá de la superficie).
Es un metal difícil de alear; solo lo hace con los metales refractorios, los ferrosos y algunas excepciones. No se amalgama con el mercurio a ninguna temperatura. El wolframio se disuelve en aluminio fundido, que es uno de los pocos metales que pese a no asemejarse en nada al wolframio se alea perfectamente con él. El estado de oxidación más común del wolframio es +6, pero presenta todos los estados de oxidación, desde –2 hasta +6. Normalmente se combina con el oxígeno para formar el óxido wolfrámico amarillo (WO3) que se disuelve en soluciones de alcalino acuoso para formar iones de wolframio (WO42-).
Los carburos de wolframio (W2C y WC) se producen por el calentamiento en polvo de carbón y son algunos de los carburos más duros, con un punto de fusión de 2770 °C para WC y 2780 °C para el W2C, el WC es un conductor eléctrico eficiente, pero el W2C no, el carburo se comporta de manera similar al mismo elemento sin alear, y es resistente al ataque químico, aunque reacciona fuertemente con el cloro para formar hexacloruro de wolframio (WCl6).
Las soluciones acuosas se caracterizan por la formación de ácido heteropoliácido y aniones de polioxometalato en condiciones neutras y ácidas, además produce la acidificación del anión del metatungstato muy soluble, después de lo cual se alcanza el equilibrio. Muchos aniones de polioxometalato existen en otras especies metaestables, la inclusión de un átomo de diferentes características, como el fósforo, en lugar de dos hidrógenos centrales, en el metatungstato produce una gran variedad de ácidos heteropoliácidos, como el ácido fosfotúngstico.El ácido fosfotúngstico soportado puede usarse como catalizador.
Aplicaciones
En estado puro se utiliza en la fabricación de filamentos para lámparas eléctricas, resistencias para hornos eléctricos con atmósfera reductoras o neutras, contactos eléctricos para los distribuidores de automóviles, también en proyectiles anticarro (flecha) por su elevado punto de fusión y densidad, y cátodos para tubos de rayos X y de televisión.
Tiene usos importantes en aleaciones para herramientas de corte a elevada velocidad, como las fresas para instrumentos odontológicos (W2C), en la fabricación de bujías y en la preparación de barnices (WO3) y mordientes en tintorería, en las puntas de los bolígrafos y en la producción de aleaciones de acero duras y resistentes.
El wolframio y su aleación más popular, el carburo de wolframio, son en ambos casos excelentes reflectores de neutrones. Los cristales de wolframio con la estructura BCC están tan comprimidos que resultan ser eficaces escudos contra la radiación de todas las clases. Barras y planchas de wolframio o carburo de wolframio pueden resistir emisiones incluso de partículas gamma o rayos de neutrones. Es un poderoso escudo, superior al plomo y que además ofrece una toxicidad nula, cosa que el plomo no. Repele los neutrones y la energía nuclear debido a su gran densidad y estabilidad atómica.
Los wolframatos de calcio y magnesio se utilizan en la fabricación de tubos fluorescentes.
El carburo de wolframio, estable a temperaturas del orden de 500 °C, también se usa como lubricante seco.
El gas hexafluoruro de wolframio se emplea en la fabricación de circuitos integrados. thumb|left|Accesorios para soldadura TIG.