Tungsteno Y Titanio
Tungsteno
Nomenclatura, orígenes y descubrimiento.
El tungsteno se deriva del sueco Tung Sten, o "piedra pesada". Está representado por el símbolo W, como se le conoce como Wolfram en muchos países europeos. Esto viene del alemán para "espuma de lobo", ya que los primeros mineros de estaño notaron que un mineral que llamaban wolframita reducía el rendimiento de estaño cuando estaba presente en el mineral de estaño, por lo que parecía consumir estaño como un lobo devora ovejas. [yo]
En 1779, Peter Woulfe examinó sheelite de Suecia y descubrió que contenía un nuevo metal. Dos años más tarde, Carl Wilhelm Scheele redujo el ácido tungstico de este mineral y aisló un óxido blanco ácido. Dos años más tarde, Juan y Fausto Elhuyar en Vergara, España, aislaron el mismo óxido metálico de un ácido idéntico reducido de wolframita. Calentaron el óxido de metal con carbono, reduciéndolo a tungsteno metálico.
Propiedades físicas y químicas
El tungsteno es un metal brillante, blanco plateado y tiene el número atómico 74 en la tabla periódica de elementos y un peso atómico estándar (Ar) de 183.84. [ii]
Tiene el punto de fusión más alto de todos los elementos, densidad ultra alta y es muy duro y estable. Tiene la presión de vapor más baja, el coeficiente de expansión térmica más bajo y la resistencia a la tracción más alta de todos los metales. Estas propiedades se deben a los fuertes enlaces covalentes entre los átomos de tungsteno formados por electrones 5d. Los átomos forman una estructura de cristal cúbico centrada en el cuerpo.
El tungsteno también es conductor, relativamente inerte químicamente, hipoalergénico y posee propiedades de protección contra la radiación. La forma más pura de tungsteno es fácilmente maleable y se trabaja mediante forjado, extrusión, estirado y sinterizado. La extrusión y el dibujo implican empujar y tirar, respectivamente, de tungsteno caliente a través de una "matriz" (molde), mientras que la sinterización es la mezcla de polvo de tungsteno con otros metales en polvo para producir una aleación.
Usos comerciales
Las aleaciones de tungsteno son extremadamente duras, como el carburo de tungsteno, que se combina con la cerámica para formar "acero de alta velocidad", que se utiliza para hacer taladros, cuchillos y herramientas de corte, aserrado y fresado. Estos se utilizan en las industrias de metalurgia, minería, ebanistería, construcción y petróleo, y representan el 60% del uso de tungsteno comercialmente.
El tungsteno se utiliza en elementos de calefacción y hornos de alta temperatura. También se encuentra en los balastos de las colas de los aviones, las quillas de los yates y los autos de carreras, así como en los pesos y las municiones.
Los tungstatos de calcio y magnesio alguna vez se usaron comúnmente para los filamentos en las bombillas incandescentes, pero se consideran ineficientes energéticamente. Sin embargo, las aleaciones de tungsteno se utilizan en circuitos superconductores de baja temperatura.
Los tungstatos de cristal se utilizan en física nuclear y medicina nuclear, rayos X y tubos de rayos catódicos, electrodos de soldadura por arco y microscopios electrónicos. El trióxido de tungsteno se usa en catalizadores, como el que se usa en las centrales eléctricas que funcionan con carbón. Otras sales de tungsteno se utilizan en las industrias químicas y de bronceado.
Algunas aleaciones se utilizan como joyas, mientras que se sabe que una forma de imanes permanentes y algunas superaleaciones se utilizan como recubrimientos resistentes al desgaste.
El tungsteno es el metal más pesado que tiene un papel biológico, pero solo en bacterias y arqueas. Es utilizado por una enzima que reduce los ácidos carboxílicos a los aldehídos. [iii]
Titanio
Nomenclatura, orígenes y descubrimiento.
El titanio se deriva de la palabra "Titanes", hijos de la diosa de la Tierra en la mitología griega. El reverendo William Gregor, un geólogo aficionado, notó que la arena negra de un arroyo en Cornwall, 1791, se sintió atraída por un imán. Lo analizó y descubrió que la arena contenía óxido de hierro (que explica el magnetismo), así como un mineral conocido como menachanita, que dedujo que estaba hecho de un óxido de metal blanco desconocido. Esto lo reportó a la Royal Geological Society of Cornwall.
En 1795, el científico prusiano Martin Heinrich Klaproth de Boinik investigó un mineral rojo conocido como Schörl de Hungría y nombró el elemento del óxido desconocido que contenía, el titanio. También confirmó la presencia de titanio en la menachanita.
El compuesto TiO2 Es un mineral conocido como rutilo. El titanio también se encuentra en los minerales ilmenita y esfeno, que se encuentran principalmente en rocas ígneas y sedimentos derivados de ellos, pero también se distribuyen por toda la litosfera terrestre.
El titanio puro fue fabricado por primera vez por Matthew A. Hunter en 1910 en el Instituto Politécnico de Rensselaer calentando tetracloruro de titanio (producido por calentamiento de dióxido de titanio con cloro o azufre) y sodio metal en lo que hoy se conoce como el proceso Hunter. William Justin Kroll redujo el tetracloruro de titanio con calcio en 1932 y luego refinó el proceso utilizando magnesio y sodio. Esto permitió que el titanio se usara fuera del laboratorio y lo que hoy se conoce como el proceso de Kroll todavía se usa comercialmente en la actualidad.
Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer produjeron titanio de muy alta pureza en pequeñas cantidades en el proceso de yoduro o barra de cristal en 1925 haciendo reaccionar el titanio con el yodo y separando los vapores formados sobre un filamento caliente. [Iv]
Propiedades fisicas y quimicas
El titanio es un metal blanco plateado duro y brillante representado por el símbolo Ti en la tabla periódica. Tiene el número atómico 22 y un peso atómico estándar (Ar) de 47.867.Los átomos forman una estructura de cristal hexagonal y muy compactada que hace que el metal sea tan fuerte como el acero, pero mucho menos denso. De hecho, el titanio tiene la relación más alta entre fuerza y densidad de todos los metales.
El titanio es dúctil en un ambiente libre de oxígeno y puede soportar temperaturas extremas debido a su punto de fusión relativamente alto. Es no magnético y tiene bajas conductividades eléctricas y térmicas.
El metal es resistente a la corrosión en el agua de mar, el agua ácida y el cloro, así como un buen reflector de radiación infrarroja. Como fotocatalizador, libera electrones en presencia de luz, que reaccionan con las moléculas para formar radicales libres que matan las bacterias. [v]
El titanio se conecta bien con el hueso y no es tóxico, aunque el dióxido de titanio fino es un carcinógeno sospechoso. El circonio, el isótopo de titanio más común, tiene muchas propiedades químicas y físicas diferentes.
Usos comerciales
El titanio se usa más comúnmente en forma de dióxido de titanio, que es un componente principal de un pigmento blanco brillante que se encuentra en pinturas, plásticos, esmaltes, papel, pasta de dientes y el aditivo alimenticio E171 que blanquea dulces, quesos y glaseados. Los compuestos de titanio son un componente de los filtros solares y cortinas de humo, se utilizan en pirotecnia y mejoran la visibilidad en los observatorios solares. [vi]
El titanio también se utiliza en las industrias químicas y petroquímicas y en el desarrollo de baterías de litio. Ciertos compuestos de titanio forman componentes catalizadores, por ejemplo, los utilizados en la producción de polipropileno.
Titanium es conocido por su uso en equipos deportivos como raquetas de tenis, palos de golf y cuadros de bicicletas, y equipos electrónicos como teléfonos móviles y computadoras portátiles. Sus aplicaciones quirúrgicas incluyen el uso en implantes ortopédicos y prótesis médicas.
Al alearse con aluminio, molibdeno, hierro o vanadio, el titanio se utiliza para recubrir herramientas de corte y recubrimientos protectores o incluso en joyería o como acabado decorativo. TiO2 los recubrimientos sobre superficies de vidrio o baldosas pueden reducir las infecciones en los hospitales, evitar el empañamiento de los espejos laterales en los vehículos motorizados y reducir la acumulación de suciedad en edificios, pavimentos y carreteras.
El titanio forma una parte importante de las estructuras expuestas al agua de mar, como las plantas de desalinización, los buques y los cascos submarinos y los ejes de las hélices, así como los tubos de los condensadores de las centrales eléctricas. Otros usos incluyen la fabricación de componentes para la industria aeroespacial y de transporte y el ejército, como aeronaves, vehículos espaciales, misiles, blindaje, motores y sistemas hidráulicos. Se están realizando investigaciones para determinar la idoneidad del titanio como material de contenedor de almacenamiento de desechos nucleares. iv
Diferencias clave entre tungsteno y titanio.
- El tungsteno se origina a partir de los minerales scheelita y wolframita. El titanio se encuentra en los minerales ilmenita, rutilo y esfeno.
- El tungsteno se produce reduciendo el ácido tungstico del mineral, aislando el óxido metálico y reduciéndolo a metal mediante calentamiento con carbón. El titanio se produce formando tetracloruro de titanio mediante procesos de cloruro o sulfato y calentándolo con magnesio y sodio.
- El tungsteno es el número 74 en la tabla periódica, con un peso atómico relativo de 84. El titanio es el número 22, con un peso atómico relativo de 47.867.
- Los átomos de tungsteno forman una estructura de cristal cúbico centrada en el cuerpo. Los átomos de titanio forman una estructura de cristal hexagonal compacto.
- El tungsteno es extremadamente fuerte, duro y denso. El titanio es muy fuerte y duro y tiene una densidad mucho menor.
- El tungsteno es ligeramente magnético y ligeramente conductor de la electricidad. El titanio es no magnético y menos conductor de electricidad.
- El tungsteno no es tan resistente a la corrosión en el agua salada como el titanio y no es un fotocatalizador como el titanio.
- El tungsteno tiene un papel biológico, pero el titanio no.
- El tungsteno es maleable en su forma más pura. El titanio es dúctil en un ambiente libre de oxígeno.
El tungsteno se utiliza en elementos de calefacción, pesas, circuitos superconductores de baja temperatura y tiene aplicaciones en física nuclear y dispositivos emisores de electrones. El titanio se utiliza en pigmentos blancos, equipos deportivos, implantes quirúrgicos y estructuras marinas.
