L’élément chimique tungstène est classé parmi les métaux de transition. Il a été découvert en 1779 par Peter Woulfe.
Zone de données
| Classification : | Le tungstène est un métal de transition |
| Couleur: | blanc argenté |
| Poids atomique: | 183.84 |
| Etat: | solide |
| Point de fusion: | 3422 oC, 3695 K |
| Point d’ébullition : | 5550 oC, 5823 K |
| Électrons: | 74 |
| Protons : | 74 |
| Neutrons dans l’isotope le plus abondant: | 110 |
| Coquilles d’électrons : | 2,8,18,32,12,2 |
| Configuration des électrons : | 4f14 5d4 6s2 |
| Densité à 20oC : | 19.3 g/cm3 |
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| Volume atomique: | 9,53 cm3/mol |
| Structure: | bcc : cubique centré sur le corps |
| Dureté : | 7,5 mohs |
| Capacité thermique spécifique | 0,13 J g-1 K-1 |
| Chaleur de fusion | 35.40 kJ mol-1 |
| Chaleur d’atomisation | 860 kJ mol-1 |
| Chaleur de vaporisation | 824.0 kJ mol-1 |
| Première énergie d’ionisation | 770 kJ mol-1 |
| 2ème énergie d’ionisation | 1700 kJ mol-.1 |
| 3ème énergie d’ionisation | – |
| Affinité électronique | 78.6 kJ mol-1 |
| Nombre minimal d’oxydation | -2 |
| Nombre minimal d’oxydation commune | 0 |
| Nombre maximal d’oxydation | 6 |
| Nombre maximal d’oxydation commune. | 6 |
| Electronégativité (échelle de Pauling) | 2,36 |
| Volume de polarisabilité | 11.1 Å3 |
| Réaction avec l’air | w/ht, ⇒ WO3 |
| Réaction avec 15 M HNO3 | aucun |
| Réaction avec 6 M HCl | aucun |
| Réaction avec NaOH 6 M | – |
| Oxyde(s) | WO2, WO3 (oxyde tungstique) |
| Hydrure(s) | – |
| Chlorure(s) | WCl2, WCl4, WCl6 |
| Rayon atomique | 139 pm |
| Rayon ionique (ion 1+) | – |
| Rayon ionique (2+ ion) | – |
| Rayon ionique (3+ ion) | – |
| Rayon ionique (1- ion) | – |
| Rayon ionique (ion 2-) | – |
| Rayon ionique (ion 3- ion) | – |
| Conductivité thermique | 173 W m-1 K-1 |
| Conductivité électrique | 18.2 x 106 S m-1 |
| Point de congélation/fusion : | 3422 oC, 3695 K |
Découverte du tungstène
En 1779, le chimiste irlandais Peter Woulfe a déduit l’existence d’un nouvel élément – le tungstène – à partir de son analyse du minéral wolframite (un minéral tungstate de fer manganèse).
Le tungstène a été isolé sous forme d’oxyde tungstique (WO3) en 1781, en Suède, par Carl W. Scheele à partir du minéral scheelite (tungstate de calcium). Cependant, il ne disposait pas d’un four approprié pour réduire l’oxyde en métal.
Le tungstène a finalement été isolé par les frères Fausto et Juan Jose de Elhuyar en 1783, en Espagne, par réduction de wolframite acidifiée avec du charbon de bois.
Le nom de l’élément vient des mots suédois « tung sten » qui signifie pierre lourde.
Le symbole chimique, W, vient du nom original de l’élément, Wolfram.
Le tungstène est l’un des cinq principaux métaux réfractaires (métaux ayant une très grande résistance à la chaleur et à l’usure).
Les cinq métaux réfractaires – notez leur relation étroite dans le tableau périodique
Les autres métaux réfractaires sont le niobium, le molybdène, le tantale et le rhénium.
| 41 Nb |
42 Mo |
|
| 73 Ta |
74 W |
75 Re |
Tungstène métal. Photo de Tomihahndorf.
Le Large Area Telescope (LAT) explore les rayons cosmiques en suivant les électrons et les positrons qu’ils produisent après avoir frappé des couches de tungstène. Crédit : NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab.
Apparence et caractéristiques
Effets nocifs :
Le tungstène est considéré comme peu toxique.
Caractéristiques:
Le tungstène est un métal très dur, dense, blanc argenté et lustré qui se ternit à l’air, formant une couche d’oxyde protectrice. Sous forme de poudre, le tungstène est gris.
Ce métal a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux et, à des températures supérieures à 1650 oC, il a également la plus grande résistance à la traction. Le tungstène pur est ductile, et les fils de tungstène, même d’un très petit diamètre, ont une très grande résistance à la traction.
Le tungstène est très résistant à la corrosion. Il forme de l’acide tungstique (H2WO4), ou de l’acide wolframique à partir de l’oxyde hydraté (WO3) et ses sels sont appelés tungstates, ou wolframates.
Lorsqu’il est présent dans des composés, le tungstène existe principalement dans le degré d’oxydation VI.
Utilisations du tungstène
Le tungstène et ses alliages sont largement utilisés pour les filaments des ampoules électriques et des tubes électroniques de style ancien (non économes en énergie).
Le tungstène est également utilisé comme filament dans les lampes halogènes au tungstène. Ces lampes utilisent des halogènes comme le brome et l’iode pour empêcher le filament de tungstène de se dégrader et sont donc plus économes en énergie que les ampoules à incandescence standard.
L’acier rapide (qui peut couper le matériau à des vitesses plus élevées que l’acier au carbone), contient jusqu’à 18% de tungstène.
Le tungstène est utilisé dans les alliages de métaux lourds en raison de sa dureté et dans les applications à haute température comme le soudage.
Le carbure de tungstène (WC ou W2C) est extrêmement dur et est utilisé pour fabriquer des forets. Il est également utilisé pour les bijoux en raison de sa dureté et de sa résistance à l’usure.
Abondance et isotopes
Abondance croûte terrestre : 1,25 partie par million en poids, 0,1 partie par million en moles
Abondance système solaire : 4 parties par milliard en poids, 30 parties par trillion par moles
Coût, pur : 11 $ par 100g
Coût, en vrac : 2,95 $ par 100g
Source : Le tungstène ne se trouve pas à l’état libre dans la nature. Les principaux minerais de tungstène sont la wolframite (un tungstate de fer et de manganèse) et la scheelite (tungstate de calcium, CaWO3). Commercialement, le métal est obtenu en réduisant l’oxyde de tungstène avec de l’hydrogène ou du carbone.
Isotopes : Le tungstène possède 33 isotopes dont les demi-vies sont connues avec des numéros de masse allant de 158 à 190. Le tungstène naturel est un mélange de cinq isotopes et on les trouve dans les pourcentages indiqués : 180W (0,1%), 182W (26,5%), 183W (14,3%), 184W (30,6%) et 186W (28,4%).
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"Tungsten." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/tungsten.html>.
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