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Sunday, June 26, 2011

Entre metales, parte III



Esto de ponerme a escribir sobre metales me ha hecho descubrir que la química no ha establecido con tanta precisión como uno esperaría determinadas características físicas de algunos metales puros. Según me comenta Theodore Gray, representante de periodictable.com, esto se debe a dos razones muy naturales:

1) Es muy dificil obtener muestras de metales con suficiente pureza (99.999...? %) como para obtener una precisión elevada inequívoca en cuanto a algunas de sus propiedades.

2) Las aleaciones (mezcla sólida de dos o más metales, o de uno o más metales con otros elementos) suelen tener propiedades muy superiores a las de cualquier metal puro. De modo que establecer con precisión qué aleación es mejor que otra para determinada aplicación sí es de mucho interés para la industria, pero no mucha gente está interesada en el valor exacto de algunas propiedades de los metales puros, al menos no en un alto grado de precisión.

Por lo anterior es que uno se encuentra en Internet inconsistencias como, por ejemplo, que el aluminio es quizá el elemento más maleable después del oro, o quizá es el paladio, o quizá la plata. Por suerte, al menos todos coinciden en decir que el más maleable es el oro. Algunos lugares indican que el osmio es el elemento más denso, otros dicen que es el iridio; por suerte siempre aparecen ellos dos como los más densos de todos, claramente por encima del tercero más denso que es el platino.

Manteniendo presente esas inconsistencias, sigamos con nuestras preguntas de trivia sobre metales.

¿Cuál metal es más denso, el oro o el tungsteno?
Respuesta: depende de a quién se le pregunte. En sueco, la palabra tung significa "pesado", y la palabra sten significa "piedra". De allí viene el nombre del tungsteno: "piedra pesada". El tungsteno es muy denso, pero solo vamos a decir que es aproximadamante tan denso como el oro, porque algunas fuentes indican que es un poco más denso que el oro, otras que es un poco menos denso. En todo caso, ambos están por encima del uranio, y muy cerca de los 19.3 kilogramos por litro.

¿Cuál es el metal puro con temperatura de fusión más elevada?
Respuesta: aquí sí que no hay inconsistencia, es el tungsteno, que requiere unos 3410 ºC (algunos lugares dicen 3422 ºC) para fundirse. De hecho, después del carbono, que tiene una temperatura de sublimación de más de 3600 ºC, el tungsteno es el elemento de mayor temperatura de fusión. Ejemplificando el comentario del comienzo, sobre aleaciones superando los metales puros, una aleación de tungsteno con apenas 2% de torio (un metal radiactivo) soporta antes de fundirse temperaturas bastante más altas que el tungsteno puro o que el torio puro: cerca de los 4000 ºC.

El tungsteno es comúnmente conocido por ser el material del cual están hechos los filamentos de las lámparas incandescentes; se usa allí precísamente por su alta temperatura de fusión. Pero en nuestras casas y vidas cotidianas nos encontramos tungsteno en varios otros lugares: resistencias de hornos eléctricos, contactos eléctricos para distribuidores y bujías de automóviles, ánodos para tubos de rayos X y de televisión, etc.

¿Cuál es el supermán de los metales, el metal más fuerte de todos?
Respuesta: el tungsteno otra vez, y aquí tampoco hay inconsistencia. El hilo de metal puro que soportaría más peso antes de romperse sería un hilo de tungsteno. Por fuerza nos referimos a resistencia a la tracción, no resistencia a los impactos o a la deformación (dureza Brinell, dureza Vickers) ni resistencia al rayado (Mohs).

Recordemos que el metal de mayor dureza Brinell es también el más denso de todos: el osmio. El tungsteno es, sin embargo, el segundo metal puro más duro en la escala de Brinell después del osmio. Pero en otra escala de resistencia a la deformación ante los impactos, la llamada "dureza Vickers", el tungsteno queda como el metal más duro de todos. Así que el tungsteno es el metal más fuerte, y también de los más duros. Por ello se utiliza en aleaciones especiales de alta resistencia para fabricar herramientas, piezas de construcción, armamento y aeronaves. Al igual que el osmio, también se utiliza tungsteno en la fabricación de buenas puntas de bolígrafos.

Y otro ejemplo sobre las aleaciones superando los metales puros: el carburo de tungsteno, un compuesto cerámico formado por tungsteno y carbono. En alemán se le denomina Widia, por Wie Diamant: "como el diamante". Bajo tratamientos especiales de compactación y endurecimiento (sinterización), el polvo de carburo de tungsteno se convierte en uno de los materiales más duros conocidos después del diamante, y se utiliza por ello en herramientas de corte, perforación, y abrasión, sobre todo para trabajar materiales y metales muy duros, como los aceros reforzados. Esta aplicación práctica representa más del 60% de la demanda mundial de tungsteno.

A diferencia de muchos metales puros, el carburo de tungsteno mantiene su dureza a muy elevadas temperaturas, por ello también se utiliza para cojinetes (rolineras) y piezas mecánicas en general que requieren elevada resistencia no solo mecánica sino también térmica. Por su alta durabilidad, en los últimos años también se ha comenzado a utilizar carburo de tungsteno en la fabricación de joyas: relojes, brazaletes y anillos, como el de la foto que encabeza esta entrada.

¿Cuál es el símbolo químico del Tungsteno?
Respuesta: la letra "W", por la inicial del otro nombre común del tungsteno: "wolframio", palabra que viene del alemán, wolf + rahm, que puede significar "baba de lobo", o también "poco valor". Lo primero viene de cómo algunos mineros alemanes describían el aspecto de ciertos minerales de tungsteno en las minas; lo segundo, "poco valor", resulta hoy en día paradójico. Si bien no es tan costoso (según el London Metal Exchance, una tonelada de tungsteno cuesta unos $20.000, es decir, $20 el kilo), el tungsteno es un metal relativamente escaso en la corteza terrestre, y se considera material "estratégico", de los más codiciados en el mundo desde la Segunda Guerra Mundial. Los Estados Unidos incluyen al carburo de tungsteno entre los materiales de categoría vital, junto a otros materiales y productos como el mismo petróleo.

Referencias:
Elementos ordenados por temperatura de fusión.

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