Tungstène

Le tungstène est un élément chimique du tableau périodique de symbole W et de numéro atomique 74. Son nom provient du suédois «tung» et «sten» et veut dire par conséquent «pierre dure».

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Élément chimique - Produit chimique - Matériau - Métal de transition - Métal

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Pourquoi utilise-t-on du tungstène pour le filament des ampoules à incandescence ? (source : )

Tungstène

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Informations générales

Nom, Symbole, Numéro

Tungstène, W, 74

Série chimique

Métaux de transition

Groupe, Période, Bloc

6, 6, d

Masse volumique

19, 3 g·cm^-3 (20 °C) ^[1]

Dureté

7, 5

Couleur

Gris blanc

N° CAS

7440-33-7 ^[2]

Propriétés atomiques

Masse atomique

183, 84 ± 0, 01 u ^[1]

Rayon atomique (calc)

135 pm (193 pm)

Rayon de covalence

1, 62 ± 0, 07 Å ^[3]

Rayon de Van der Waals

137 pm

Configuration électronique

[Xe]4f¹⁴ 5d⁴ 6s²

Électrons par niveau d'énergie

2, 8, 18, 32, 12, 2

État (s) d'oxydation

6, 5, 4, 3, 2

Oxyde

acide

Structure cristalline

Propriétés physiques

3 422 °C ^[1]

5 555 °C ^[1]

35, 4 kJ·mol^-1

Énergie de vaporisation

824 kJ·mol^-1

Volume molaire

9, 47×10^-6 m³·mol^-1

Pression de vapeur

4, 27 Pa à 3 680 K

Vitesse du son

5 174 m·s^-1 à 20 °C

Divers

Électronégativité (Pauling)

2, 36

Chaleur massique

130 J·kg^-1·K^-1

Conductivité électrique

8, 9×10⁶ S·m^-1

Conductivité thermique

174 W·m^-1·K^-1

Solubilité

sol. dans HCl + H₂O₂ ^[4]

Énergies d'ionisation

1^re : 7, 86403 eV ^[5]

2^e : 16, 1 eV ^[5]

Isotopes les plus stables

iso	AN	Période	MD	Ed	PD
iso	AN	Période	MD	MeV	PD
¹⁸⁰W	0, 13 %	1, 8×10¹⁸ a	α	2, 516	¹⁷⁶Hf
¹⁸¹W	syn.	121, 2 j	ε	0, 188	¹⁸¹Ta
¹⁸²W	26, 498 %	8, 3×10¹⁸ a	α
¹⁸³W	14, 314 %	1, 9×10¹⁸ a	α
¹⁸⁴W	30, 642 %	4, 0×10¹⁸ a	α
¹⁸⁵W	syn.	75, 1 j	β^-	0, 433	¹⁸⁵Re
¹⁸⁶W	28, 426 %	6, 5×10¹⁸ a	α

Précautions

SIMDUT^[6]

Produit non contrôlé

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le tungstène est un élément chimique du tableau périodique de symbole W (de l'allemand Wolfram) et de numéro atomique 74. Son nom provient du suédois «tung» (dur) et «sten» (pierre) et veut dire par conséquent «pierre dure».

C'est un métal de transition gris-acier blanc, particulièrement dur, et lourd qui s'est vu consacré pour ses propriétés physiques. On trouve du tungstène dans de nombreux minerais comme le wolframite et le scheelite. Sous sa forme pure, il est essentiellement utilisé dans des applications électriques, mais sous forme de composés ou d'alliages il possède de nombreuses applications, comme par exemple, la réalisation d'outils nécessitant une grande dureté (forets, poudres abrasives... ).

Caractéristiques notables

Barres de tungstène avec des cristaux évaporés, partiellement oxydés. D'une pureté de 99, 98 % en comparaison avec un cube de 1 cm³ de tungstène pur (99, 999 %).

Le tungstène pur est un métal dur de couleur allant du gris acier au blanc étain. On peut le couper avec une scie à métaux quand il est particulièrement pur, mais il est cassant et complexe à travailler quand il est impur, et on le travaille normalement par forgeage, extrusion, ou étirement. Cet élément a le plus haut point de fusion (3 422 °C) de l'ensemble des métaux, la plus faible pression de vapeur et la plus grande résistance à la traction de l'ensemble des métaux à une température supérieure à 1 650 °C, son module d'Young est de 406 GPa. Du fait de sa particulièrement haute température de fusion, le tungstène n'est pas fondu mais fritté à haute température mais aussi certains de ses composés comme le carbure de tungstène^[7]. Sa résistance à la corrosion est excellente et il ne peut être que un peu attaqué par les acides minéraux. Le tungstène métallique forme une couche d'oxyde protecteur quand il est exposé à l'air. Quand on l'ajoute en faible quantité aux alliages d'acier, il en augmente la dureté.

Applications

Le tungstène connaît la plupart d'utilisations, la plus courante étant sous forme de carbure de tungstène (WC) et de sous-carbure de tungstène (W₂C), qui permet de la fabrication des pièces d'usure dans la métallurgie, l'industrie minière et pétrolière. On se sert du tungstène pour la fabrication des filaments des ampoules électriques et des postes de télévision, mais aussi dans celle des électrodes, les particulièrement fins filaments qu'on peut produire avec ce métal ayant un très haut point de fusion.

Autres utilisations :

Son point de fusion particulièrement élevé le rend spécifiquement correct pour les applications spatiales et celles qui demandent l'utilisation de très hautes températures.
La dureté et la densité de ce métal le rendent parfait pour faire des alliages de métaux utilisés dans l'armement, les puits de chaleur, mais aussi comme poids et contre-poids.
Les pièces d'usure utilisées, par exemple dans les outils à haute vitesse, utilisent fréquemment des alliage de tungstène et d'acier pouvant contenir jusqu'à 18 % de tungstène.
Des composés du tungstène sont utilisés comme catalyseur, pigment inorganique. Le disulfure de tungstène est utilisé comme lubrifiant stable au-dessus de 500 °C.
le tungstate de sodium (numéro CAS : 10213-10-2) est membre du réactif de Folin Denis.
Dans la mesure où son cœfficient de dilatation est équivalent à celui du verre borosilicate, il est utilisé pour faire des collages verre sur métal.
Des superalliages contenant du tungstène sont utilisés pour faire des pales de turbine, des outils en acier, mais aussi des plaquages.
Il est utilisé comme électrode réfractaire dans le soudage TIG.
Les contacts d'arc de disjoncteurs à haute tension sont aussi partiellement constitués de tungstène pour supporter la haute température d'un arc électrique.
DIME (Dense Inert Metal Explosive), nouvel armement particulièrement performant pour tuer un être humain tout en causant des dégâts dans un rayon particulièrement limité de quelques mètres.
Le fabricant de raquettes de tennis Babolat l'utilise désormais dans sa nouvelle gamme de raquettes «GT» (pour Graphite/Tungstène). L'ajout de tungstène au graphite à quelques lieux stratégiques permet de perfectionner la stabilité de la raquette.

Histoire

Le premier à avoir supposé l'existence du tungstène (du suédois tung sten signifiant «lourde pierre») est Peter Woulfe, en 1778, tandis qu'il examinait de la wolframite.

Il détermina tandis que ce minéral devait contenir une substance inconnue. En 1781, Carl Wilhelm Scheele établit qu'un nouvel acide pouvait être constitué à partir du tungsténite. Scheele et Berman suggérèrent qu'il devait être envisageable d'obtenir un nouveau métal en réduisant cet acide. Les frères José et Fausto Elhuyar découvrirent, en 1783, un nouvel acide dérivé de la wolframite semblable à l'acide tungstique. En Espagne, légèrement plus tard la même année, les deux frères réussirent à isoler le tungstène en réduisant l'acide avec du charbon. On leur attribua la découverte de l'élément.

Occurrence

Echantillon de tungstène en poudre

On trouve du tungstène dans la wolframite qui est un tungstate de fer et de manganèse, (FeWO₄/MnWO₄), scheelite (tungstate de calcium, CaWO₄), ferbérite et hübnérite. On trouve d'importants dépôts de ces minéraux au Pérou^[8], en Bolivie, Californie, Chine, Colorado É. -U. , Portugal, Russie, et la Corée du Sud. La Chine produisait en 2006 84 % de l'approvisionnement mondial^[9]. Le métal est produit commercialement par réduction de l'oxyde de tungstène par de l'hydrogène ou du carbone.

Voir aussi

Métaux réfractaires

Notes

(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
(en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [ lien DOI ]
(en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, 1996, 251 p. (ISBN 0803120664) [lire en ligne], p. 75
(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, 2009, 89^e éd. , p. 10-203
«Tungstène» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
Fournisseurs du tungstène et de ses composés sur Kompass. com
http ://www. malaga. ca/
Arnaud de la Grange, «Pékin joue de l'arme des «terres rares»», Le Figaro, le 25 octobre 2010

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Métalloïdes	Non-métaux	Halogènes	Gaz rares
Métaux alcalins	Métaux alcalino-terreux	Métaux de transition	Métaux pauvres
Lanthanides	Actinides	Superactinides	Éléments non classés

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