Diferencia entre tungsteno y titanio.
Tungsteno
Nomenclatura, origen y descubrimiento
El tungsteno se deriva de la plantilla sueca tung, o «piedra pesada». Se representa con el símbolo W, como se le llama Wolfram en muchos países europeos. Esto viene del alemán para »pelo de lobo», ya que los primeros mineros de estaño notaron que un mineral llamado wolframita reducía el rendimiento de estaño cuando estaba en una mina de estaño, por lo que parecía consumir estaño como un lobo come una oveja. [i]
En 1779, Peter Woulfe examinó la zelita de Suecia y descubrió que contenía un nuevo metal. Dos años más tarde, Carl Wilhelm Scheele redujo el ácido túngstico de este mineral y aisló el óxido blanco ácido. Dos años más tarde, Juan y Fausto Elhuyar en Vergara, España, aislaron el mismo óxido metálico de un ácido idéntico reducido a partir de wolframita. Calientan el óxido de metal con carbono, reduciéndolo a metal de tungsteno.
Propiedades físicas y químicas
El tungsteno es un metal blanco plateado brillante con 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 cristalina cúbica centrada en el cuerpo.
El tungsteno también es conductor, es relativamente inerte químicamente, hipoalergénico y tiene propiedades de protección contra la radiación. La forma más pura de tungsteno es fácilmente maleable y se trabaja por forja, extrusión, estirado y sinterización. La extrusión y el estirado implican empujar y estirar tungsteno caliente, respectivamente, a través de una «matriz» (molde), mientras que la sinterización implica mezclar 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 combinan con cerámica para formar «acero de alta velocidad»; se utiliza para fabricar taladros, cuchillas y herramientas de corte, aserrado y fresado. Estos se utilizan en las industrias metalúrgica, minera, maderera, de la construcción y del petróleo y representan el 60 % del uso comercial del tungsteno.
El tungsteno se utiliza en elementos de calefacción y hornos de alta temperatura. También se encuentra en paredes de colas de aviones, quillas de yates y autos de carrera, así como en pesas y municiones.
Los tungstatos de calcio y magnesio alguna vez se usaron comúnmente para los filamentos de las bombillas incandescentes, pero se consideran ineficientes desde el punto de vista energético. Sin embargo, la aleación de tungsteno se usa en circuitos superconductores de baja temperatura.
El tungsteno cristalino se utiliza en física nuclear y medicina nuclear, tubos de rayos X y de rayos catódicos, electrodos de soldadura por arco y microscopios electrónicos. El trióxido de tungsteno se usa en catalizadores, como los que se usan en las centrales eléctricas de carbón. Otras sales de tungsteno se utilizan en las industrias química y de curtidos.
Ciertas aleaciones se usan en joyería, se sabe que una fabrica imanes permanentes y algunas superaleaciones se usan como recubrimientos resistentes al desgaste.
El tungsteno es el metal más pesado con un papel biológico, excepto en bacterias y arqueas. Es utilizado por una enzima que reduce los ácidos carboxílicos a aldehídos. [iii]
Titanio
Nomenclatura, origen y descubrimiento
El titanio se deriva de la palabra «Titanes», hijos de la diosa Tierra en la mitología griega. El reverendo William Gregor, un geólogo aficionado, notó que la arena negra cerca de un arroyo en Cornualles, en 1791, fue atraída por un imán. Lo analizó y descubrió que la arena contenía óxido de hierro (que explicaba el magnetismo), así como un mineral llamado menachanite, que extrajo de un óxido de metal blanco desconocido. Informó esto a la Royal Cornell Geological Society.
En 1795, el científico prusiano Martin Heinrich Klaproth de Boinik investigó un mineral rojo llamado Schörl de Hungría y nombró titanio al elemento del óxido desconocido que contenía. También confirmó la presencia de titanio en menachanite.
El compuesto TiO2 es un mineral llamado rutilo. El titanio también se encuentra en los minerales ilmenita y esfena, que se encuentran principalmente en rocas ígneas y sedimentos derivados de ellas, pero también se encuentran distribuidos por toda la litosfera terrestre.
Matthew A. Hunter fabricó titanio puro por primera vez en 1910 en el Instituto Politécnico Rensselaer calentando tetracloruro de titanio (producido al calentar dióxido de titanio con cloro o azufre) y sodio metálico en lo que ahora se conoce como proceso Hunter. William Justin Kroll luego redujo el tetracloruro de titanio con calcio en 1932 y perfeccionó el proceso para usar magnesio y sodio. Esto permitió que el titanio se usara fuera del laboratorio y lo que se conoce como el proceso 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 al hacer reaccionar titanio con yodo y separar los vapores formados sobre un filamento caliente.[iv]
Propiedades físicas y químicas
El titanio es un metal duro, brillante, de color blanco plateado 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 cristalina hexagonal compacta que hace que el metal sea tan fuerte como el acero, pero mucho menos denso. De hecho, el titanio tiene la mayor relación resistencia-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. No es magnético y tiene baja conductividad eléctrica y térmica.
El metal es resistente a la corrosión en agua de mar, agua ácida y cloro, así como un buen reflector de la 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 une bien al hueso y no es tóxico, aunque se sospecha que el dióxido de titanio fino es carcinógeno. El circonio, el isótopo más común del titanio, tiene muchas propiedades químicas y físicas diferentes.
usos comerciales
El titanio se usa comúnmente en forma de dióxido de titanio, que es el componente principal de un pigmento brillante que se encuentra en pinturas, plásticos, esmaltes, papel, pasta de dientes y el aditivo alimentario E171 que blanquea productos de confitería, quesos y glaseados. Los compuestos de titanio son un componente de los protectores 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 química y petroquímica y en el desarrollo de baterías de litio. Ciertos compuestos de titanio forman componentes catalíticos, como los que se utilizan en la producción de polipropileno.
El titanio es famoso 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 su uso en implantes ortopédicos y prótesis médicas.
Cuando se alea con aluminio, molibdeno, hierro o vanadio, el titanio se utiliza para recubrir herramientas de corte y revestimientos protectores o incluso en joyería o como acabado decorativo. Los recubrimientos de TiO2 sobre superficies de vidrio o baldosas pueden reducir las infecciones en los hospitales, evitar que se empañen los espejos retrovisores laterales de los vehículos motorizados y reducir la acumulación de suciedad en los edificios, las aceras y las carreteras.
El titanio es una parte importante de las estructuras expuestas al agua de mar, como las plantas desalinizadoras, los cascos de barcos y submarinos y los ejes de hélice, así como las tuberías de los condensadores de las centrales eléctricas. Otros usos incluyen la fabricación de componentes para las industrias aeroespacial y de transporte y el ejército, como aviones, naves espaciales, misiles, blindaje, motores y sistemas hidráulicos. Se están realizando investigaciones para determinar la idoneidad del titanio como material para contenedores de almacenamiento de desechos nucleares. IV
Diferencias clave entre el tungsteno y el titanio
- El tungsteno proviene de los minerales scheelita y wolframita. El titanio se encuentra en los minerales ilmenita, rutilo y esfena.
- El tungsteno se obtiene reduciendo el ácido tungstico del mineral, aislando el óxido de metal y reduciéndolo a metal calentándolo con carbono. 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 son una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo. Los átomos de titanio forman una estructura cristalina hexagonal compacta.
- 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 electricidad. El titanio no es magnético y tiene una conductividad eléctrica más baja.
- El tungsteno no es tan resistente a la corrosión en 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 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 de emisión de electrones. El titanio se utiliza en pigmentos blancos, equipos deportivos, implantes quirúrgicos y estructuras marinas.
