Diferença entre tungstênio e titânio
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Tungstênio
Nomenclatura, origens e descobertas
O tungstênio é derivado do sueco tung sten, ou "pedra pesada". É representado pelo símbolo W, como é conhecido como Wolfram em muitos países europeus. Isso vem do alemão para "espuma de lobo", já que os primeiros mineradores de estanho perceberam que um mineral que eles chamavam de wolframita reduzia o rendimento de estanho quando presente no minério de estanho, portanto parecia consumir estanho como um lobo devora ovelhas. [Eu]
Em 1779, Peter Woulfe examinou o sheelita da Suécia e descobriu que ele continha um novo metal. Dois anos depois, Carl Wilhelm Scheele reduziu o ácido tungstico desse mineral e isolou um óxido branco ácido. Outros dois anos depois, Juan e Fausto Elhuyar, em Vergara, Espanha, isolaram o mesmo óxido metálico de um ácido idêntico reduzido da wolframita. Eles aqueceram o óxido de metal com carbono, reduzindo-o a metal de tungstênio.
Propriedades físicas e químicas
O tungstênio é um metal branco-prateado brilhante e possui o número atômico 74 na tabela periódica de elementos e um peso atômico padrão (Ar) de 183,84. [ii]
Possui o ponto de fusão mais alto de todos os elementos, densidade ultra alta e é muito duro e estável. Possui a menor pressão de vapor, menor coeficiente de expansão térmica e maior resistência à tração de todos os metais. Essas propriedades são devidas às fortes ligações covalentes entre átomos de tungstênio formados por elétrons 5d. Os átomos formam uma estrutura cristalina cúbica centrada no corpo.
O tungstênio também é condutor, relativamente quimicamente inerte, hipoalergênico e possui propriedades de proteção contra radiação. A forma mais pura de tungstênio é facilmente maleável e trabalhada por forjamento, extrusão, trefilação e sinterização. A extrusão e o desenho envolvem a pressão e a tração, respectivamente, de tungstênio quente através de um "molde", enquanto a sinterização é a mistura de pó de tungstênio com outros metais em pó para produzir uma liga.
Utilizações comerciais
As ligas de tungstênio são extremamente duras, como o carboneto de tungstênio, que é combinado com a cerâmica para formar "aço de alta velocidade" - usado para fazer brocas, facas e ferramentas de corte, serragem e fresagem. São usados nas indústrias metalúrgica, mineradora, de madeira, de construção e de petróleo e representam 60% do uso comercial de tungstênio.
O tungstênio é usado em elementos de aquecimento e fornos de alta temperatura. Também é encontrado em reatores em caudas de aeronaves, quilhas de iates e carros de corrida, além de pesos e munições.
Os tungstatos de cálcio e magnésio já foram comumente usados para filamentos em lâmpadas incandescentes, mas são considerados ineficientes em termos de energia. No entanto, a liga de tungstênio é usada em circuitos supercondutores de baixa temperatura.
Os tungstatos de cristal são usados em física nuclear e medicina nuclear, tubos de raios X e raios catódicos, eletrodos de soldagem a arco e microscópios eletrônicos. O trióxido de tungstênio é usado em catalisadores, como o usado em usinas de energia que funcionam com carvão. Outros sais de tungstênio são usados nas indústrias química e de bronzeamento.
Algumas ligas são usadas como jóias, enquanto uma é conhecida por formar ímãs permanentes e algumas superligas são usadas como revestimentos resistentes ao desgaste.
O tungstênio é o metal mais pesado a ter papel biológico, mas apenas em bactérias e arquéias. É usado por uma enzima que reduz ácidos carboxílicos a aldeídos. [iii]
Titânio
Nomenclatura, origens e descobertas
Titânio é derivado da palavra "Titãs", filhos da deusa da Terra na mitologia grega. O reverendo William Gregor, um geólogo amador, notou que a areia preta de um riacho na Cornualha, em 1791, era atraída por um ímã. Ele analisou e descobriu que a areia continha óxido de ferro (explicando o magnetismo), além de um mineral conhecido como menachanita, que ele deduziu ser feito de um óxido de metal branco desconhecido. Isso ele relatou à Sociedade Geológica Real da Cornualha.
Em 1795, o cientista prussiano Martin Heinrich Klaproth, de Boinik, investigou um minério vermelho conhecido como Schörl, da Hungria, e nomeou o elemento do óxido desconhecido que ele continha, titânio. Ele também confirmou a presença de titânio na menachanita.
O composto TiO2 é um mineral conhecido como rutilo. O titânio também ocorre nos minerais ilmenita e esfeno, encontrados principalmente em rochas ígneas e sedimentos deles derivados, mas também são distribuídos pela litosfera da Terra.
O titânio puro foi fabricado pela primeira vez por Matthew A. Hunter, em 1910, no Instituto Politécnico Rensselaer, aquecendo o tetracloreto de titânio (produzido pelo aquecimento do dióxido de titânio com cloro ou enxofre) e o metal de sódio, agora conhecido como processo de Hunter. William Justin Kroll reduziu o tetracloreto de titânio com cálcio em 1932 e depois refinou o processo usando magnésio e sódio. Isso permitiu que o titânio fosse usado fora do laboratório e o que hoje é conhecido como processo Kroll ainda é usado comercialmente hoje.
O titânio de alta pureza foi produzido em pequenas quantidades por Anton Eduard van Arkel e Jan Hendrik de Boer no processo de iodeto ou barra de cristal em 1925, reagindo o titânio com iodo e separando os vapores formados sobre um filamento quente. [Iv]
Propriedades físicas e químicas
O titânio é um metal duro, brilhante e branco prateado, representado pelo símbolo Ti na tabela periódica. Possui o número atômico 22 e um peso atômico padrão (Ar) de 47,867. Os átomos formam uma estrutura de cristal hexagonal compactada que resulta no metal ser tão forte quanto o aço, mas muito menos denso. De fato, o titânio possui a maior relação resistência / densidade de todos os metais.
O titânio é dúctil em um ambiente livre de oxigênio e pode suportar temperaturas extremas devido ao seu ponto de fusão relativamente alto. É não magnético e possui baixas condutividades elétricas e térmicas.
O metal é resistente à corrosão na água do mar, na água ácida e no cloro, além de ser um bom refletor da radiação infravermelha. Como fotocatalisador, libera elétrons na presença de luz, que reagem com moléculas para formar radicais livres que matam bactérias. [v]
O titânio conecta-se bem ao osso e não é tóxico, embora o dióxido de titânio fino seja um agente cancerígeno suspeito. O zircônio, o isótopo de titânio mais comum, tem muitas propriedades químicas e físicas diferentes.
Utilizações comerciais
O titânio é mais comumente usado na forma de dióxido de titânio, que é um componente principal de um pigmento branco brilhante encontrado em tintas, plásticos, esmaltes, papel, pasta de dentes e o aditivo alimentar E171, que embranquece produtos de confeitaria, queijos e gelados. Os compostos de titânio são componentes dos protetores solares e das cortinas de fumaça, são utilizados em pirotecnia e melhoram a visibilidade nos observatórios solares. [vi]
O titânio também é usado nas indústrias química e petroquímica e no desenvolvimento de baterias de lítio. Certos compostos de titânio formam componentes catalisadores, por exemplo os utilizados na produção de polipropileno.
O titânio é conhecido por seu uso em equipamentos esportivos, como raquetes de tênis, tacos de golfe e quadros de bicicletas e equipamentos eletrônicos, como telefones celulares e laptops. Suas aplicações cirúrgicas incluem o uso em implantes ortopédicos e próteses médicas.
Quando ligado com alumínio, molibdênio, ferro ou vanádio, o titânio é usado para revestir ferramentas de corte e revestimentos de proteção ou mesmo em jóias ou como acabamento decorativo. TiO2 revestimentos em superfícies de vidro ou ladrilho podem reduzir infecções em hospitais, impedir o embaçamento de espelhos retrovisores em veículos a motor e reduzir o acúmulo de sujeira em edifícios, calçadas e estradas.
O titânio forma uma parte importante das estruturas expostas à água do mar, como usinas de dessalinização, cascos de navios e submarinos e eixos de hélice, além de tubos de condensador de usinas de energia. Outros usos incluem a fabricação de componentes para as indústrias aeroespacial e de transporte e militares, como aeronaves, naves espaciais, mísseis, blindagem, motores e sistemas hidráulicos. Estão sendo realizadas pesquisas para determinar a adequação do titânio como material de contêiner de armazenamento de resíduos nucleares. iv
Principais diferenças entre tungstênio e titânio
- O tungstênio se origina dos minerais scheelita e wolframita. O titânio é encontrado nos minerais ilmenita, rutilo e esfeno.
- O tungstênio é produzido pela redução do ácido tungstico do mineral, isolando o óxido de metal e reduzindo-o ao metal por aquecimento com carbono. O titânio é produzido através da formação de tetracloreto de titânio através de processos de cloreto ou sulfato e aquecendo-o com magnésio e sódio.
- O tungstênio é o número 74 na tabela periódica, com peso atômico relativo 84. Titânio é o número 22, com peso atômico relativo 47.867.
- Os átomos de tungstênio formam uma estrutura cristalina cúbica centrada no corpo. Os átomos de titânio formam uma estrutura de cristal hexagonal.
- O tungstênio é extremamente forte, duro e denso. O titânio é muito forte e duro e tem densidade muito menor.
- O tungstênio é levemente magnético e levemente eletricamente condutor. O titânio é não magnético e menos eletricamente condutor.
- O tungstênio não é tão resistente à corrosão na água salgada quanto o titânio e não é um fotocatalisador como o titânio.
- O tungstênio tem um papel biológico, mas o titânio não.
- O tungstênio é maleável em sua forma mais pura. O titânio é dúctil em um ambiente livre de oxigênio.
O tungstênio é usado em elementos de aquecimento, pesos, circuitos supercondutores de baixa temperatura e tem aplicações em física nuclear e dispositivos emissores de elétrons. O titânio é usado em pigmentos brancos, equipamentos esportivos, implantes cirúrgicos e estruturas marinhas.
