Tungsteno, el metal ideal para iluminar y devastar

  • 20 julio 2014
Bombillos

Imagínese un pedazo de hierro del tamaño de una bola de tenis. Péselo en su mano. Ahora, deje que se caiga sobre el pie. ¿Le dolió? Ahora imagínese un objeto idéntico pero de un metal tres veces más denso. ¿Qué tal si se le cayera sobre el pie? ¿Podría volver a caminar?

Ese metal es el tungsteno o wolframio.

No sólo es increíblemente denso sino también asombrosamente duro y tiene el punto de fusión -esa temperatura en la que pasa de sólido a líquido- más alto de todos los elementos químicos: 3.422º centígrados.

Hace alrededor de un siglo, no se usaba para nada pues era casi imposible de trabajar con un metal con estas características. A pesar de ello, hoy en día lo usamos para escribir, atravesar glaciales, emitir rayos X y destruir edificios sin usar dinamita.

Brillante

Tungsteno
Tres veces más denso que el hierro, dos más que el plomo y tanto como el oro.

En un pequeño cuarto del departamento de química del University College London, el profesor Andrea Sella sacude con delicadeza un bombillo de luz de los tradicionales. A través del vidrio transparente se puede ver un frágil filamento temblar.

"Entre más alta sea la corriente, más caliente se pone ese pequeño resorte de tungsteno y más fuerte brilla", explica.

Hubo un momento en el que todas nuestras casas estaban iluminadas con bombillos como éste pero tomó casi 100 años de ensayo y error para concluir que el mejor material era el tungsteno. Los grandes científicos e inventores que desarrollaron los primeros bombillos intentaron primero con filamentos de platino, iridio, hilo de coser y hasta bambú carbonatado (las últimas dos, innovaciones de Thomas Edison).

En 1908, el inventor estadounidense William D. Coolidge finalmente descubrió cómo hacer cables del superfuerte tungsteno que resultaron ser ideales para hacer filamentos, duros, durables y resistentes a tal calor que podían lucir con una brillantez extrema sin derretirse.

Ver lejos y cerca

William David Coolidge con uno de los primeros tubos de rayos X portátiles.
William David Coolidge con uno de los primeros tubos de rayos X portátiles.

Los filamentos de tungsteno nos fueron muy útiles durante un siglo pero la verdad es que siempre fueron mejores para producir calor que luz: en algunos bombillos el 97% de la energía se perdía en forma de calor. Es por eso que los bombillos ahora están siendo remplazados por las mucho más eficientes bombillas fluorescentes compactadas, diodos emisores de luz y otras tecnologías.

Sin embargo, el tungsteno sigue siendo la base de tecnologías cruciales que nos permiten mirar el mundo de forma diferente.

Los filamentos hechos con este metal generan rayos X que nos dieron la oportunidad de ver adentro de nuestro cuerpo y huesos.

También se usa en las puntas emisoras de los cañones de electrones que nos permiten examinar con microscopios de electrones objetos tan diminutos como las moléculas.

Además, es la soldadura que mantiene enteros a los barcos, aviones y puentes, que nos llevan lejos de nuestro entorno.

En su nombre

Datos del elemento

Fue su densidad lo que le dio su nombre, o uno de ellos: viene del sueco tung sten, piedra pesada. Así lo llamó el mineralogista sueco Axel Fredrik Cronstedt, descubridor del níquel, en su libro "Ensayos de Mineralogía" de 1758.

Pero ni Cronstedt -ni otros científicos a los que se les atribuye a veces el descubrimiento- aisló el elemento, sino que intuyó su presencia: fueron los españoles Juan José y Fausto Delhuyar Lubice quienes lo lograron en 1783 y ellos lo nombraron wolframio.

El problema es que, a pesar de que su símbolo químico es W, la Unión Internacional de Química Pura Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) suprimió este último nombre en su última edición del Libro Rojo, que determina cómo se llaman los elementos.

La eliminación generó una disputa que sigue viva, con algunos de los opositores reclamando que se vuelva a la práctica anterior, de aceptar el uso de ambos nombres, y otros alegando que en honor a los descubridores españoles se debe borrar para siempre el nombre "tungsteno".

¿De dónde viene wolframio? Del alemán wolf, que significa "lobo", y rahm, "nata o baba". Algunas versiones de la historia dicen que se debe a que los mineros del medioevo creían que el demonio encarnado en lobos contaminaba con sus babas la casiterita, que encontraban corroída por el ácido de algo que no conocían y que resultó ser wolframita. Otras dicen que es un término peyorativo -mugre de lobo- pues, como no se podía usar hasta hace relativamente poco, no tenía mucho valor.

Un detalle más: los hermanos Delhuyar realmente lo nombraron volframio pues en esa época no se usaba la W en español (sólo entró oficialmente en el alfabeto en 1969).

Lapis Ponderosa

En cualquier caso, el elemento químico W cuyo número atómico es 74 es casi tres veces más denso que el hierro, casi dos más que el plomo y virtualmente tanto como el oro, lo que explica los casos de estafas en los que barras de tungsteno son presentadas como lingotes de oro.

Toda suerte de aplicaciones extrañas explotan las cualidades únicas de este metal de transición que, a falta de nombres, también se conoció como lapis ponderosa, piedra pesada en latín.

Se usa en los vibradores de nuestros celulares, las pesas para los aparejos de pesca, las bolas de los bolígrafos y las puntas de los dardos profesionales.

Piezas de herramientas de tungsteno
Por ser tan duro, sirve para moldear y cortar otras cosas, de ahí que se use en herramientas.

SGS Carbide, una fábrica de herramientas, usa mucho tungsteno, por ser una de las sustancias más fuertes de la naturaleza.

Con un compuesto súper duro llamado carburo de tungsteno, cementado con cobalto, hacen una variedad de piezas para taladros y herramientas para cortar que se usan en las industrias aeronáuticas, automotrices y muchas otras.

Pero, ¿cómo se le da forma a uno de los materiales más extremos del planeta?

Hay que usar la única cosa más dura: diamante. Pero incluso usando herramientas de corte de diamante, es una endemoniada batalla, aunque no parezca así en la fábrica de SGS Carbide. No se ve humo o chispas. Todo lo que se escucha es el callado murmullo de los tornos y otras máquinas.

Cada una está metida en su propia caja a prueba de sonido y cuenta con un sofisticado sistema de enfriamiento que usa aceite refrigerado. Hasta con esta tecnología de punta puede tomar 10 minutos o más cortar una sola pieza de un taladro. Y será cara: puede llegar a costar más de US$750.

No obstante, a medida que se usan más aleaciones avanzadas en la industria, la demanda por herramientas súper fuertes, durables y precisas crece.

Como la mayoría del tungsteno que se saca de las minas se usa para hacer ese tipo de herramientas, el precio del metal ha aumentado.

En el campo de batalla

Misiles
Si se le añade tungsteno a los misiles, atraviesan el acero y no necesitan ni de explosivos para devastar.

Además, por su densidad y dureza, "el tungsteno es bueno para hacer balas", le dice el analista militar Robert Kelley a la BBC. "Si uno lo dispara contra el escudo de otro, lo penetra y lo mata".

Y apenas alguien empieza a usar balas de wolframio, los demás tienen que hacer algo para defenderse.

"Si se introduce el tungsteno en las balas, hay que introducirlo en la armadura", señala Kelley, quien además describe el fascinante equilibrio que tienen que lograr los ingenieros militares entre la fuerza del wolframio y el costo del combustible así como la pérdida de maniobra que supone el peso extra.

"Ponen tungsteno en los lados de un tanque pero no arriba. Pero luego otros desarrollan cabezas de misiles que vuelen hacia el tanque y que en el último momento suban y le caigan encima, así que les toca empezar a armar el techo del tanque. Es un juego constante de poner y quitar".

Grados de devastación

Las extraordinarias propiedades del tungsteno han llevado al desarrollo de un tipo de misiles que funcionan sin explosivos.

El bombardeo cinético implica disparar lo que es, en efecto, lanzas de wolframio a velocidades increíbles en dirección al blanco. Pueden penetrar gruesas armazones de acero y causar una devastación aterradora, pero muy localizada.

Niños jugando con un tanque en Kosovo
En Kosovo también se usaron misiles con uranio empobrecido.

El único rival para esta clase de uso es el elemento radioactivo uranio. El uranio empobrecido es casi tan denso como el tungsteno y tiene una ventaja más -desde el punto de vista militar-: arde con las temperaturas extremas que se generan cuando atraviesa la coraza de acero de un tanque.

Por ello a menudo hace explotar los explosivos que estén en el tanque.

"Por decirlo de alguna manera: si uno está adentro del tanque, no recordará qué pasó", dice Kelley con franqueza.

Entonces, ¿por qué los ejércitos siguen usando tungsteno si el uranio tiene esa macabra pero útil propiedad adicional?

Porque, como descubrió la gente de Kuwait tras la primera Guerra del Golfo, el uranio empobrecido deja un polvo potencialmente mortal después de arder. Suena absurdo pero, en el mundo de la guerra, el tungsteno es la alternativa ecológica.

Todos esos usos militares e industriales explican la razón por la que muchas naciones clasifican al wolframio como un recurso estratégico y/o crítico.

No obstante, más del 80% del suministro mundial está controlado por China y, en los últimos años, Pekín ha restringido las exportaciones pues quiere impulsar el desarrollo en el país de industrias de tecnología de punta que lo usen.

Eso ha contribuido a un aumento de precio que ha transformado lo que solían ser depósitos poco valorados afuera de China en algo que vale la pena explotar.