Il tungsteno è il 74 ° elemento della tavola periodica ed è un metallo grigio denso con un punto di fusione molto alto. È meglio conosciuto per il suo uso in filamenti all'interno di lampadine a incandescenza, ma il suo più grande uso è nella produzione di carburi di tungsteno, così come una serie di altre applicazioni. I legami che tengono insieme gli atomi nella forma elementare sono un esempio di legame metallico.

Configurazione elettronica

Gli elettroni attorno agli atomi occupano regioni dello spazio chiamate orbitali; la disposizione degli elettroni nei diversi orbitali di un atomo è chiamata configurazione elettronica. Gli atomi di tungsteno liberi nel loro stato fondamentale - la configurazione di energia più bassa - hanno un sub-guscio 4f completamente riempito, quattro elettroni nella sottostruttura 5d e due elettroni nella sottostruttura 6s. Questa configurazione elettronica può essere abbreviata come segue: 5d4 6s2. Nel cristallo, tuttavia, la configurazione dello stato fondamentale presenta in realtà cinque elettroni nella sub-shell 5d e solo un elettrone nella sub-shell 6s. Gli orbitali 5d possono partecipare a forti legami di tipo covalente, dove gli elettroni sono condivisi tra gli atomi, ma gli elettroni rimangono localizzati - confinati nell'atomo a cui appartengono o in regioni tra atomi vicini.

Legame metallico

Gli elettroni s, al contrario, diventano molto più delocalizzati, al punto da poterli pensare come un mare di elettroni sparsi nel metallo. Questi elettroni non sono confinati a nessun atomo di tungsteno ma sono condivisi tra molti di loro. In questo senso, il blocco del metallo tungsteno è un po 'come una molecola molto grande; la combinazione di orbitali da molti atomi di tungsteno crea molti livelli di energia molto ravvicinati disponibili per gli elettroni da occupare. Questa forma di legame si chiama legame metallico.

Struttura

Il legame metallico aiuta a spiegare le proprietà dei metalli come il tungsteno. Gli atomi di metallo non sono vincolati in una struttura rigida come gli atomi di un cristallo di diamante, quindi il tungsteno puro è, come altri metalli, malleabile e duttile. Gli elettroni delocalizzati aiutano a tenere insieme tutti gli atomi di tungsteno. Il tungsteno si trova in diverse strutture: alfa, beta e tungsteno gamma. L'alfa è la più stabile di queste e, una volta riscaldata, la struttura beta si converte nella struttura alfa.

Composti di tungsteno

Il tungsteno può formare composti e complessi di coordinazione con vari elementi e leganti non metallici. I legami in questi composti sono covalenti, il che significa che gli elettroni sono condivisi tra gli atomi. Il suo stato di ossidazione - la carica che avrebbe se tutti i legami che formava fossero completamente ionici - in questi composti può andare da -2 a +6. È facilmente ossidabile a temperature elevate, motivo per cui le lampadine a incandescenza sono sempre riempite con un gas inerte, altrimenti il ​​filamento di tungsteno reagirebbe con l'aria.