Tungstène

Le tungstène fond à une température record de 3 422 °C, la plus élevée de tous les métaux connus. Ses atomes possèdent des électrons répartis dans des orbitales qui se recouvrent fortement, créant des liaisons métalliques exceptionnellement rigides et compactes. Il peut ainsi supporter une chaleur extrême sans se déformer, ce qui explique son utilisation historique dans les filaments des ampoules et les tuyères de fusées.

Les pénétrateurs à énergie cinétique, également appelés flèches APFSDS, n’utilisent pas d’explosifs chimiques : ils perforent les blindages épais des chars en s’appuyant uniquement sur la très grande densité du métal (19,3 g/cm³) et sur sa dureté, à des vitesses supersoniques supérieures à 1 500 m/s. Des tiges denses en alliages de tungstène concentrent une énergie cinétique considérable sur une très petite zone de contact, traversant les blindages en acier épais par un phénomène d’écoulement hydrodynamique à très grande vitesse, sans se déformer à l’impact.

Le mot « widia » vient de l’allemand et signifie « comme le diamant ». Ce matériau est constitué de carbure de tungstène associé à du cobalt, ce qui lui confère une dureté extrême et une résistance exceptionnelle à l’usure. Les forets destinés au perçage du béton, les lames de scies circulaires et les fraises industrielles comportent des pointes en widia, car elles peuvent couper de l’acier trempé sans perdre leur tranchant ni s’ébrécher.

Certaines fenêtres intelligentes intègrent une fine couche de trioxyde de tungstène. Lorsqu’une faible tension électrique est appliquée, des ions et des électrons pénètrent dans le matériau et modifient ses propriétés optiques, ce qui assombrit la couche. En inversant le processus, celle-ci peut retrouver une partie de sa transparence. Cette technologie contribue à réguler l’entrée de la lumière et de la chaleur dans les bâtiments, même si son coût et ses performances dépendent de la conception du système.

En septembre 1783, les chimistes des Lumières Juan José et Fausto Elhúyar travaillaient au Real Seminario Patriótico de Vergara, dans la province de Gipuzkoa. Après avoir purifié l’acide tungstique obtenu à partir du minerai de wolframite, ils ont placé la poudre dans un creuset avec du charbon de bois et l’ont chauffée pendant une heure et demie à des températures extrêmes de forge. En brisant le creuset, ils ont obtenu un bouton métallique dur et cassant, jusque-là inconnu : du tungstène pur. Il s’agit de la seule découverte d’un élément chimique réalisée sur le sol espagnol.

Oui. Certaines archées et bactéries utilisent le tungstène dans des enzymes qui participent à des réactions chimiques essentielles à leur métabolisme. Ces micro-organismes peuvent vivre dans des environnements extrêmes, même si tous ne vivent pas à proximité de sources hydrothermales et ne dépendent pas tous du tungstène. Leur étude nous aide à comprendre comment les êtres vivants utilisent différents éléments chimiques et comment les enzymes fonctionnent dans des conditions très différentes des conditions habituelles.

L’isotope éteint hafnium-182 s’est désintégré en tungstène-182 avec une période radioactive de neuf millions d’années, aux débuts du système solaire. L’hafnium a une affinité pour les silicates du manteau, tandis que le tungstène a une affinité pour le fer métallique. Lors de la différenciation du noyau terrestre, presque tout le tungstène a été entraîné vers celui-ci. En mesurant l’excès résiduel de tungstène-182 dans les roches du manteau, les géologues ont calculé que le noyau de la planète s’était formé en à peine trente millions d’années.