Le tungstène est un métal de transition de symbole W et de numéro atomique 74. Sa masse atomique est de 183,84 u, et sa masse volumique de 19,3 g/cm³ : un petit volume de ce métal est donc particulièrement lourd. Sa propriété la plus remarquable est son point de fusion, fixé à 3 421,8 °C dans les données de la fiche d’identité. Cette résistance à la chaleur explique une partie de ses applications, mais sa forme chimique compte tout autant : le métal, les alliages et les composés comme le carbure n’ont pas les mêmes usages.
Où trouve-t-on le tungstène dans la nature ?
Le tungstène n’est généralement pas extrait sous forme de métal natif. Les principaux minerais exploités sont la scheelite, de formule CaWO₄, et la wolframite, un tungstate de fer et de manganèse de formule générale (Fe,Mn)WO₄. Ces minerais contiennent du tungstène lié à l’oxygène et à d’autres éléments. L’Élémentarium de la Société chimique de France décrit leur concentration après extraction, par des procédés physiques adaptés à leurs propriétés.
Après cette étape, le concentré minéral est transformé en composés du tungstène, puis en métal ou en matériaux industriels. La production ne consiste donc pas simplement à faire fondre la roche : il faut séparer et traiter le minerai avant d’obtenir les formes recherchées. Le tungstène appartient à la famille des métaux de transition, dont les éléments peuvent former une variété de composés et d’alliages.
Pourquoi le tungstène sert-il aux outils et aux équipements chauds ?
Le carbure de tungstène, de formule WC, est un composé distinct du métal pur. Sa grande dureté en fait un matériau adapté aux outils de coupe, aux forets et aux pièces soumises à une forte usure. L’Institut UTINAM, rattaché au CNRS, cite notamment les plaquettes de carbure utilisées pour le tournage et le fraisage, ainsi que les forets. Ces usages illustrent pourquoi la mention « carbure de tungstène » sur un outil ne signifie pas qu’il est constitué uniquement de tungstène métallique.
Sous forme métallique ou alliée, le tungstène est utile lorsque les pièces doivent supporter de fortes températures. Les sources du Los Alamos National Laboratory mentionnent notamment les éléments chauffants de fours électriques, les cibles utilisées pour produire des rayons X et certaines pièces d’engins spatiaux. Le métal a aussi servi dans les filaments de lampes à incandescence. Les applications dépendent toutefois de la pièce et de l’alliage : la seule résistance thermique ne suffit pas à décrire les performances d’un objet.
Que révèle sa place dans le tableau périodique ?
Le tungstène se trouve en période 6, dans le groupe 6 et le bloc d. Sa configuration électronique indiquée dans la fiche, [Xe]6s² 4f¹⁴ 5d⁴, décrit la répartition des électrons de l’atome neutre. Ce classement permet de situer l’élément parmi les métaux de transition, mais ne permet pas à lui seul de déduire toutes les caractéristiques mécaniques d’un alliage ou d’un composé comme WC.
Le symbole W vient de « wolfram », autre nom historique du tungstène, que l’on retrouve aussi dans le nom de la wolframite. L’élément a été découvert en 1783 par Fausto et Juan José de Elhúyar, selon la fiche d’identité. Cette double appellation relie encore aujourd’hui le symbole chimique à l’histoire de son minerai et à son nom usuel en français.