Wolfram | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Utseende | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skinnende grå metall | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spektral linje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Generelt | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Navn, symbol, atomnummer | wolfram, W, 74 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Serie | overgangsmetaller | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppe , punktum , blokk | 6 (VIB) , 6 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tetthet | 19 250 kg / m³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hardhet | 7.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronisk konfigurasjon | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spektroskopisk begrep | 5 D 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomiske egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomvekt | 183,84 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomradius (kalkulert) | 135 (193) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalent radius | 146 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waals radius | 137 pm [1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronisk konfigurasjon | [ Xe ] 4f 14 5d 4 6s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
og - etter energinivå | 2, 8, 18, 32, 12, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oksydasjonstilstander | 6, 5, 4, 3, 2 (moderat sur ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Krystallinsk struktur | kroppssentrert kubikk | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fysiske egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Når det gjelder | fast | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusjonspunkt | 3 422 K (3 149 °C ) [2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kokepunkt | 5 655 K (5 382 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar volum | 9,47 × 10 −6 m³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpi av fordampning | 824 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusjonsvarme | 35,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Damptrykk | 4,27 Pa a3 680 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lydens hastighet | 5 174 m/s in293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andre eiendommer | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS-nummer | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativitet | 2,36 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spesifikk varme | 130 J / (kg K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrisk ledningsevne | 1,89 × 10 7 S / m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Termisk ledningsevne | 174 W / (m K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energi fra første ionisering | 770 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andre ioniseringsenergi | 1700 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mer stabile isotoper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
iso: isotop NA: overflod i naturen TD: halveringstid DM: forfallsmodus DE: forfallsenergi i MeV DP: forfallsprodukt |
Wolfram er det kjemiske elementet med atomnummer 74 og symbolet er W ( fra wolfram ) .
Det er et hardt, tungt, hvitt til stålgrå overgangsmetall kjent for sine gode reologiske egenskaper . Det finnes i en rekke mineraler, inkludert wolframitt og scheelite .
I 1961 erklærte IUPAC begge navnene tillatte (det av wolfram foretrekkes i forbindelser).
I ren form er det mye brukt i elektriske applikasjoner og dets forbindelser er mye brukt i industrien. Det mest bemerkelsesverdige eksemplet på bruken er produksjonen av glødelampefilamenter (og dette skyldes det faktum at det er metallet med det høyeste smeltepunktet), men legeringene brukes også i romfartsindustrien.
Navnet "tungsten" (eller "tunsten") kommer fra den svenske tungsten , "tung sten", et begrep laget i 1751 av svenske Axel Fredrik Cronstedt , som kalte et mineral han oppdaget i dag kjent som scheelite [3] . På dagens svensk heter han imidlertid wolfram . Navnet "wolframio" (eller "volframio") stammer fra den tyske Wolf ram , "ulve skitt", fordi dette sorte mineralet reduserer verdien av tinnårene der det er tilstede [4] . I dagens tysk brukes også navnet Tungsten .
Ren wolfram har en farge som spenner fra stålgrå til hvit, og er veldig hard. Den kan skjæres med metallsag når den er veldig ren, mens hvis den er uren er den veldig skjør og vanskelig å jobbe med; wolfram oppnås ved sintring da den har en smeltetemperatur som er for høy til å støpes. Den bearbeides deretter ved smiing , trekking eller ekstrudering . Smeltepunktet til wolfram er det høyeste av alle rene grunnstoffer (3 422 ° C ): den har også det laveste damptrykket og den høyeste strekkfastheten ved temperaturer over1 650 ° C av alle kjemiske grunnstoffer.
Den har en utmerket motstand mot korrosjon, de fleste mineralsyrene påvirker den bare svakt. Et beskyttende oksidlag dannes på metallisk wolfram i luften, men denne beskyttelsen svikter ved høye temperaturer, hvor oksidasjonen ikke stoppes.
Det oksideres lett, både rent og i form av karbid ved påvirkning av hydrogenperoksid [5] [6] .
Når det legges til stål , øker wolfram hardheten betydelig.
Wolfram har en lang rekke bruksområder, hvorav den mest utbredte utvilsomt er som wolframkarbid (W 2 C , WC) i hardmetall . Disse materialene er svært motstandsdyktige mot slitasje og brukes i bearbeiding av andre metaller, i gruve- , olje- og byggeindustrien. Wolfram brukes også til filamenter i glødepærer og termionrør , og til ulike typer elektroder , fordi det kan reduseres til svært fine filamenter som har et høyt smeltepunkt. Wolframkarbid har blitt brukt ikke så lenge også til smykker og smykker på grunn av dets ripe- og slitestyrkeegenskaper.
Andre bruksområder:
Andre forskjellige marginale bruksområder: wolframoksider brukes i keramiske belegg, og kalsium- og magnesiumwolframater er mye brukt i lysstoffrør. Dette metallet brukes også i røntgenmål og varmeelementer til elektriske ovner. Salter som inneholder wolfram brukes i kjemi og til skinngarving . Tungstenbronser ( fargede oksider av wolfram) er pigmenter som brukes, sammen med andre forbindelser, i maling og farger. Siden 2000-tallet har det blitt brukt som et alternativ til bly for lasting av jaktammunisjon.
Tungsten brukes også til fremstilling av smykker og smykker, på grunn av dets hypoallergenitet og evnen, på grunn av dens ekstreme hardhet, til å forbli skinnende mye lenger enn noe annet metall. [7]
På grunn av den spesifikke vekten som ligner på gull, brukes den noen ganger av falsknere for å produsere falske stenger, som består av en gullbelagt wolframkjerne.
Nedsenket i en atmosfære av flytende nitrogen sammen med høyspente elektriske utladninger, skjerper wolfram til den når en spiss med tykkelsen til et enkelt atom. Kan brukes til tunneleffektmikroskoper . [7]
Dens eksistens ble først antatt i 1779 av Peter Woulfe , som undersøkte wolframitten utledet at den måtte inneholde et nytt element. I 1781 bekreftet Carl Wilhelm Scheele at en ny syre kunne produseres av wolframitt , som de kalte wolframsyre . Scheele og Torbern Bergman antok derfor at et nytt metall kunne isoleres fra reduksjonen av wolframsyre.
I 1783 oppnådde spanjolene Juan José Delhuyar og Fausto Delhuyar fra wolframitt en syre identisk med wolframsyre, og senere samme år isolerte de metallisk wolfram ved å redusere wolframsyre med kull. De blir derfor kreditert med oppdagelsen av elementet.
Under andre verdenskrig spilte wolfram en stor økonomisk og politisk rolle. Portugal , den viktigste europeiske produsenten av wolframitt, kom under press fra begge fronter; gitt sine mekaniske egenskaper og motstand, er wolfram et ideelt metall for produksjon av våpen, spesielt pansergjennomtrengende skjell som er i stand til å trenge gjennom selv de mest solide rustninger [8] .
Oksidoreduktase- enzymer bruker wolfram i wolfram -pterinkomplekser , lik molybden .
Wolfram finnes i mineralene wolframitt ( mangan og jernwolframat ; FeWO 4 / MnWO 4 ), scheelitt (kalsiumwolframat , CaWO 4 ), ferberitt og hübneritt .
Viktige forekomster av disse mineralene finnes i Østerrike , Bolivia , Kina , Portugal , Russland , Sør-Korea og USA ( California , Colorado ); Kina produserer 75% av verdensproduksjonen .
Industrielt produseres det ved reduksjon av wolframoksid med hydrogen eller karbon .
I naturen er wolfram (hvor det ikke finnes fritt, men i forbindelser som normalt tilsvarer dets oksidasjonstilstand +6) et relativt sjeldent grunnstoff som utgjør omtrent 5 × 10 −4 % av jordskorpen
Den vanligste oksidasjonstilstanden til wolfram i forbindelsene er +6, selv om den i utvalget av forbindelser har alle oksidasjonstall mellom -2 og +6. Vanligvis kombineres det med oksygen for å gi wolframoksid, WO 3 , som løses opp i alkaliske vandige løsninger og omdannes til WO-wolframation . 2−4.
Vandige løsninger av wolfram er kjent for å danne polyoksanioner i et nøytralt eller surt miljø. Når surheten øker, omdannes wolframat-ionet først til det løselige, metastabile, parawolframat-anion A , W 7 O6−24, som i tider av størrelsesorden timer eller dager omdannes til det mindre løselige parawolframat B , H 2 W 12 O10−42.
Ytterligere forsuring produserer, når likevekt er nådd, metawolframatanionet , H 2 W 12 O6−40, veldig løselig. Metawolfram-ionet har geometrien til et symmetrisk aggregat som består av tolv oktaedre av oksygen og wolfram, kjent som Keggin-anionet .
Mange andre polyossoanioner eksisterer som metastabile arter. Inkluderingen av et annet atom, for eksempel fosfor, i stedet for de sentrale hydrogenene i metawolframatet produserer et bredt spekter av såkalte heteropolyanioner .
I naturen forekommer wolfram som en blanding av fem isotoper , hvorav fire er stabile ; 182 W, 183 W, 184 W, 186 W. 180 W- isotopen er derimot ustabil, men halveringstiden er så lang at den kan anses som stabil for alle praktiske formål. Ytterligere 27 radioaktive isotoper er kjent , hvorav de mest stabile er 181 W (halveringstid på 121,2 dager), 185 W (75,1 dager), 188 W (69,4 dager) og 178 W (21,6 dager) . Alle andre isotoper har halveringstid på mindre enn 24 timer og de fleste mindre enn 8 minutter. Wolfram har også 4 metastater , hvorav den mest stabile er 179 m W (halveringstid: 6,4 minutter). Wolfram isotoper har atomvekter som strekker seg fra157.974u ( 158W ) og 189.963u ( 190W ) .
Wolfram forårsaker anfall og nyresvikt med akutt tubulær nekrose . [9] [10] [11]
Wolframsyre brukes i laboratoriet for å generere anfall.
Selv om forbindelsene mistenkes for toksisitet, er det ennå ikke påvist en sammenheng mellom wolfram og utbruddet av leukemi . På den annen side er sammenhengen mellom rabdomyosarkom og wolframamalgam avsatt i musklene bevist av minst én vitenskapelig studie utført på dyremarsvin , en mulig eventualitet i tilfelle kontakt med spesielle våpen og prosjektiler. [12]