Volfrám

Z Wikipédie

Volfrám () je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku W a protónové číslo 74.

Vlastnosti
Ta - Volfrám - Re
Mo
W
Sg  
 
 
[Xe]4f145d46s2
74
74.
W
Všeobecné
Názov, značka, protónové číslo Volfrám, W, 74.
Séria Prechodné prvky
Skupina, perióda, blok 6 (VIB), 6, d
Vzhľad sivo biely, lesklý
Atómové
Atómová hmotnosť 183,84 amu
Atómový polomer (vypočítaný) 135 (193) pm
Kovalentný polomer 146 pm
Van der Waalsov polomer - pm
Elektrónová konfigurácia [Xe]4f145d46s2
Elektróny na energetickú hladinu 2, 8, 18, 32, 12, 2
Oxidačné stupne (Oxidy) 6,5,4,3,2
Elektronegativita 2,36 (Paulingova stupnica)
Výstupná energia  ? (eV)
Kryštalická štruktúra kocková stenovo centrovaná
Fyzikálne
Skupenstvo pevné
Magnetické vlastnosti  ?
Hustota (tvrdosť podľa Mohsa) 19 250, kg/m3 (19,25)
Teplota topenia (tavenia) 3 695 K (3 422 °C)
Teplota varu 5 828 K (5 555 °C)
Molový objem m3/mol
Skupenské teplo vyparovania 806,7 kJ/mol
Skupenské teplo tavenia 52,31 kJ/mol
Tlak pary Pa pri K
Rýchlosť zvuku 4 620 m/s pri 20 °C
Rôzne
Merná tepelná kapacita (25 °C) 24,27 J/(kg · K)
Elektrická vodivosť 52,8 S/m
Tepelná vodivosť 173 W/(m · K)
1. Ionizačná energia 770 kJ/mol
2. Ionizačná energia 1 700 kJ/mol
Izotop
Izotop NA t1/2 ZM ER MeV PR
180W 0,12 % 1,8 E18 r α 2,516 176Hf
181W {syn.} 121,2 d ε 0,188 181Ta
182W 26,5 % >1 E21 r α  ?  ?
183W 14,3 % >1 E21 r α  ?  ?
184W 30,64 % >1 E21 r α  ?  ?
185W {syn.} 75,1 d β- 0,433 185Re
186W 28,43 % >1 E21 r α  ?  ?
Vlastnosti NMR
W
Spin jadra
gamma / rad/T
Citlivosť k 1H
Larmorova frekvencia pri B = T MHz
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI.
Ak nie je hore uvedené inak,
údaje sú za normálnych podmienok (NTP/STP).

Nachádza sa vo viacerých horninách napr. wolframit a scheelit a je známy pre svoje silné fyzikálne vlastnosti. V čistej forme je zväčša používaný v elektronike a jeho mnohé zmesy a zliatiny sú široko využívané vo viacerých oblastiach (najznámejšie v žiarovkách).

Obsah

[úprava] Dôležité charakteristiky

Čistý volfrám je oceľovo sivý až biely tvrdý kov. Volfrám sa dá rezať pilkou na železo keď je vo veľmi čistom stave, v menej čistom stave je krehký a tažko obrobiteľný. Tento prvok má najvyššiu teplotu tavenia (3422 °C)(6192 °F), najnižší tlak v plynnom skupenstve a navyššiu silu v ťahu pri teplotách nad 1650 °C (3000 °F) zo všetkých kovov. Takmer vôbec nekoroduje, poškodený može byť iba v malej miere minerálnymi kyselinami. Volfrám si vytvára ochrannú vrstvu z oxidu, pri vystavení na vzduchu môže pri vyskoých teplotách zoxidovať celý. V zliatine s oceľou vysoko zvyšuje jej tvrdosť.

[úprava] Použitie

Volfrám je kov so širokou škálou použitia. Najpužívanejší je karbid volfrámu (W2C, WC) v cementovaných karbidoch. Cementované karbidy sú materiály odolné voči opotrebeniu používané v hutníctve a ako konštrukčný materiál. Volfrám je široko využívaný v žiarovkách a ako vlákno alebo elektródy vo vákuových trubiciach, pre jeho schopnosť vytvoriť veľmi tenké drôty a jeho vysokú teplotu tavenia. Iné použitie:

  • Vysoká teplota tavenia robí volfrám vhodný materiál do vesmíru a pre použitie pri veľmi vysokej teplote napr. elektroniku, vykurovanie a pri zváraní.
  • Tvrdosť a hustota robí tento kov ideálny pre tvorenie zliatín s inými tvrdými kovmi, ktoré su používané v armáde, odvod tepla, alebo ako závažia.
  • Ocele pre nástroje sú často zlievané s volfrámom (obsah volfrámu môže byť až 18%).
  • Zliatiny s volfrámom sú používané v lopatkách turbín, nástrojovej oceli, a pre súčiastky a poťahy odolné voči opotrebeniu.
  • Kompozity sú používané ako náhrada pre olovo v nábojoch.
  • Chemické zlúčeniny volfrámu sa požívajú v katalizátoroch, anorganických farbivách a disulfid volfrámu ako vysokotepelný lubrikant, ktorý je stály až pri 500 °C (930 °F).
  • Keďže jeho tepelná rozťažnosť je podobná ako pri borosilikátovom skle, je používaný pre zátavy skla s kovom.

Ostatné: Oxidy sú používané v galzpre na keramiku a zlúčeniny volfrámu s kalciom alebo s horčíkom sú široko využívané v fluorescenčnom osvetlení. Kryštály su používané v scintilačných detektoroch v jadrovej fyzike a v jadrovej medicíne, ale aj v elektrických peciach. Soli obsahujúce volfrám sú využívane v chemickom priemysle. Volfrámove „brozny“ (nazýva sa tak kvôli farbe oxidu volfrámu) sú spolu s inými zložkami používané vo farbách. Karbidy volfrámu sa v poslednej dobe používaju v klenotníctve pre jeho schopnosť udržať si lesk aj po dlhšiu dobu narozdiel od iných leštených kovov.

[úprava] História

Volfrámový prášok
Zväčšiť
Volfrámový prášok

Volfrám bol po prvý krát predpokladaný Petrom Wolulfenom v roku 1779, ktorý po preskúmaní wolframitu vyvodil, že musí obsahovať novú chemickú zlúčeninu. V roku 1781 Carl Wilhelm Scheele zistil, že nová kyselina môže byť vyrobená z volframitu. Scheele a Torbern Bergman predpokladali, že by mohli byť schopní získať nový kov redukovaným tejto kyseliny. V Španielsku roku 1783 bol volfrám úspešne izolovaný redukciou z kyseliny použitím uhlia. José a Fausto Elhuyar sú považovaní za objaviteľov tohto prvku.

V druhej svetovej vojne hral volfrám veľkú rolu v politickom pozadí vojny. Na Portugalsko, ako hlavný zdroj wolfrámu pre Európu, bol vyvíjaný veľký tlak z obidvoch strán pre jeho zdroje volfrámovej rudy. Odolnosť voči veľkým teplotám ako aj veľká pevnosť jeho zliatín urobila tento kov veľmi dôležitý pre zbrojársky priemysel, používal sa ako jadro protipancierovzch striel.

[úprava] Výskyt

Volfrám sa nachádza v minerále nazvanom volframit (FeW O4/MnWO4,CaWO4),ferberit a huebnerit. Významné zásoby týchto minerálov sú v Bolívií, Kalifornii, Číne, Colorade, Portugalsku, Rusku, a v Južnej Kórei (spolu s Čínou produkujú približne 75% svetových zásob). Komerčne je tento kov vyrábaný redukovaním oxidu volfrámu s vodíkom alebo uhlíkom.

[úprava] Zlúčeniny

Najbežnejším oxidačným stavom v ktorom sa wolfrám vyskytuje je wolfrám +6, avšak existujú aj iné stavy od +2 do +6. Wolfrám je typicky zlúčený s kyslíkom a vytvára tak WO3, ktorý sa rozpúšta s v bázických roztokoch a tým vytvára, iony wolfrámu, WO42−.

[úprava] Aqueous polyoxoanions

Aqueous tungstate solutions are noted for the formation of polyoxoanions under neutral and acidic conditions. As tungstate is progressively treated with acid, it first yields the soluble, metastable „paratungstate A“ anion, W7O246−, which over hours or days converts to the less soluble „paratungstate B“ anion, H2W12O4210−. Further acidification produces the very soluble metatungstate anion, H2W12O406−, after equilibrium is reached. The metatungstate ion exists as a symmetric cluster of twelve tungsten-oxygen octahedra known as the „Keggin“ anion. Many other polyoxoanions exist as metastable species. The inclusion of a different atom such as phosphorus in place of the two central hydrogens in metatungstate produces a wide variety of the so-called heteropolyanions.

[úprava] Isotopes

Naturally occurring tungsten consists of five isotopes whose half-lives are so long that they can be considered stable. All can decay into isotopes of element 72 (hafnium) by alpha emission. Alpha decay has only been observed, in 2003, in the lightest and rarest of them, 180W. On average, two alpha decays of 180W occur in one gram of natural tungsten per year.

27 artificial radioisotopes of tungsten have been characterized, the most stable of which are 181W with a half-life of 121.2 days, 185W with a half-life of 75.1 days, 188W with a half-life of 69.4 days and 178W with a half-life of 21.6 days. All of the remaining radioactive isotopes have half-lives of less than 24 hours, and most of these have half-lives that are less than 8 minutes. Tungsten also has 4 meta states, the most stable being 179mW (t½ 6.4 minutes).

[úprava] Externé odkazy

Wikimedia Commons ponúka multimediálny obsah k téme
Volfrám
Legovacie vlastnosti pre oceľ
Mechanické vlastnosti*
Tvrdosť väčšia
Pevnosť
(Medza pevnosti)
zvyšuje
Medza elasticity
(Medza klzu)
väčšia
Tepelná roztažnosť menšia
Zoškrtenie(kontrakcia) menšie
Prierazuvzdornosť
(Vrubová húževnatosť)
taká istá
Elasticita sám osebe nemení
Žiarupevnosť Enormne zvyšuje
Ochladzovanie Výrazne spomaľuje
Karbidácia Veľmi vylepšuje
Oteruvzdornosť Skoro neopotrebitelné
Kujnosť Výrazne zhoršuje
Obrábatelnosť Výrazne zhoršuje
Nitridácia Trochu zlepšuje
Hrdzuvzdornosť Málo zlepšuje
Magnetické vlastnosti
Hysterézia -
Permeabilita -
Koercivita Značne väčšia
Remanencia Značne väčšia
Výkonová strata -
Poznámky
* Len vlastnosti nadobudnuté priamym dodaním prísady a bez dodatočných úprav (kalenie, valcovanie atď.)

[úprava] Dodatočný popis (legúra pre oceľ)

Robí pekne jemné zrno v štruktúre ocele. Oceľ je tvrdá a ostrá aj keď je už žeravá do červena. Oceľ je s ním skoro neopotrebiteľná. Dobre karbiduje a jeho karbidy sú tiež extrémne tvrdé. Preto ideálny do rýchloreznej ocele.