Volfrám

Z Wikipédie

74 tantalvolfrámrénium
Mo

W

Sg
Všeobecne
Názov, Značka, Číslo volfrám, W, 74
Séria prechodné prvky
Skupina, Perióda, Blok 6, 6, d
Vzhľad biely so sivým odleskom
Atómová hmotnosť 183,84(74)  g·mol−1
Elektrónová konfigurácia [Xe] 4f14 5d4 6s2
Elektrónov na hladinu 2, 8, 18, 32, 12, 2
Fyzikálne vlastnosti
Skupenstvo pevné
Hustota (pri i.t.) 19,25  g·cm−3
Hustota tekutiny v b.t. 17,6  g·cm−3
Teplota topenia (tavenia) 3695 K
(3422 °C, 6192 °F)
Teplota varu 5828 K
(5555 °C, 10031 °F)
Teplo vyparovania 52,31  kJ·mol−1
Teplo tavenia 806,7  kJ·mol−1
Tepelná kapacita (25 °C) 24,27  J·mol−1·K−1
Tlak pary
P(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pri T(K) 3477 3773 4137 4579 5127 5823
Atómové vlastnosti
Kryštálová štruktúra kocková stredo centrovaná
Oxidačné stupne 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, −1
(stredne kyslý)
Elektronegativita 2,36 (Paulingova stupnica)
Ionizačné energie 1.: 770 kJ/mol
2.: 1700 kJ/mol
Atómový polomer 135pm
Atómový polomer (vyp.) 193  pm
Kovalentný polomer 146  pm
Rôzne
Elektrický odpor (20 °C) 52,8 n Ω·m
Tepelná vodivosť (300 K) 173  W·m−1·K−1
Tepelná roztiažnosť (25 °C) 4,5  µm·m−1·K−1
Rýchlosť zvuku (úzka tyč) (i.t.) (žíhaný)
4620  m·s−1
Youngov modul 411  GPa
Pružnosť v šmyku 161  GPa
Objemová pružnosť 310  GPa
Poissonova konštanta 0,28
Mohsova tvrdosť 7,5
Vickersova tvrdosť 400  MPa
Brinellova tvrdosť 380  MPa
Registračné číslo CAS 7440-33-7
Vybrané izotopy
Hlavný článok: Izotopy volfrámu
izotop NA t1/2 ZM ER (MeV) PR
180W 0,12% 1,8×1018 r α 2,516 176Hf
181W syn 121,2 d ε 0,188 181Ta
182W 26,50% W je stabilný so 108 neutrónmi
183W 14,3% W je stabilný so 109 neutrónmi
184W 30,64% W je stabilný so 110 neutrónmi
185W syn 75,1 d β- 0,433 185Re
186W 28,43% W je stabilný so 112 neutrónmi
Referencie

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

Nachádza sa vo viacerých horninách napr. volframit 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 obrábateľný. 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 vysokých teplotách zoxidovať celý. V zliatine s oceľou veľmi 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
Volfrámový prášok

Volfrám bol po prvý krát predpokladaný Petrom Wolulfenom v roku 1779, ktorý po preskúmaní volframitu 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 volfrámu 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 protipancierových 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 volfrám vyskytuje je volfrám +6, avšak existujú aj iné stavy od +2 do +6. Volfrám je typicky zlúčený s kyslíkom a vytvára tak WO3, ktorý sa rozpúšta s v bázických roztokoch a tým vytvára, ióny volfrámu, WO42−.

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.

[úprava] Externé odkazy

Wikimedia Commons ponúka multimediálny obsah k téme
Volfrám