Išči

    Volfram

    Volfram, 74W
    Wolfram evaporated crystals and 1cm3 cube.jpg
    Volfram
    IzgovarjavaIPA: [ˈvoːlfram]
    Videzsivkasto bel, bleščeč
    Standardna atomska teža Ar, std(W)183,84(1)[1]
    Volfram v periodnem sistemu
    Vodik Helij
    Litij Berilij Bor (element) Ogljik Dušik Kisik Fluor Neon
    Natrij Magnezij Aluminij Silicij Fosfor Žveplo Klor Argon
    Kalij Kalcij Skandij Titan (element) Vanadij Krom Mangan Železo Kobalt Nikelj Baker Cink Galij Germanij Arzen Selen Brom Kripton
    Rubidij Stroncij Itrij Cirkonij Niobij Molibden Tehnecij Rutenij Rodij Paladij Srebro Kadmij indij Kositer Antimon Telur Jod Ksenon
    Cezij Barij Lantan Cerij Prazeodim Neodim Prometij Samarij Evropij Gadolinij Terbij Disprozij Holmij Erbij Tulij Iterbij Lutecij Hafnij Tantal (element) Volfram Renij Osmij Iridij Platina Zlato Živo srebro Talij Svinec Bizmut Polonij Astat Radon
    Francij Radij Aktinij Torij Protaktinij Uran (element) Neptunij Plutonij Americij Kirij Berkelij Kalifornij Ajnštajnij Fermij Mendelevij Nobelij Lavrencij Raderfordij Dubnij Siborgij Borij Hasij Majtnerij Darmštatij Rentgenij Kopernicij Nihonij Flerovij Moskovij Livermorij Tenes Oganeson
    Mo

    W

    Sg
    tantalvolframrenij
    Vrstno število (Z)74
    Skupinaskupina 6
    Periodaperioda 6
    Blok  blok d
    Razporeditev elektronov[Xe] 4f14 5d4 6s2[2]
    Razporeditev elektronov po lupini2, 8, 18, 32, 12, 2
    Fizikalne lastnosti
    Faza snovi pri STPtrdnina
    Tališče3422 °C
    Vrelišče5930 °C
    Gostota (blizu s.t.)19,3 g/cm3
    v tekočem stanju (pri TT)17,6 g/cm3
    Talilna toplota52,31 kJ/mol[3][4]
    Izparilna toplota774 kJ/mol
    Toplotna kapaciteta24,27 J/(mol·K)
    Parni tlak
    P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
    pri T (°C) 3.204 3.500 3.864 4.306 4.854 5.550
    Lastnosti atoma
    Oksidacijska stanja−4, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 (rahlo kisel oksid)
    ElektronegativnostPaulingova lestvica: 2,36
    Ionizacijske energije
    • 1.: 770 kJ/mol
    • 2.: 1700 kJ/mol
    Atomski polmerempirično: 139 pm
    Kovalentni polmer162±7 pm
    Barvne črte v spektralnem obsegu
    Spektralne črte
    Druge lastnosti
    Pojavljanje v naraviprvobitno
    Kristalna strukturatelesno centrirana kubična (tck)
    Body-centered cubic kristalna struktura za volfram
    Hitrost zvoka tanka palica4620 m/s (pri r.t.) (toplotno obdelan)
    Temperaturni raztezek4,5 µm/(m·K) (pri 25 °C)
    Toplotna prevodnost173 W/(m·K)
    Električna upornost52,8 nΩ·m (pri 20 °C)
    Magnetna ureditevparamagnetik[5]
    Magnetna susceptibilnost+59,0·10−6 cm3/mol (298 K)[6]
    Youngov modul411 GPa
    Strižni modul161 GPa
    Stisljivostni modul310 GPa
    Poissonovo razmerje0,28
    Mohsova trdota7,5
    Trdota po Vickersu3430–4600 MPa
    Trdota po Brinellu2000–4000 MPa
    Številka CAS7440-33-7
    Zgodovina
    Odkritje in prva izolacijaJuan José Elhuyar in Fausto Elhuyar[7] (1783)
    PoimenovalTorbern Bergman (1781)
    Najpomembnejši [[izotopi {{{name2}}}|izotopi ]]
    Izo­top Pogos­tost Razpolovni čas (t1/2) Razpadni način Pro­dukt
    180W 0,12% 1,8×1018 let α 176Hf
    181W sint. 121,2 d ε 181Ta
    182W 26,50% stabilen
    183W 14,31% stabilen
    184W 30,64% stabilen
    185W sint. 75,1 d β 185Re
    186W 28,43% stabilen
    Kategorija Kategorija: Volfram
    · pogovor · · | reference

    Volfram (latinsko Wolframium) je kemični element, ki ima v periodnem sistemu simbol W in atomsko število 74. Ta trda, težka, kovinsko-srebrna do bela prehodna kovina se nahaja v številnih rudah, vključno z volframitom in šelitu. Volfram je znan po svojih robustnih fizikalnih lastnosti. Njegovo čisto obliko uporabljajo predvsem v elektroniki, vendar njegove spojine in zlitine uporabljajo v številnih drugih aplikacijah; najbolj znana je raba za žarilne nitke v žarnicah, rabijo pa ga tudi v sodobnih super-zlitinah.

    Vsebina

    Pomembne lastnosti

    Čisti volfram je srebrno-sive do kositrno-bele barve in je trdna kovina. Kadar je zelo čist, ga lahko režemo s kovinsko žago (kadar ni čist, je krhek in težak za obdelovanje), in ga sicer obdelujemo s kovanjem, rezanjem ali iztiskanjem. Ta element ima najvišje vrelišče (3422 °C), najnižji parni pritisk in najvišjo natezno trdnost pri temperaturah nad 1650 °C od vseh kovin. Njegova odpornost proti koroziji je odlična - večina mineralnih kislin ga lahko le rahlo napada.

    Kovinski volfram na zraku oblikuje zaščitni oksid, vendar lahko pri visokih temperaturah oksidira. V zlitinah jekla že mala količina volframa močno poveča njegovo trdnost.

    Uporaba

    Volfram je široko uporabna kovina; najbolj jo uporabljajo kot volframov karbid (W2C, WC) v karbidih trdinah. Karbidne trdine so vodoodporni materiali, ki se uporabljajo v kovinsko predelovalni, rudarski, naftni in gradbeni industriji. Volfram se na veliko uporablja v žarilnih nitkah žarnic in vakuumskih cevi, kot tudi v elektrodah, saj ga je moč razrezati na zelo tanke kovinske žice, ki imajo visoko vrelišče. Druge rabe:

    Razno: oksidi se uporabljajo za keramične glazure in kalcijevi/magnezijevi volframati se na široko uporabljajo pri fluorescentni razsvetljavi. Kovina se uporablja tudi v tarčah za žarke X in v toplotnih elementih za električne plavže. Soli, ki vsebujejo volfram, se uporabljajo v kemijski in strojarski industriji. Volframove 'bronze' (tako imenovane po barvi volframovih oksidov) se skupaj z ostalimi spojinami uporabljajo za izdelavo barv. Volframov karbid od nedavnega uporabljajo kot modni nakit zaradi njegove hipoalergijske narave in zato, ker zaradi svoje izjemne trdote ne izgublja leska kot druge brušene kovine.

    Zgodovina

    Zelenkasto-srebrn volframski prašek

    Obstoj volframa je leta 1779 kot prvi predpostavil Peter Woulfe, ki je preiskoval volframit in sklepal, da mora vsebovati novo snov. Leta 1781 je Carl Wilhelm Scheele dokazal, da lahko iz volframita pridobimo novo kislino. Scheele in Torbern Bergman sta napovedala, da bi bilo z redukcijo volframske kisline moč pridobiti novo kovino. Leta 1783 sta brata José in Fausto Elhuyar v volframitu odkrila kislino, ki je bila identična volframski kislini. Istega leta sta ta španska brata uspela osamiti volfram z redukcijo njegove kisline z ogljem, zaradi česar odkritje tega elementa pripisujemo njima.

    V političnem zakulisju II. svetovne vojne je volfram igral ogromno vlogo. Na Portugalsko, glavno evropsko proizvajalko tega elementa, sta pritiskali obe strani, saj je imela zaloge volframitove rude. Odpornost proti visokim temperaturam in izjemna trdnost njenih zlitin sta kovino napravili za zelo pomembno surovino v orožarski industriji!

    Biološka vloga

    Encimi, imenovani oksidoreduktaze, uporabljajo volfram na podoben način kot molibden, s tem, da ga uporabljajo v kompleksu volfram-pterin.

    Avgusta 2002 je ameriška vladna ustanova Center za spremljanje in preprečevanje bolezni (Centers for Disease Control and Prevention) objavila, da so urinski testi za levkemijo pri družinah bolnikov in kontrolnih družinah v nevadskem mestu Fallon pokazali povišane ravni kovinskega volframa v telesih obeh skupin. Na območju Fallona so v kratkem času odkrili 16 primerov raka pri otrocih, zato domnevajo, da bi volfram lahko bil povezan z obolevanjem za levkemijo, vendar po besedah vodje podružnice Centra za točne trditve še ni dovolj podatkov.

    Nahajališča

    Volfram najdemo v mineralih volframit (železo-manganov volframat), FeWO4/MnWO4), šelit (kalcijev volframat, CaWO4), ferberit in huebnerit. Pomembne države proizvajalce so Ljudska republika Kitajska, ki pridela več kot tričetrt svetovne proizvodnje, Rusija, Avstrija, obe Koreji, Portugalska, Bolivija, Uzbekistan, Burma, Brazilija in Tajska, manjšo proizvodnjo pa premorejo tudi ZDA, Mongolija in druge. Kovino komercialno pridobivajo z redukcijo volframovega oksida z vodikom ali ogljikom.

    Spojine

    Najpogostejše oksidacijsko stanje volframa je +6, vendar izkazuje vsa oksidacijska stanja od −2 do +6. Volfram se navadno veže s kisikom in oblikuje rumeni volframov oksid, WO3, ki se v bazični vodni raztopini razgradi v volframatove ione, WO42−.

    Vodni poliaoksoanioni

    Vodne raztopine volframa so pod nevtralnimi in kislimi pogoji znane po oblikovanju polioksoanionov. Volframat progresivno obdelujejo s klislino, tako da najprej dá topljiv in metastabilen anion paravolframat A, W7O246−, ki se po nekaj urah ali dnevih pretvori v manj topen anion paravolframat B, H2W12O4210−. Z nadaljevanjem kisanja izdelajo zelo raztopljen metavolframatov anion, H2W12O406−, ko je doseženo ravnovesje. Metavolframatni ion obstaja kot simetrični klaster dvanajstih oktaedrov vrste volfram-kisik, "Kegginov" anion. Mnogi drugi polioksoanioni obstajajo kot metastabilne vrste. Z vključitvijo različnega, na primer fosfornega, atoma med dva središčna vodika v metavolframatu dobimo številne različne tako imenovane heteropolianione'.

    Izotopi

    Naravni volfram sestoji iz petih radioizotopov, katerih razpolovna doba je tako dolga, da jim imamo za vse praktične potrebe za stabilne. Karakteriziranih je še 27 drugih radioizotopov; najstabilnejši med njimi so W-181 z 121,2, W-185 z 75,1, W-188 z 69,4 in W-178 z razpolovno dobo 21,6 dni. Vsi preostali radioaktivni izotopi imajo razpolovno dobo krajšo od 24 ur; večina od teh celo manj kot 8 minut. Volfram ima tudi 4 meta stanja, od katerih je najstabilnejše W-179m (t1/2 je 6,4 minut).

    Atomska teža volframovih izotopov se giblje med 157,974 amu (W-158) do 189,963 amu (W-190). Lažji naravni izotopi, W-180, W-182, W-183, in najpogostejši W-184, z oddajo alfa razpadajo v izotope hafnija (atomsko število 72), medtem ko W-186 razpada z razpadom beta v osmij. Vedeti pa je treba, da so zaradi dolgih razpolovnih dob za vse praktične namene stabilni.

    Sklici

    1. Meija, Juris; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
    2. Berger, Dan. "Why does Tungsten not 'Kick' up an electron from the s sublevel ?". Bluffton College, USA.
    3. Lide, David R., ur. (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics (90. izd.). Boca Raton, Florida: CRC Press. str. 6-134. ISBN 978-1-4200-9084-0.
    4. Tolias P. (2017). "Analytical expressions for thermophysical properties of solid and liquid tungsten relevant for fusion applications". Nuclear Materials and Energy. 13: 42–57. arXiv:1703.06302. Bibcode:2017arXiv170306302T. doi:10.1016/j.nme.2017.08.002.
    5. Lide, D. R., ur. (2005). "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds" (PDF). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 978-0-8493-0486-6.
    6. Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4.
    7. "Tungsten". Royal Society of Chemistry. Royal Society of Chemistry. Pridobljeno dne May 2, 2020.

    Viri

    Zunanje povezave