Fysieke eigenschappen

In zijn ruwe vorm is wolfraam een ​​hard staalgrijs metaal dat vaak bros en moeilijk te bewerken is. Als het heel zuiver wordt gemaakt, behoudt wolfraam zijn hardheid (die die van veel staalsoorten overtreft) en wordt het kneedbaar genoeg om gemakkelijk te kunnen worden bewerkt. Het wordt bewerkt door smeden, trekken of extruderen. Wolfraamobjecten worden ook vaak gevormd door sinteren. Van alle metalen in zuivere vorm heeft wolfraam het hoogste smeltpunt (3422 graden, 6192 graden Fahrenheit), de laagste dampspanning (bij temperaturen boven 1650 graden, 3000 graden Fahrenheit) en de hoogste treksterkte.[13] Hoewel koolstof bij hogere temperaturen vast blijft dan wolfraam, sublimeert koolstof in plaats van te smelten, dus wordt aangenomen dat wolfraam een ​​hoger smeltpunt heeft. Wolfraam heeft de laagste thermische uitzettingscoëfficiënt van alle zuivere metalen. De lage thermische uitzetting en het hoge smeltpunt en de treksterkte van wolfraam zijn afkomstig van sterke covalente bindingen die tussen wolfraamatomen worden gevormd door de 5d-elektronen. Het legeren van kleine hoeveelheden wolfraam met staal verhoogt de taaiheid ervan aanzienlijk.[6] Wolfraam bestaat in twee belangrijke kristallijne vormen: en . De eerste heeft een lichaamsgerichte kubische structuur en is de stabielere vorm. De structuur van de fase wordt A15 kubisch genoemd; deze is metastabiel, maar kan naast de fase bestaan ​​bij omgevingsomstandigheden vanwege niet-evenwichtssynthese of stabilisatie door onzuiverheden. In tegenstelling tot de fase die kristalliseert in isometrische korrels, vertoont de vorm een ​​kolomvormige gewoonte. De fase heeft een derde van de elektrische weerstand en een veel lagere supergeleidende overgangstemperatuur TC ten opzichte van de fase: ca. 0,015 K versus 1–4 K; door de twee fasen te mengen, kunnen tussenliggende TC-waarden worden verkregen. De TC-waarde kan ook worden verhoogd door wolfraam te legeren met een ander metaal (bijv. 7,9 K voor W-Tc). Dergelijke wolfraamlegeringen worden soms gebruikt in supergeleidende circuits bij lage temperaturen. Isotopen Natuurlijk voorkomend wolfraam bestaat uit vijf isotopen waarvan de halveringstijden zo lang zijn dat ze als stabiel kunnen worden beschouwd. Theoretisch kunnen alle vijf vervallen in isotopen van element 72 (hafnium) door alfa-emissie, maar slechts 180 W is waargenomen dat dit gebeurt met een halveringstijd van (1,8 ± 0,2) × 1018 jaar; gemiddeld levert dit ongeveer twee alfa-vervallen van 180 W op in één gram natuurlijk wolfraam per jaar. De andere natuurlijk voorkomende isotopen zijn niet waargenomen dat ze vervallen, waardoor hun halveringstijden beperkt zijn tot ten minste 4 × 1021 jaar. Nederlands Er zijn nog eens 30 kunstmatige radio-isotopen van wolfraam gekarakteriseerd, waarvan de meest stabiele 181W zijn met een halfwaardetijd van 121,2 dagen, 185W met een halfwaardetijd van 75,1 dagen, 188W met een halfwaardetijd van 69,4 dagen, 178W met een halfwaardetijd van 21,6 dagen en 187W met een halfwaardetijd van 23,72 uur. Alle overige radioactieve isotopen hebben halfwaardetijden van minder dan 3 uur en de meeste hiervan hebben halfwaardetijden van minder dan 8 minuten Wolfraam heeft ook 4 metatoestanden, waarvan de meest stabiele 179 mW is (t1/2 6.4 minuten). Chemische eigenschappen Elementair wolfraam is bestand tegen aanvallen van zuurstof, zuren en alkaliën. De meest voorkomende formele oxidatietoestand van wolfraam is +6, maar het vertoont alle oxidatietoestanden van -2 tot +6. Wolfraam combineert doorgaans met zuurstof om het gele wolfraamoxide, WO3, te vormen, dat oplost in waterige alkalische oplossingen om wolframaationen, WO2−4, te vormen. Wolfraamcarbiden (W2C en WC) worden geproduceerd door verhitting van gepoederd wolfraam met koolstof. W2C is bestand tegen chemische aanvallen, hoewel het sterk reageert met chloor om wolfraamhexachloride (WCl6) te vormen. In waterige oplossing geeft wolframaat de heteropolyzuren en polyoxometalaatanionen onder neutrale en zure omstandigheden. Naarmate wolframaat progressief met zuur wordt behandeld, levert het eerst het oplosbare, metastabiele "parawolframaat A"-anion op, W7O6–24, dat na verloop van tijd overgaat in het minder oplosbare "parawolframaat B"-anion, H2W12O10–42. Verdere verzuring produceert het zeer oplosbare metawolframaat-anion, H2W12O6–40, waarna evenwicht wordt bereikt. Het metawolframaat-ion bestaat als een symmetrische cluster van twaalf wolfraam-zuurstofoctaëders, bekend als het Keggin-anion. Veel andere polyoxometalaat-anionen bestaan ​​als metastabiele soorten. De toevoeging van een ander atoom, zoals fosfor, in plaats van de twee centrale waterstofatomen in metawolframaat produceert een grote verscheidenheid aan heteropolyzuren, zoals fosfowolframaatzuur H3PW12O40. Wolfraamtrioxide kan intercalatieverbindingen vormen met alkalimetalen. Deze staan ​​bekend als brons; een voorbeeld is natriumwolfraambrons.