Wolfram is 'n chemiese element waarvan die atoomgetal 74 is. Hierdie swaar metaal van staalgrys tot wit is hoogs duursaam, wat dit in baie gevalle eenvoudig onvervangbaar maak. Die smeltpunt daarvan is hoër as dié van enige ander metaal, en daarom word dit as filamente in gloeilampe en verwarmingselemente in elektriese oonde (byvoorbeeld sirkonium-wolfram-legering) gebruik. Die chemie van die element maak dit moontlik om dit as 'n katalisator te gebruik. Sy uitsonderlike hardheid maak dit geskik vir gebruik in "hoëspoedstaal" wat materiaal toelaat om teen hoër spoed as koolstofstaal en in hoë temperatuur legerings gesny te word. Wolframkarbied, 'n verbinding van die element met koolstof, is een van die hardste stowwe wat bekend is en word gebruik om frees- en draaigereedskap te maak. Kalsium- en magnesiumwolframate word wyd in fluoresserende lampe gebruik, en wolframoksiede word wyd in verf en keramiekglasuur gebruik.
Ontdekkinggeskiedenis
Die bestaan van hierdie chemiese element is die eerste keer in 1779 deur Peter Woolf voorgestel toe hy die mineraal wolframiet ondersoek het endie gevolgtrekking dat dit 'n nuwe stof moet bevat. In 1781 het Carl Wilhelm Scheele vasgestel dat 'n nuwe suur uit wolframiet verkry kan word. Scheele en Thorburn Bergman het voorgestel om die moontlikheid te oorweeg om 'n nuwe metaal te verkry deur hierdie suur, genaamd wolfraensuur, te verminder. In 1783 het twee broers, José en Fausto Elguiar, 'n suur in wolframiet gevind wat identies was aan wolfratiensuur. In dieselfde jaar het die broers daarin geslaag om wolfram daaruit te isoleer met behulp van houtskool.
Gedurende die Tweede Wêreldoorlog het hierdie chemiese element 'n groot rol gespeel. Die weerstand van die metaal teen hoë temperature, sowel as die uiterste sterkte van sy legerings, het wolfram die belangrikste grondstof vir die militêre industrie gemaak. Die strydlustiges plaas druk op Portugal as die hoofbron van wolframiet in Europa.
Being in die natuur
In die natuur kom die element voor in wolframiet (FeWO4/MnWO4), scheeliet (CaWO4)), ferberiet en hübneriet. Belangrike afsettings van hierdie minerale word gevind in die VSA in Kalifornië en Colorado, in Bolivia, China, Suid-Korea, Rusland en Portugal. Sowat 75% van die wêreld se wolframproduksie is in China gekonsentreer. Die metaal word verkry deur die oksied daarvan met waterstof of koolstof te reduseer.
Wêreldreserwes word geskat op 7 miljoen ton. Daar word aanvaar dat 30% daarvan afsettings van wolframiet en 70% van skeeliet is. Tans is hul ontwikkeling nie ekonomies lewensvatbaar nie. Op die huidige vlak van verbruik sal hierdie reserwes net 140 jaar hou. Nog 'n waardevolle bronwolfram is 'n skrootmetaal-herwinning.
Sleutelkenmerke
Wolfram is 'n chemiese element wat as 'n oorgangsmetaal geklassifiseer word. Die W-simbool daarvan kom van die Latynse woord wolframium. In die periodieke tabel is dit in groep VI tussen tantaal en renium.
In sy suiwerste vorm is wolfram 'n harde materiaal wat in kleur wissel van staalgrys tot piouterwit. Met onsuiwerhede word die metaal bros en moeilik om mee te werk, maar as hulle afwesig is, kan dit met 'n ystersaag gesny word. Boonop kan dit gesmee, gerol en getrek word.
Wolfram is 'n chemiese element waarvan die smeltpunt die hoogste van alle metale is (3422 °C). Dit het ook die laagste dampdruk. Dit het ook die hoogste treksterkte by T> 1650 °C. Die element is uiters bestand teen korrosie en word net effens deur minerale sure aangeval. By kontak met lug vorm 'n beskermende oksiedlaag op die metaaloppervlak, maar wolfram word heeltemal by hoë temperature geoksideer. Wanneer dit in klein hoeveelhede by staal gevoeg word, neem die hardheid daarvan dramaties toe.
Isotopes
In die natuur bestaan wolfram uit vyf radioaktiewe isotope, maar hulle het so 'n lang halfleeftyd dat hulle as stabiel beskou kan word. Almal van hulle verval in hafnium-72 met die vrystelling van alfa-deeltjies (wat ooreenstem met helium-4-kerne). Alfa-verval word slegs waargeneem in 180W, die ligste en skaarsste hiervanisotope. Gemiddeld vind twee alfa-verval in 1 g natuurlike wolfram per jaar plaas 180W.
Boonop is 27 kunsmatige radioaktiewe isotope van wolfram beskryf. Die mees stabiele hiervan is 181W met 'n halfleeftyd van 121,2 dae, 185W (75,1 dae), 188 W (69, 4 dae) en 178W (21, 6 dae). Alle ander kunsmatige isotope het 'n halfleeftyd van minder as 'n dag, en die meeste van hulle is minder as 8 minute. Wolfram het ook vier "metstabiele" toestande, waarvan die mees stabiele 179mW (6.4 min).
is.
Connections
In chemiese verbindings verander wolframoksidasietoestand van +2 na +6, waarvan +6 die algemeenste is. Die element bind tipies met suurstof om geel trioksied (WO3) te vorm, wat in waterige alkaliese oplossings as wolframaatione oplos (WO42−).
Aansoek
Omdat wolfram 'n baie hoë smeltpunt het en rekbaar is (kan in draad ingetrek word), word dit wyd gebruik as die gloeidraad van gloeilampe en vakuumlampe, sowel as in die verwarmingselemente van elektriese oonde. Daarbenewens weerstaan die materiaal uiterste toestande. Een van sy bekende toepassings is gasbeskermde wolframboogsweis.
Uitsonderlik hard, wolfram is 'n ideale komponent vir swaar wapenlegerings. Hoë digtheid word gebruik in kettlebells,teengewigte en ballastkiele vir seiljagte, sowel as in pyle (80-97%). Hoëspoedstaal, wat materiaal teen hoër spoed as koolstofstaal kan sny, bevat tot 18% van hierdie stof. Turbinelemme, slytonderdele en bedekkings gebruik "superlegerings" wat wolfraam bevat. Dit is hittebestande, hoogs bestande legerings wat by verhoogde temperature funksioneer.
Die termiese uitsetting van 'n chemiese element is soortgelyk aan boorsilikaatglas, daarom word dit gebruik om glas-tot-metaal-seëls te maak. Komposiete wat wolfraam bevat is 'n uitstekende plaasvervanger vir lood in koeëls en skoot. In legerings met nikkel, yster of kob alt word impakprojektiele daarvan gemaak. Soos 'n koeël word die kinetiese energie daarvan gebruik om 'n teiken te tref. In geïntegreerde stroombane word wolfram gebruik om verbindings met transistors te maak. Sommige soorte musiekinstrumentsnare word van wolframdraad gemaak.
Gebruik verbindings
Die uitsonderlike hardheid van wolframkarbied (W2C, WC) maak dit die mees algemene materiaal vir frees- en draaiwerktuie. Dit word toegepas in metallurgiese, mynbou-, olie- en konstruksiebedrywe. Wolframkarbied word ook gebruik om juweliersware te maak aangesien dit hipoallergeen is en nie geneig is om sy glans te verloor nie.
Glaze word van sy oksiede gemaak. Wolfram "brons" (so genoem as gevolg van die kleur van die oksiede) word in verf gebruik. Magnesium- en kalsiumwolframate word in fluoresserende gebruiklampe. Kristallyne wolframaat dien as 'n skitterdetektor in kerngeneeskunde en fisika. Soute word in die chemiese en leerbedrywe gebruik. Wolframdisulfied is 'n hoëtemperatuurvet wat 500°C kan weerstaan. Sommige verbindings wat wolfraam bevat word in chemie as katalisators gebruik.
Properties
Die belangrikste fisiese eienskappe van W is soos volg:
- Atoomnommer: 74.
- Atoommassa: 183, 85.
- Smeltpunt: 3410 °C.
- Kookpunt: 5660 °C.
- Digtheid: 19,3 g/cm3 by 20°C.
- Oksidasietoestande: +2, +3, +4, +5, +6.
- Elektroniese konfigurasie: [Xe]4 f 145 d 46 s 2.
