Wolfram

Simbol	AN	T1/2	MD	Ed	PD
				MeV
¹⁸²W	26,3 %	stabil cu 108 neutroni
¹⁸³W	14,3 %	stabil cu 109 neutroni
¹⁸⁴W	30,67 %	stabil cu 110 neutroni
¹⁸⁶W	28,6 %	stabil cu 112 neutroni

Unitățile SI și condiții de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.

Inflamabil

Wolframul (numit și tungsten) este un element chimic din grupa metalelor situat în poziția 74 în tabelul periodic al elementelor. Simbolul chimic este "W". Wolframul este un metal cu luciu alb-argintiu, ce cristalizează în sistemul cubic cu volum centrat fără a mai avea și alte forme alotropice. Foarte dur, wolframul nu este casant ci devine ductil în stare pură păstrându-și în același timp rezistența. Are o densitate remarcabil de mare și anume 19,3 grame pe centimetru cub. Din toate metalele pure, punctul lui de topire este cel mai ridicat, iar punctul lui de fierbere este al doilea ca mărime (după carbon). Utilitatea lui cea mai cunoscută este ca filament în becuri electrice.

Istoria și etimologia

În secolul XVI mineralologul Georgius Agricola din Freiberg a descris existența unui mineral care îngreuna extracția de cositor. Segmentul "wolf" (lup) din denumirea wolframului de aici provine, deoarece "mânca" cositorul ca un lup. Georgius Agricola îl numea lupi spuma.^[3]

Denumirea de tungsten în engleză și franceză este derivată din tung sten (în suedeză "piatră grea"). În Suedia denumirea se referea însă la wolframat de calciu. Wolfram pur a fost produs prima dată în 1783 de către frații spanioli Fausto și Juan José Elhuyar prin reducția de trioxid de wolfram din wolframit.

Proprietăți fizice

Wolframul este un metal maleabil, ductil și în stare pură extrem de rezistent. Ceea ce este extraordinar la acest metal observăm prin faptul că rezistența la rupere a unei sârme de wolfram poate ajunge până la 400 daN/mm², rezistență ce se menține chiar și la temperaturi mai mari de 770 °C. Datorită ductibilității sale, din 100 g de wolfram se poate obține o sârmă lungă de 40 km.

Proprietăți chimice

Wolframul este un metal puțin reactiv. El nu este atacat de apa regală sau de acidul fluorhidric, în lipsă de oxigen nu se dizolvă în soluțiile sărurilor alcaline (amoniac, hidroxid de sodiu sau potasiu). Totuși nu rezistă la acțiunea compușilor oxidanți precum: acidul azotic sau cloratul de potasiu. Pulberea acestui metal poate fi aprinsă; în rest este stabil față de aer, apă și halogeni bineînțeles cu excepția fluorului (nemetal care reacționează cu toate elementele inclusiv unele gaze nobile). Reacționează și la cald și la rece cu azotul. Alți compuși interesanți sunt carburile (W₂C,WC și W₂C₃)ce se aseamănă prin duritate cu diamantul.

Resurse

Procentajul de wolfram în scoarța pamântului este de circa 0,0001 g/t^[4], sau 0,0064 procentaj de greutate (Valoarea Clarke). Wolframul nu apare în formă curată, ci în formă de oxizi și wolframate. Cele mai importante minereuri de wolfram sunt wolframit (Mn, Fe)WO₄ și scheelit CaWO₄. Alte minereuri de wolfram sunt stolzit PbWO₄ și tuneptit WO₃ · H₂O.

Zăcămintele cele mai importante se găsesc în China, SUA, Korea, Bolivia, Kazahstan, Rusia, Austria și Portugalia. Volumul total de wolfram în zăcămintele pe pământ se apreciază actualmente ca fiind 2,9 de milioane de tone de wolfram pur.

În anul 2006 producția globală de wolfram era de 73.300 t. Cel mai mare producător de wolfram este China cu circa 80% (62.000 t/an) din producția globală anuală.

Utilizarea

Filament din Wolfram al unui bec de 200W

Datorită punctului de fuziune ridicat (peste 3000 °C) este întrebuințat pentru construirea filamentelor de la lămpile cu incandescență, filamentele tuburilor electronice, anozii tuburilor radiogene (vezi Aparat roentgen) și a tuburilor electronice de putere mare. Wolframul are o densitate și o duritate foarte mare, lucruri care îl fac utilizat la construcția de capete tăietoare la mașini de forat, la burghie. Se aliază cu oțelul (2-3%) pentru obținerea unor oțeluri speciale, foarte dure, care se uzează greu, metalul în stare pură fiind casant.

Datorită densității sale mari wolframul este folosit și pentru ecranaje ca protecție de raze. Efectul de ecranaj este mai bun decât cel al plumbului, dar este mai rar folosit datorită costurilor mai mari și pentru că wolframul e greu de prelucrat.

Tot datorită densității sale mari, wolframul este utilizat pentru muniție anti-blindaj. Proiectile din carbid de wolfram, cu nucleu din carbid de wolfram (muniție APFSDS), sau conținând multe săgeți mici de Wolfram (muniție AHEAD - Advanced Hit Efficiency And Destruction, care este un tip de muniție ABM - Air Burst Munition) sunt mai costisitoare decât cele corespunzătoare din uraniu sărăcit, dar nu sunt toxice și nici radioactive ca acesta.

Fiziologie

Dupa cunoștințele actuale wolframul nu este toxic. Cazuri de cancer pulmonar la muncitori din firme producătoare și care prelucrează metale tari s-au dovedit a fi cauzate de cobalt.^[5] În încercări cu animale s-a constatat că cea mai mare parte a wolframului care ajunge în corp este excretat prin urină. Doar o foarte mică parte se depozitează în rinichi și în oase.^[6]

Note de securitate

În formă de praf wolframul se aprinde ușor. Sub formă compactă nu arde.

Compuși

Oxizi

Wolfram formează mai mulți oxizi^[7]:

trioxid de wolfram WO₃ – galben citron
dioxid de wolfram WO₂ – brun
W₁₀O₂₉, WO_2,92-WO_2,88
W₄O₁₁, WO_2,76-WO_2,73
W₁₈O₄₉, WO_2,72
W₂₀O₅₀, WO_2,50

Alți compuși

acid wolframic H₂WO₄
wolframat de sodiu Na₂WO₄
wolframat de zirconiu ZrW₂O₈ - una din puținele substanțe care se contractă la încălzire
bronz de wolfram Na_xWO₃
wolframat de calciu CaWO₄
carbură de wolfram WC - există și dicarbură de wolfram W₂C.
hexafluorură de wolfram WF₆
wolframat de plumb PbWO₄

Utilizări ale compușilor

Carbura de wolfram se folosește ca reflector de Neutroni la arme nucleare pentru a reduce masa critică. Carburi de wolfram se folosesc în prelucrarea materialelor datorită durității lor. Datorită durității și densității mari se folosesc și la muniții anti-blindaj. Wolframate se utilizează pentru impermeabilizări pentru a le face rezistente la temperaturi mari. În industria ceramică și în pictură se folosesc culori bazate pe pigmenți care conțin wolfram. Wolframat de plumb se utilizează ca scintilator modern în fizica particulelor elementare.

Note

^ tungsten (în engleză), Global Substance Registration System, accesat în 18 noiembrie 2016
^ CAS Common Chemistry, accesat în 10 aprilie 2021
^ de Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache, ed. 24, Berlin, Walter de Gruyter 2002, pag. 995–996. ISBN 3-11-017473-1
^ de dtv-Atlas zur Chemie, vol 1, pag. 243
^ en Agency for Toxic Substances & Disease Registry: Toxicologic Profile for Tungsten (verificat în 22. februarie 2009)
^ en George Kazantzis și Per Leffler în Handbook on the Toxicology of Metals (Third Edition), 2007, pag. 871–9
^ de Dr. Heinrich Remy: Lehrbuch der Anorganischen Chemie vol. I + II, Leipzig 1973

Bibliografie

D. Marian, Metale de înaltă puritate, Editura Tehnică, 1988
Ovidiu Hătărăscu, METALELE ÎN EPOCA ACTUALĂ,editura Albatros,București,1982

Legături externe

ro Wolframul/Tungstenul pe sistemul-periodic.go.ro Arhivat în 16 septembrie 2008, la Wayback Machine.

[988090326d754d56eaa4d613ebd9b792-1] tungsten (în engleză), Global Substance Registration System, accesat în 18 noiembrie 2016

[3f6bd815f7d2ece5c3735048b7646af2-2] CAS Common Chemistry, accesat în 10 aprilie 2021

[3] Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache, ed. 24, Berlin, Walter de Gruyter 2002, pag. 995–996. ISBN 3-11-017473-1

[dtv-4] dtv-Atlas zur Chemie, vol 1, pag. 243

[5] Agency for Toxic Substances & Disease Registry: Toxicologic Profile for Tungsten (verificat în 22. februarie 2009)

[6] George Kazantzis și Per Leffler în Handbook on the Toxicology of Metals (Third Edition), 2007, pag. 871–9

[Remy-7] Dr. Heinrich Remy: Lehrbuch der Anorganischen Chemie vol. I + II, Leipzig 1973

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]