Volfrám

A volfrám fémes elem, átmenetifém. A rendszáma 74, a vegyjele W.

74 tantál ← volfrám → rénium Mo ↑ W ↓ Sg 74 W Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	volfrám, W, 74
Latin megnevezés	wolframium
Elemi sorozat	átmenetifémek
Csoport, periódus, mező	6, 6, d
Megjelenés	szürkésfehér, csillogó
Atomtömeg	183,84(1)  g/mol
Elektronszerkezet	[Xe] 4f14 5d4 6s2
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 32, 12, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	19,25 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	17,6 g/cm³
Olvadáspont	3695 K (3422 °C, 6192 °F)
Forráspont	5828 K (5555 °C, 10031 °F)
Olvadáshő$\Delta _{fus}{H}^{\ominus }$	52,31 kJ/mol
Párolgáshő $\Delta _{vap}{H}^{\ominus }$	806,7 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 24,27 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 3477 3773 4137 4579 5127 5823
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös tércentrált
Oxidációs szám	6, 5, 4, 3, 2 (enyhén savas oxid)
Elektronegativitás	2,36 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 770 kJ/mol
	2.: 1700 kJ/mol
Atomsugár	135 pm
Atomsugár (számított)	193 pm
Kovalens sugár	146 pm
Egyebek
Mágnesség	nincs adat
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 52,8 nΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K) 173 W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 4,5 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(szobahőm.) (lágyított) 4620 m/s
Young-modulus	411 GPa
Nyírási modulus	161 GPa
Kompressziós modulus	310 GPa
Poisson-tényező	0,28
Mohs-keménység	7,5
Vickers-keménység	3430 MPa
Brinell-keménység	2570 HB
CAS-szám	7440-33-7
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A volfrám izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 180W 0,12% 1,8 E18 y α 2,516 176Hf 181W mest. 121,2 d ε 0,188 181Ta 182W 26,50% > 1 E21 y α nincs 183W 14,3% > 1 E21 y α nincs 184W 30,64% > 1 E21 y α nincs 185W mest. 75,1 d β- 0,433 185Re 186W 28,43% > 1 E21 y α nincs
Hivatkozások

Név

Elnevezése angol nyelvterületen tungsten (svédül „nehéz kő”), angolul és franciául ma is így nevezik. Német nyelvterületen Wolframnak hívják. Nyelvújításkori magyar neve seleny. A volfrám név a wolframit ásványból ered, amelyet német bányászok neveztek el (Wolfrahm ’farkashab’), valószínűleg a kohósítást zavaró, felhabzást okozó hatásra utalva.

Felfedezés

Carl Wilhelm Scheele 1781-ben volfrámsavat állított elő az akkor még tungsten nevű, később róla scheelitnek (CaWO₄) elnevezett ásványból. A spanyol D′Elhuyar testvérek volframitból állították elő a fémet 1783-ban.

Tulajdonságai

Relatív atomtömeg: 183,85

Izotópok: 5 stabil és 21 instabil izotópja van

Elektronkonfiguráció: [Xe]4f¹⁴5d⁴6s²

Fizikai tulajdonságok

Nagy tisztaságú volfrám

Kissé szürkés, erősen fémfényű kemény fém. Rácsa köbös tércentrált. A legmagasabb olvadáspontú fém (3380 °C fölött). Sűrűsége is nagy: 19,26 g/cm³. Jó elektromos vezető. Ellenállásának hőfoktényezője 4,8·10⁻³/K.

Kémiai tulajdonságok

A krómcsoport harmadik eleme. Halogének megtámadják. Levegőn közönséges hőmérsékleten nem változik, hevítve sárga trioxiddá oxidálódik. A nitrogén még 1500 °C-on sem reagál vele. Szénnel, szilíciummal, bórral magas hőmérsékleten vegyületeket alkot. Közönséges hőmérsékleten jól ellenáll savakkal szemben. Tömény kénsav és foszforsav azonban 110 °C felett megtámadja. Salétromsav és hidrogén-fluorid elegyében oldódik. Alkálilúgok nem hatnak rá, de olvadékuk oxidáló anyag jelenlétében feloldja. Hidrogén-peroxidos KOH-oldatban is oldódik. Ammóniában hevítve nitriddé alakul. Vízgőzzel magas hőmérsékleten megfordíthatóan reagál: W + 2 H₂O ⇌ WO₂ + 2 H₂. Ezért ha az izzólámpában vízgőz marad, a volfrámszál oxidálódik, elvékonyodik és kiég.

Előfordulás

Ásványai közül a legfontosabb a scheelit (CaWO₄) és a volframit [(Fe, Mn)WO₄]. A Kongói Demokratikus Köztársaságban nagy mennyiségben található volfrám bányászatához kapcsolódó erőszakos cselekedetekért egyes civil szervezetek az elektronikai vállalatokat teszik felelőssé, amennyiben illegálisan, fekete piacról szerzik be a termékeik előállításához szükséges alapanyagok egy részét. Kínában, Tasmaniában és Portugáliában is bányásszák.

Előállítás

Az ércet először úsztatással dúsítják, és első lépésben nyers volfrám-trioxidot állítanak elő, majd tisztítás után tiszta hidrogénnel redukálják volfrámporrá. Ebből sajtolnak rudacskákat, amiből melegkovácsolással, izzó állapotban alakítják ki a huzallá húzható fémet. Az izzólámpákban használt spirált egy-kétszázad milliméter vastagságú szálból készítik. Megfelelő adalékok biztosítják, hogy izzás közben ne veszítse el kristályos jellegét.

Felhasználása

Egy izzólámpa izzószála

A legnagyobb mennyiségben nemesacél ötvözetek és volfrám-karbid (vidia) gyártására használják. Kevesebbet használnak izzólámpa-gyártásra – egy átlagos izzólámpa 8 milligramm volfrámot tartalmaz. A volfrámszálas izzólámpát az Egyesült Izzóban fejlesztették ki 1903-ban. Vegyületeit a szövetfestésben és a szilikátiparban használják. A volfrám az egyik legkeményebb és legmagasabb olvadáspontú fém. Felhasználása ennek megfelelő: izzólámpákban izzószál, laborban oltópálca, harckocsikban páncéllemez és páncéltörő lőszerben harci rész. A darts játékban használt legjobb minőségű nyilak (darts) szintén volfrámot tartalmaznak.

A volfrám sűrűsége megközelítőleg azonos az aranyéval, de értéke csak századrésze annak, ezért hamisítók néha felhasználják aranytömbök belsejének kitöltésére. Mivel az arany az ólomnál hétszer erősebben nyeli el a röntgensugarakat, az ilyen visszaélést átvilágítással nem lehet kiszűrni. A volfrámban és az aranyban viszont más sebességgel terjed az ultrahang, és a két fém mágneses térben is eltérően viselkedik. Megfelelő műszerrel így sérülés nélkül eldönthető, hogy valódi-e az aranytömb.

Források

• Volfrám. www.vilaglex.hu (Hozzáférés: 2015. január 4.)

További információk

• a magyar Wikipédia volfrámot tartalmazó vegyületeinek listája külső keresővel