Volfrám

Volfrám (nesprávne alebo zastarano [a po česky]: wolfram[1][2], nesprávne: wolfrám [3]; lat. wolframium) je chemický prvok s chemickou značkou W a protónovým číslom 74. V prírode bol objavený iba v chemických zlúčeninách. Ako nový prvok bol identifikovaný v roku 1781 a ako kov bol izolovaný v roku 1783. Hlavnými rudami, v ktorých sa nachádza sú volframit a scheelit. Ako čistý prvok je známy svojou robustnosťou, a predovšetkým tým, že jeho teplota topenia je najvyššia zo všetkých prvkov (okrem uhlíka).[4] Je známy tiež svojou hustotou, ktorá je 19,3-krát vyššia ako hustota vody, čím je porovnateľný s uránom alebo zlatom, pričom je 1,7-krát hustejší ako olovo.[5] Volfrám s malým množstvom nečistôt je často krehký[6] a tvrdý, kvôli čomu sa ťažko obrába. Ale veľmi čistý volfrám je rovnako tvrdý, je viac ťažný a je ho možné rezať s pílou na kov z tvrdej ocele.[7]

Volfrám
(wolframium)
tantal ← volfrám → rénium
Mo
↑
W
↓
Sg
74
Periodická tabuľka
6. perióda, 6. skupina, blok d
prechodné prvky, kovy
Vzhľad
šedobiely kov
Atómové vlastnosti
Atómová hmotnosť 183,84 g·mol−1
Elektrónová konfigurácia [Xe] 4f14 5d4 6s2
Atómový polomer 139 pm
Kovalentný polomer 162 pm
Kovový polomer 141 pm
Iónový polomer
pre: W6+		 62 pm
Chemické vlastnosti
Elektronegativita 2,36 (podľa Paulinga)
Ionizačná energia(e) 1: 770 kJ.mol−1
2: 1 700 kJ.mol−1
Oxidačné číslo(a) II, III, IV, V, VI
Fyzikálne vlastnosti (za norm. podmienok)
Skupenstvo pevné
Hustota 19,25 kg·dm−3
Hustota kvapaliny
(pri 3 695 K)		 17,6 kg·dm−3
Teplota topenia 3 695 K (3 421,85 °C)
Teplota varu 5 828 K (5 554,85 °C)
Sk. teplo topenia 35,3 kJ·mol−1
Sk. teplo varu 806,7 kJ·mol−1
Tepelná kapacita 24,27 J·mol−1·K−1
Tlak pary
p(Pa) 1101001 k10 k100 k
pri T(K) 3 4773 7734 1374 5795 1275 823
Iné
Kryštálová sústava kubická, priestorovo centrovaná
Magnetizmus paramagnetický
Elektrický odpor 52,8 nΩ·m
Tep. vodivosť 173 W·m−1·K−1
Tep. rozťažnosť 4,5 µm·m−1·K−1
Youngov modul 411 GPa
Pružnosť v šmyku 161 GPa
Objemová pružnosť 310 GPa
Poissonovo č. 0,28
Tvrdosť (Mohs) 7,5
Tvrdosť (Brinell) 2 570 MPa
Reg. číslo CAS 7440-33-7
Izotop(y) (vybrané)
Izotop Výskyt t1/2 Rr Er (MeV) Pr
 180W 0,12 % 1,8x1018 r. α 2,516 176Hf
 181W synt. 121,2 d. ε 0,188 181Ta
182W 26,50 % stabilný s 108 neutrónmi
183W 14,31 % stabilný s 109 neutrónmi
184W 30,64 % stabilný s 110 neutrónmi
 185W synt. 75,1 d. β− 0,433 185Re
186W 28,43 % stabilný s 112 neutrónmi
 Commons ponúka multimediálny obsah na tému volfrám.
 Chemický portál

Mnohé zliatiny volfrámu majú rôzne použitie, najznámejšie je však použitie ako vlákno v žiarovkách, röntgene, elektródach pri zváraní TIG a v superzliatinách. Vďaka tvrdosti a vysokej hustote sa používa v armáde v prierazných projektiloch. Zlúčeniny volfrámu sa tiež používajú ako priemyselné katalyzátory.

Volfrám patrí medzi prechodné prvky, reaguje s molybdénom a meďou a je mierne toxický pre živé organizmy.[8][9]

Dôležité charakteristiky

Čistý volfrám je oceľovo sivý až biely tvrdý kov. Tento prvok má najvyššiu teplotu tavenia 3 422 °C (6 192 °F), najnižší tlak v plynnom skupenstve a navyššiu silu v ťahu pri teplotách nad 1 650 °C (3 000 °F) zo všetkých kovov. Takmer vôbec nekoroduje, poškodený môže byť iba v malej miere minerálnymi kyselinami. Volfrám si vytvára ochrannú vrstvu z oxidu, pri vystavení na vzduchu môže pri vysokých teplotách zoxidovať celý. V zliatine s oceľou významne zvyšuje jej tvrdosť.

Použitie

Volfrám je kov so širokou škálou použitia. Najpoužívanejší je karbid volfrámu (W2C, WC) v cementovaných karbidoch. Cementované karbidy sú materiály odolné voči opotrebeniu používané v hutníctve a ako konštrukčný materiál. Volfrám je široko využívaný v žiarovkách ako vlákno alebo elektródy vo vákuových trubiciach, pre jeho schopnosť vytvoriť veľmi tenké drôty a jeho vysokú teplotu tavenia. Iné použitie:

  • Vysoká teplota tavenia robí z volfrámu materiál vhodný do vesmíru a pre použitie pri veľmi vysokej teplote napr. elektroniku, vykurovanie a pri zváraní.
  • Tvrdosť a hustota robí tento kov ideálny pre tvorenie zliatín s inými tvrdými kovmi, ktoré su používané v armáde, odvod tepla, alebo ako závažia.
  • Ocele pre nástroje sú často zlievané s volfrámom (obsah volfrámu môže byť až 18%).
  • Zliatiny s volfrámom sú používané v lopatkách turbín, nástrojovej oceli, a pre súčiastky a poťahy odolné voči opotrebeniu.
  • Kompozity sú používané ako náhrada pre olovo v nábojoch.
  • Chemické zlúčeniny volfrámu sa požívajú v katalyzátoroch, anorganických farbivách a disulfid volfrámu ako vysokotepelný lubrikant, ktorý je stály až pri 500 °C (930 °F).
  • Keďže jeho tepelná rozťažnosť je podobná ako pri borosilikátovom skle, je používaný pre zátavy skla s kovom.

Ostatné: Oxidy sú používané v galzpre na keramiku a zlúčeniny volfrámu s kalciom alebo s horčíkom sú široko využívané v fluorescenčnom osvetlení. Kryštály sú používané v scintilačných detektoroch v jadrovej fyzike a v jadrovej medicíne, ale aj v elektrických peciach. Soli obsahujúce volfrám sú využívane v chemickom priemysle. Volfrámove „bronzy“ (nazýva sa tak kvôli farbe oxidu volfrámu) sú spolu s inými zložkami používané vo farbách. Karbidy volfrámu sa v poslednej dobe používaju v klenotníctve pre jeho schopnosť udržať si lesk aj po dlhšiu dobu na rozdiel od iných leštených kovov.

História
Volfrámový prášok

Volfrám bol po prvýkrát predpokladaný Petrom Wolulfenom v roku 1779, ktorý po preskúmaní volframitu vyvodil, že musí obsahovať novú chemickú zlúčeninu. V roku 1781 Carl Wilhelm Scheele zistil, že nová kyselina môže byť vyrobená z volframitu. Scheele a Torbern Bergman predpokladali, že by mohli byť schopní získať nový kov redukovaním tejto kyseliny. V Španielsku roku 1783 bol volfrám úspešne izolovaný redukciou z kyseliny použitím uhlia. José a Fausto Elhuyar sú považovaní za objaviteľov tohto prvku.

V druhej svetovej vojne hral volfrám veľkú rolu v politickom pozadí vojny. Na Portugalsko, ako hlavný zdroj volfrámu pre Európu, bol vyvíjaný veľký tlak z obidvoch strán pre jeho zdroje volfrámovej rudy. Odolnosť voči veľkým teplotám ako aj veľká pevnosť jeho zliatín urobila tento kov veľmi dôležitý pre zbrojársky priemysel, používal sa ako jadro protipancierových striel.

Výskyt

Volfrám sa nachádza v mineráloch:

Celosvetovo významné zásoby týchto minerálov sú v Bolívií, Kalifornii, Číne, Colorade, Portugalsku, Rusku, a v Južnej Kórei (spolu s Čínou predstavujú približne 75% svetových zásob). V Európe sú ďalšie menšie zásoby v Rakúsku, Francúzsku a Spojenom kráľovstve. Ako druhotná surovina sa používa šrot volfrámu vo forme triesok, pilín a prachu z brúsenia a šrot ťažkých kovov. Komerčne je tento kov vyrábaný redukovaním oxidu volfrámu s vodíkom alebo uhlíkom.

Zlúčeniny

Najbežnejším oxidačným stavom v ktorom sa volfrám vyskytuje je volfrám +6, ale existujú aj iné stavy od +2 do +6. Volfrám je typicky zlúčený s kyslíkom a vytvára tak WO3, ktorý sa rozpúšta v bázických roztokoch a tým vytvára, ióny volfrámu, WO42−.

Referencie
  1. https://tvv-journal.upol.cz/pdfs/tvv/2015/01/19.pdf strana 320
  2. wolfram. In: Slovenský náučný slovník. Ed. Pavel Bujnák. Zväzok III N – Ž. Bratislava; Praha : Litevna, literárne a vedecké nakladateľstvo Vojtech Tilkovský, 1932. 348 s.
  3. https://books.google.sk/books?id=LKpeAAAAIAAJ&q=%22wolfr%C3%A1m%22&dq=%22wolfr%C3%A1m%22&hl=sk&sa=X&ved=0ahUKEwiQ7I7rnNTVAhXQbZoKHYfjClwQ6AEITDAG
  4. GREENWOOD, Norman Neill; EARNSHAW, Alan. Chemie prvků II. Preklad František Jursík a kol. Vyd. 1. Praha : Informatorium, 1993. ISBN 80-85427-38-9. S. 1240.
  5. DAINTITH, John. Facts on File Dictionary of Chemistry. New York : Checkmark Books, 2005. (4th.) ISBN 0-8160-5649-8.
  6. LASSNER, Erik, Schubert, Wolf-Dieter Tungsten: properties, chemistry, technology of the element, alloys, and chemical compounds. [s.l.] : Springer, 1999. Dostupné online. ISBN 978-0-306-45053-2. Kapitola low temperature brittleness, s. 20 – 21.
  7. STWERTKA, Albert. A Guide to the elements. New York : Oxford University Press, 2002. (2nd.) ISBN 0-19-515026-0.
  8. McMaster, J. and Enemark, John H. The active sites of molybdenum- and tungsten-containing enzymes. Current Opinion in Chemical Biology, 1998, roč. 2, s. 201 – 207. DOI: 10.1016/S1367-5931(98)80061-6. PMID 9667924.
  9. Hille, Russ. Molybdenum and tungsten in biology. Trends in Biochemical Sciences, 2002, roč. 27, s. 360 – 367. DOI: 10.1016/S0968-0004(02)02107-2. PMID 12114025.

Iné projekty
  • Commons ponúka multimediálne súbory na tému volfrám
  • Wikislovník ponúka heslo volfrám

Externé odkazy
Periodická tabuľka chemických prvkov
H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc   Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y   Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og


Alkalické kovy Kovy alk. zemín Lantanoidy Aktinoidy Prechodné prvky Kovy Polokovy Nekovy Halogény Vzácne plyny
 
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.