Das Wolfram, Wolfram oder Wolfram ist ein schweres Übergangsmetall, dessen chemisches Symbol W ist. Es befindet sich in Periode 6 mit Gruppe 6 des Periodensystems und seine Ordnungszahl ist 74. Sein Name hat zwei etymologische Bedeutungen: Hartstein und Wolfsschaum; Das zweite ist, weil dieses Metall auch als Wolfram bekannt ist.
Es ist ein silbergraues Metall und obwohl es spröde ist, hat es eine große Härte, Dichte und hohe Schmelz- und Siedepunkte. Daher wurde es in all jenen Anwendungen verwendet, die hohe Temperaturen, Drücke oder mechanische Kräfte beinhalten, wie Bohrer, Projektile oder strahlungsemittierende Filamente..
Die bekannteste Verwendung für dieses Metall auf kultureller und populärer Ebene sind die Filamente von Glühbirnen. Wer sie manipuliert hat, wird erkennen, wie zerbrechlich sie sind; Sie bestehen jedoch nicht aus reinem Wolfram, das formbar und duktil ist. Darüber hinaus bietet es in metallischen Matrices wie Legierungen eine ausgezeichnete Beständigkeit und Härte.
Es zeichnet sich dadurch aus, dass es das Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt ist und auch dichter als Blei selbst ist und nur von anderen Metallen wie Osmium und Iridium übertroffen wird. Es ist auch das schwerste Metall, von dem bekannt ist, dass es eine biologische Rolle im Körper spielt..
Das Wolframatanion WO4zwei-, welches polymerisieren kann, um Cluster in einem sauren Medium zu bilden. Andererseits kann Wolfram intermetallische Verbindungen bilden oder mit Metallen oder anorganischen Salzen gesintert werden, so dass seine Feststoffe unterschiedliche Formen oder Konsistenzen annehmen..
Es ist nicht sehr häufig in der Erdkruste, mit nur 1,5 Gramm dieses Metalls pro Tonne. Da es sich um ein schweres Element handelt, ist sein Ursprung außerdem intergalaktisch. speziell von Supernova-Explosionen, die während ihrer Entstehung „Jets“ von Wolframatomen auf unseren Planeten geworfen haben müssen.
Artikelverzeichnis
Die Geschichte von Wolfram oder Wolfram hat zwei Gesichter wie ihre Namen: ein Schweizer und das andere Deutsche. In den 1600er Jahren arbeiteten Bergleute in Regionen, die derzeit von Deutschland und Österreich besetzt sind, an der Gewinnung von Kupfer und Zinn, um Bronzen herzustellen.
Bis dahin hatten die Bergleute einen Dorn im Auge: Es gab ein äußerst schwer zu schmelzendes Mineral; Mineral bestehend aus Wolframit, (Fe, Mn, Mg) WO4, die die Dose zurückhielt oder "verschlang", als wäre es ein Wolf.
Daher die Etymologie für dieses Element, "Wolf" für Wolf auf Spanisch, ein Wolf, der Zinn aß; und 'Widder' aus Schaum oder Creme, dessen Kristalle einem langen schwarzen Fell ähnelten. So entstand zu Ehren dieser ersten Beobachtungen der Name "Wolfram" oder "Wolfram".
1758 auf Schweizer Seite ein ähnliches Mineral, Scheelit, CaWO4, Es wurde "Tung Sten" genannt, was "harter Stein" bedeutet..
Beide Namen, Wolfram und Wolfram, werden häufig austauschbar verwendet, je nach Kultur. In Spanien zum Beispiel und in Westeuropa ist dieses Metall am besten als Wolfram bekannt. während auf dem amerikanischen Kontinent der Name Wolfram vorherrscht.
Damals war bekannt, dass es zwischen dem 17. und 18. Jahrhundert zwei Mineralien gab: Wolframit und Scheelit. Aber wer hat gesehen, dass ein Metall anders war als die anderen in ihnen? Sie konnten nur als Mineralien charakterisiert werden, und 1779 analysierte der irische Chemiker Peter Woulfe Wolfram sorgfältig und folgerte die Existenz von Wolfram..
Auch auf Schweizer Seite konnte Carl Wilhelm Scheele 1781 Wolfram als WO isolieren3;; und noch mehr erhielt er Wolframsäure (oder Wolframsäure), H.zweiWO4 und andere Verbindungen.
Dies reichte jedoch nicht aus, um an das reine Metall zu gelangen, da diese Säure reduziert werden musste; das heißt, es einem Prozess zu unterziehen, so dass es nicht mehr mit Sauerstoff verbunden ist und als Metall kristallisiert. Carl Wilhelm Scheele verfügte nicht über die geeigneten Öfen oder Methoden für diese chemische Reduktionsreaktion.
Hier kamen die spanischen Brüder d'Elhuyar, Fausto und Juan José, in der Stadt Bergara zum Einsatz, die beide Mineralien (Wolframit und Scheelit) mit Kohle reduzierten. Beide erhalten das Verdienst und die Ehre, Entdecker von metallischem Wolfram oder Wolfram (W) zu sein..
Wie andere Metalle bestimmen seine Verwendungen seine Geschichte. Zu den bekanntesten am Ende des 19. Jahrhunderts gehörten Stahl-Wolfram-Legierungen und Wolframfilamente als Ersatz für Kohlenstoff in elektrischen Glühbirnen. Man kann sagen, dass die ersten Glühbirnen, wie wir sie kennen, zwischen 1903 und 1904 vermarktet wurden.
Es ist ein glänzendes silbergraues Metall. Zerbrechlich, aber sehr hart (nicht zu verwechseln mit Zähigkeit). Wenn das Stück von hoher Reinheit ist, wird es formbar und hart, so viel oder mehr wie mehrere Stähle.
74.
183,85 g / mol.
3422ºC.
5930ºC.
19,3 g / ml.
52,31 kJ / mol.
774 kJ / mol.
24,27 kJ / mol.
7.5.
2,36 auf der Pauling-Skala.
139 Uhr
52,8 nΩ · m bei 20ºC.
Es kommt überwiegend in der Natur als fünf Isotope vor: 182W., 183W., 184W., 186W und 180W. Gemäß der Molmasse von 183 g / mol, die die Atommassen dieser Isotope (und der anderen dreißig Radioisotope) mittelt, hat jedes Wolfram- oder Wolframatom ungefähr einhundertzehn Neutronen (74 + 110 = 184)..
Es ist ein Metall, das aufgrund seiner dünnen WO-Schicht sehr korrosionsbeständig ist3 Es schützt es vor dem Angriff von Sauerstoff, Säure und Laugen. Sobald es gelöst und mit anderen Reagenzien ausgefällt ist, werden seine Salze erhalten, die Wolframate oder Wolframate genannt werden; in ihnen hat Wolfram normalerweise eine Oxidationsstufe von +6 (vorausgesetzt, es gibt Kationen W.6+).
Chemisch gesehen ist Wolfram ziemlich speziell, da seine Ionen dazu neigen, sich zu Heteropolysäuren oder Polyoxometallaten zu clustern. Was sind Sie? Sie sind Gruppen oder Cluster von Atomen, die zusammenkommen, um einen dreidimensionalen Körper zu definieren. Hauptsächlich eine mit einer kugelförmigen käfigartigen Struktur, in der sie ein anderes Atom „einschließen“.
Alles beginnt mit dem Wolframatanion WO4zwei-, welches in saurem Medium schnell protoniert (HWO4-) und bindet mit einem benachbarten Anion unter Bildung von [W.zweiODER7(OH)zwei]]zwei-;; und dies wiederum verbindet sich mit einem anderen [W.zweiODER7(OH)zwei]]zwei- das [W.4ODER12(OH)4]]4-. Also weiter, bis mehrere politische Statistiken in Lösung sind.
Paratungstates A und B, [W.7ODER24]]6- und H.zweiW.12ODER4210-, Sie sind jeweils eines der herausragendsten dieser Polyanionen.
Es kann schwierig sein, Ihre Lewis-Umrisse und -Strukturen zu erstellen. Im Prinzip reicht es jedoch aus, sie als Sätze von WO-Oktaedern zu visualisieren6 (oberes Bild).
Beachten Sie, dass diese gräulichen Oktaeder am Ende den Dekatungstat, einen Politungstat, definieren. Wenn es ein Heteroatom (zum Beispiel Phosphor) enthalten würde, wäre es ein Polyoxometallat.
Wolframatome definieren einen Kristall mit einer körperzentrierten kubischen Struktur (bcc, z körperzentriert kubisch). Diese kristalline Form ist als α-Phase bekannt; Die β-Phase ist zwar ebenfalls kubisch, aber etwas dichter. Beide Phasen oder kristalline Formen, α und β, können unter normalen Bedingungen im Gleichgewicht koexistieren.
Die kristallinen Körner der α-Phase sind isometrisch, während die der β-Phase Säulen ähneln. Unabhängig davon, wie der Kristall ist, wird er von den Metallbindungen bestimmt, die die W-Atome fest zusammenhalten. Andernfalls könnten die hohen Schmelz- und Siedepunkte oder die hohe Härte und Dichte von Wolfram nicht erklärt werden..
Wolframatome müssen irgendwie fest gebunden sein. Um eine Vermutung anzustellen, muss zunächst die Elektronenkonfiguration dieses Metalls beobachtet werden:
[Xe] 4f145 d46szwei
Die 5d-Orbitale sind sehr groß und unscharf, was bedeuten würde, dass zwischen zwei nahe gelegenen W-Atomen effektive Orbitalüberlappungen bestehen. Ebenso tragen die 6s-Orbitale zu den resultierenden Banden bei, jedoch in geringerem Maße. Während die 4f-Orbitale "tief im Hintergrund" sind und daher ihr Beitrag zur Metallbindung geringer ist.
Dies, die Größe der Atome und die kristallinen Körner sind die Variablen, die die Härte von Wolfram und seine Dichte bestimmen..
In Wolfram oder metallischem Wolfram haben die W-Atome eine Oxidationsstufe von Null (W.0). Zurück zur elektronischen Konfiguration: Die 5d- und 6s-Orbitale können von Elektronen "entleert" werden, je nachdem, ob sich W in Gesellschaft hochelektronegativer Atome wie Sauerstoff oder Fluor befindet..
Wenn die beiden 6s-Elektronen verloren gehen, hat Wolfram die Oxidationsstufe +2 (W.zwei+), wodurch sich sein Atom zusammenzieht.
Wenn es auch alle Elektronen in seinen 5d-Orbitalen verliert, wird seine Oxidationsstufe +6 (W.6+); Von hier aus kann es (theoretisch) nicht positiver werden, da die 4f-Orbitale, weil sie intern sind, große Energien benötigen würden, um ihre Elektronen zu entfernen. Das heißt, die positivste Oxidationsstufe ist +6, wobei das Wolfram noch kleiner ist.
Dieses Wolfram (VI) ist unter sauren Bedingungen oder in vielen sauerstoffhaltigen oder halogenierten Verbindungen sehr stabil. Andere mögliche und positive Oxidationsstufen sind: +1, +2, +3, +4, +5 und +6.
Wolfram kann auch Elektronen gewinnen, wenn es sich mit Atomen verbindet, die weniger elektronegativ sind als es. In diesem Fall werden seine Atome größer. Es kann maximal vier Elektronen gewinnen; das heißt, haben eine Oxidationsstufe von -4 (W.4-).
Es wurde bereits erwähnt, dass Wolfram in den Mineralien Wolframit und Scheelit enthalten ist. Je nach Verfahren werden daraus zwei Verbindungen erhalten: Wolframoxid, WO3, oder Ammoniumparatungstate (NH4)10(H.zweiW.12ODER42) · 4HzweiO (oder ATP). Beide können mit Kohlenstoff über 1050 ° C zu metallischem W reduziert werden.
Es ist wirtschaftlich nicht rentabel, Wolframbarren herzustellen, da sie viel Wärme (und Geld) benötigen würden, um sie zu schmelzen. Deshalb ist es bevorzugt, es in Pulverform herzustellen, um es sofort mit anderen Metallen zu behandeln, um Legierungen zu erhalten..
Erwähnenswert ist, dass China das Land mit der weltweit größten Wolframproduktion ist. Auf dem amerikanischen Kontinent, in Kanada, Bolivien und Brasilien stehen sie ebenfalls auf der Liste der größten Produzenten dieses Metalls.
Hier sind einige der bekannten Verwendungen für dieses Metall:
-Seine Salze wurden verwendet, um Baumwolle alter Theaterkleidung zu färben.
-In Kombination mit Stahl härtet es noch mehr aus und kann sogar mechanischen Schnitten bei hohen Geschwindigkeiten widerstehen.
-Gesinterte Wolframfilamente werden seit über hundert Jahren in Glühbirnen und Halogenlampen eingesetzt. Aufgrund seines hohen Schmelzpunktes diente es auch als Material für Kathodenstrahlröhren und für die Düsen von Raketentriebwerken..
-Ersetzt Blei bei der Herstellung von Projektilen und radioaktiven Schilden.
-Wolfram-Nanodrähte können in pH- und gasempfindlichen Nanogeräten verwendet werden.
-Wolframkatalysatoren wurden verwendet, um die Schwefelproduktion in der Ölindustrie zu bewältigen.
-Wolframcarbid ist die am weitesten verbreitete aller Verbindungen. Von der Verstärkung von Schneid- und Bohrwerkzeugen über die Herstellung von militärischen Rüstungsgegenständen bis hin zur Bearbeitung von Holz, Kunststoff und Keramik.
Da es sich um ein relativ seltenes Metall in der Erdkruste handelt, sind seine negativen Auswirkungen gering. In sauren Böden können Polyungstate die Enzyme, die Molybdatanionen verwenden, nicht beeinflussen. aber in Grundböden die WO4zwei- greift (positiv oder negativ) in die Stoffwechselprozesse von MoO ein4zwei- und Kupfer.
Pflanzen können zum Beispiel lösliche Wolframverbindungen absorbieren, und wenn ein Tier sie frisst und dann nach dem Verzehr seines Fleisches W-Atome in unseren Körper gelangen. Die meisten werden in Urin und Kot ausgestoßen, und es ist wenig bekannt, was mit dem Rest von ihnen passiert..
Studien an Tieren haben gezeigt, dass sie beim Einatmen hoher Konzentrationen von pulverisiertem Wolfram ähnliche Symptome wie Lungenkrebs entwickeln.
Bei Einnahme müsste ein erwachsener Mensch Tausende von Gallonen Wasser trinken, das mit Wolframsalzen angereichert ist, um eine merkliche Hemmung der Enzyme Cholinesterase und Phosphatase zu zeigen..
Im Allgemeinen ist Wolfram ein wenig toxisches Element, und daher gibt es nur wenige Umweltrisiken für Gesundheitsschäden..
Vermeiden Sie bei metallischem Wolfram das Einatmen des Staubes. und wenn die Probe fest ist, sollte bedacht werden, dass sie sehr dicht ist und physische Schäden verursachen kann, wenn sie herunterfällt oder auf andere Oberflächen trifft.
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