Wolfraam

Wolfraam / Wolframium
Periodiek systeem 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 * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo ↓ * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Staven wolfraam (zuiverheid: 99,98 % = 3N8) met opgedampte kristallen, gedeeltelijk voorzien van door oxidatie veroorzaakte aanloopkleuren. Ernaast een blokje zeer zuiver wolfraam (99,999 % = 5N) ter grootte van 1 cm3.
Algemeen
Naam	Wolfraam / Wolframium
Symbool	W
Atoomnummer	74
Groep	Chroomgroep
Periode	Periode 6
Blok	D blok
Reeks	Overgangsmetalen
Kleur	Grijswit
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u)	183,84
Elektronenconfiguratie	[Xe]4f14 5d4 6s2
Oxidatietoestanden	+6
Elektronegativiteit (Pauling)	2,36
Atoomstraal (pm)	139
1e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	770
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m−3)	19300
Hardheid (Mohs)	7,5
Smeltpunt (K)	3695
Kookpunt (K)	5828
Aggregatietoestand	Vast
Smeltwarmte (kJ·mol−1)	35,4
Verdampingswarmte (kJ·mol−1)	824,0
Kristalstructuur	k.r.g. (bij kamertemperatuur)
Molair volume (m3·mol−1)	9,53 · 10-6
Geluidssnelheid (m·s−1)	5174
Specifieke warmte (J·kg−1·K−1)	130
Elektrische weerstand (μΩ·cm)	5,4
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1)	170
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt, tenzij anders aangegeven
Portaal    Scheikunde

Gebruik van wolfraam als gloeidraad in een halogeenlamp

Wolfraam is een scheikundig element met symbool W en atoomnummer 74. Het is een grijswit overgangsmetaal.

In het Engels en in veel romaanse talen heet het metaal tungsten. Men komt dit woord wel eens in slechte vertalingen tegen. Tungsten is Zweeds voor zware steen. De naam wolfraam komt van Wolf en Rahm (room, oude benaming voor schuim), een Duitse vertaling van het Latijnse lupi spuma, omdat het een vretend schuim vormt bij de tinbereiding.

Ontdekking

Het bestaan van wolfraam werd in 1779 voor het eerst verondersteld door de Engelse alchemist Peter Woulfe na het onderzoeken van het mineraal wolframiet. Een aantal jaar later waren de Spaanse chemici José Elhuyar en Fausto Elhuyar in staat om wolfraam uit wolframiet te isoleren door het te reduceren met koolstof.

Toepassingen

De bekendste industriële toepassing van wolfraam is het gloeidraadje in gloeilampen. Het extreem hoge smeltpunt (hoogste van alle elementen na koolstof, namelijk 3422°C) maakt het hiervoor zeer geschikt. Andere toepassingen van wolfraam zijn:

• In staallegeringen wordt wolfraam gebruikt om het materiaal harder en hittebestendiger te maken. Bij temperaturen boven de 2000°C blijft het de hardheid behouden, waardoor het zeer geschikt is als pantserstaal en omhulsel voor kogels en granaten.
• Als katalysator in de olie-industrie. Nikkelwolfraamsulfide verwijdert zwavel en stikstof uit aardoliefracties, en hydrogeneert onverzadigde verbindingen bij het hydrokraken van olie.
• In de sport wordt het gebruikt voor de vervaardiging van darts in combinatie met nikkel en koper in een verhouding van maximaal 80% wolfraam, 3% nikkel en een rest van koper.
• Doordat wolfraam dezelfde uitzettingscoëfficiënt heeft als glas kan het gebruikt worden in gewapend glas.
• Legeringen van wolfraam met zirkonium, niobium, tantaal of hafnium zijn zeer hittebestendig en worden daarom gebruikt in uitlaatpijpen van raketten en straalmotoren.
• Wolfraam wordt in verschillende legeringen als elektrode bij TIG-lassen gebruikt. Vanwege het hoge smeltpunt is wolfraam uitermate geschikt. Afhankelijk van de stroomsoort, gelijkstroom of wisselstroom, worden verschillende legeringen gebruikt.
  • gelijkstroom: wolfraam + 1%-3% thorium. Elektrodes met lanthaanoxide (ca. 1,5%) zijn een goed alternatief.
  • wisselstroom: 100% wolfraam of wolfraam + 0,8% zirkonium.
  • In nieuwere types elektrodes worden ook lanthaan(III)oxide, yttriumoxide en cerium(III)oxide toegevoegd.
• Wolfraamcarbide (WC en W₂C) dat, met kobalt als bindmiddel, bekend is onder de naam hardmetaal, is een zeer hard materiaal dat gebruikt wordt in boor- en snijgereedschap, zoals frezen voor hout en metaalbewerking en tandartsboren. Het wordt ook gebruikt voor de bal in een balpen.
• Wolfraam en legeringen daarvan (zoals WNiFe, WNiMoFe of WNiCu), worden toegepast bij de afscherming van radioactieve straling, zoals in collimatoren. Vanwege de hoge dichtheid worden dergelijke legeringen ook toegepast als balansgewicht in vliegwielen van motoren, en om propellers en scheepsroeren uit te balanceren. Door de toevoeging van nikkel en ijzer of koper wordt het materiaal beter verspaanbaar.

Opmerkelijke eigenschappen

Wolfraam heeft van alle metalen het hoogste smeltpunt (3695 K) en is goed bestand tegen corrosie. Alleen sommige minerale zuren zijn in staat het metaal aan te tasten. Bij blootstelling aan de lucht vormt het een beschermende oxidelaag. In legeringen kan toevoeging van een kleine hoeveelheid wolfraam de hardheid sterk doen toenemen. Wolfraam heeft ook een zeer hoog atoomnummer waardoor het geschikt is als anodemateriaal in een röntgenbuis.

Verschijning

De meest voorkomende wolfraam bevattende mineralen zijn wolframiet, scheeliet, ferberiet en huebneriet. Grote hoeveelheden hiervan worden aangetroffen in China (75% van de wereldproductie), Bolivia, het westen van de Verenigde Staten, Oostenrijk, Portugal, Rusland en Zuid-Korea. Op commerciële basis wordt wolfraam gewonnen door het oxide te reduceren met waterstof of koolstof.

Isotopen

Zie Isotopen van wolfraam voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Stabielste isotopen
Iso	RA (%)	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
180W	0,120	1,8·1018 j	α	2,516	176Hf
181W	syn	121,2 d	EV	0,188	181Ta
182W	26,498	stabiel met 108 neutronen
183W	14,314	stabiel met 109 neutronen
184W	30,642	stabiel met 110 neutronen
185W	syn	75,1 d	β-	0,433	185Re
186W	28,426	stabiel met 112 neutronen

In de natuur komen vier stabiele isotopen en één radioactieve isotoop voor met een extreem lange halveringstijd zodat ze als stabiel kunnen worden beschouwd. Daarnaast zijn er nog een 25-tal minder stabiele isotopen bekend.

Toxicologie en veiligheid

Wolfraam is een volkomen veilig metaal. Er zijn geen speciale voorzorg- en veiligheidsmaatregelen bij het gebruik en verwerken van wolfraam noodzakelijk.

Externe links

• Lenntech over: Wolfraam
• (en) EnvironmentalChemistry.com over: Wolfraam
• (en) WebElements.com over: Wolfraam

Mediabestanden

Zie de categorie Tungsten van Wikimedia Commons voor meer mediabestanden.

WikiWoordenboek