Wolfraam

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
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.
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 weerstandΩ·cm) 5,4
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1) 170
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt,
tenzij anders aangegeven
Portaal  Portaalicoon   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[bewerken]

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[bewerken]

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.
  • 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 ioniserende 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.
  • Wolfraam heeft op drie decimalen dezelfde dichtheid als Goud (Goud is 19320 kg/m³) maar is 400 keer goedkoper. Daarom is het geschikt om goudstaven te vervalsen door de binnenkant met wolfraam te vullen.

Winning[bewerken]

Wolfraammijnen zijn vaak kleine ondergrondse mijnen. Er bestaan echter ook open mijnen. Het gesteente waarin wolfraam voorkomt wordt eerst in kleinere stukken geblazen met behulp van springstof. Deze grote blokken worden daarna vermalen tot kleinere stukken. Wolfraam wordt uitsluitend gewonnen uit twee ertsen, namelijk wolframiet en scheeliet. Om wolfraam uit wolframiet te winnen, worden gravitationele extractiemethodes zoals spiralen, kegels en tafels gebruikt, vaak in combinatie met magnetische extractiemethoden. Om wolfraam uit scheeliet te verkrijgen wordt vaak gebruikgemaakt van schuimflotatie. Bij deze methode wordt vaak gebruikgemaakt van de alkali.

Bij deze methodes wordt echter nog geen pure wolfraam, maar wolfraamoxide geëxtraheerd. De wolfraamoxide wordt vervolgens tot 550-850°C verhit in stromend waterstof. Wolfraamoxide en waterstof reageren bij die temperatuur tot pure wolfraam en water. De chemische reactievergelijking voor het proces is als volgt:

WO3 + 3 H2 → W + 3 H2O.

De laatste stap in het proces is de scheiding van wolfraam en water.

Opmerkelijke eigenschappen[bewerken]

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[bewerken]

De meest voorkomende wolfraam bevattende mineralen zijn wolframiet, scheeliet, ferberiet en huebneriet. Grote hoeveelheden hiervan worden aangetroffen in China (75% van de wereldproductie), Canada, 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[bewerken]

Nuvola single chevron right.svg 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[bewerken]

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

Externe links[bewerken]

Zoek dit woord op in WikiWoordenboek