Wolfram (W) – grunnstoff nummer 74

Wolfram er grunnstoff 74 og har det høyeste smeltepunktet blant rene metaller i Ifingos datasett. W(VI)-kjemi, wolframkarbid og den sterke metallbindingen gjør grunnstoffet viktig i skjæreverktøy, varme komponenter og katalytiske materialer.

Fakta om wolfram

• Symbol: W
• Atomnummer: 74
• Atommasse: 183,841 u
• Gruppe: 6
• Periode: 6
• Blokk: d-blokk
• Kategori: overgangsmetall
• Tilstand ved romtemperatur: Fast stoff
• Smeltepunkt: 3421,9 °C
• Kokepunkt: 5929,9 °C
• Elektronkonfigurasjon: [Xe] 4f14 5d4 6s2
• Elektronegativitet: 2,36

Datastatus

Siden skiller W(VI)-kjemi i oksider og halogenider fra metallisk wolfram og wolframkarbid som høytemperaturmaterialer.

Faglig sikkerhet: WF₆ og høytemperaturprosesser omtales kun teoretisk; de er ikke forslag til praktisk laboratoriearbeid.

Elektronkonfigurasjon

Wolfram: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s². Dette er elektronkonfigurasjonen for det nøytrale atomet.

Oksidasjonstall

• +6 – viktig i WO₃, WO₄²⁻ og WF₆
• lavere oksidasjonstall – forekommer i overgangsmetallkjemien

Reaksjoner og modeller

• 2 W + 3 O₂ → 2 WO₃ – Wolfram oksideres fra 0 til +6.
• WO₃ + 2 OH⁻ → WO₄²⁻ + H₂O – WO₃ kan reagere med base og danne wolframat, der W fortsatt er +6.
• W + 3 F₂ → WF₆ – W går fra 0 til +6. WF₆ er en flyktig wolfram(VI)-forbindelse brukt i enkelte avsetningsprosesser.

Wolfram skiller fysisk varmebestandighet fra kjemisk oksidasjon

Fra atom til egenskap

Metallet kan tåle ekstrem varme før det smelter, men i oksiderende atmosfære kan overflaten likevel reagere og danne WO₃. Høyt smeltepunkt er ikke det samme som total kjemisk inerthet.

Videre sammenheng

WC viser at en forbindelse kan være hardere og mer slitesterk enn metallet alene. Binding og mikrostruktur i karbidet gir andre egenskaper enn metallisk W.

Wolfram under molybden i gruppe 6

Felles mønster

Mo og W har +6 som viktig oksidasjonstall og danner MoO₃/WO₃ og molybdat/wolframat.

Hvorfor egenskapene endres

W har enda høyere smeltepunkt og større tetthet. De tyngre 5d-elektronene gir sterke bindinger og betydelige relativistiske effekter.

Det høyeste metallsmeltepunktet betyr ikke at wolfram «aldri kan brenne».

I tilstrekkelig varm oksiderende atmosfære reagerer W med O₂ og danner WO₃. Smelting og kjemisk oksidasjon er forskjellige prosesser med ulike energibetingelser.

Slik bygger du et presist fagsvar

Bestem først W = +6 i WO₃. Hvis du skal forklare varmebestandighet, bruk sterk metallbinding og høy kohesjonsenergi. Hvis du skal forklare hardmetall, skill WC fra metallisk W og trekk inn krystallstruktur og komposittmikrostruktur.

Fra elektronkonfigurasjon til observerbar egenskap

Wolfram er lett å forstå hvis du skiller tre strukturer: metallisk W gir ekstremt høyt smeltepunkt, WO₃ gir W(VI)-oksidkjemi, og WC gir hardmetallfunksjon. Samme atom bidrar på forskjellige måter fordi bindingstypen og krystallstrukturen endres.

Wolfram i Kjemi 2

Wolfram passer i faststoffkjemi, katalyse, høytemperaturmaterialer og elektrokrome oksider.

Oppgaver

1. Bestem W i WO₃.
   Løsningsidé: Tre O gir −6, så W er +6.
2. Hva er W i WO₄²⁻?
   Løsningsidé: Fire O gir −8 og ionet er −2, derfor er W +6.
3. Hvorfor er WC svært hardt?
   Løsningsidé: Sterke bindinger i karbidstrukturen og egnet mikrostruktur gir høy hardhet og slitestyrke.