Wolfram

Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 7474 Protonen
74 Elektronen
6. Periode6 besetzte Elektronenschale
VI. Nebengruppe6 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im GrundzustandXe 6s24f1 45d4
Elektronegativität1,7
Ionisierungsenergie in eV7,98
häufigste OxidationszahlenVI; IV
Atommasse des Elements in u

183,85

Atomradius in 10- 1 0m1,37
Ionenradius in 10- 1 0m0,62 (+6); 0,68 (+4)
Aggregatzustand im Normalzustandfest

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild bei 25 °C19,3
Härte nach Mohs und nach Brinell

4,5 - 8;196... 245 ·107

Schallgeschwindigkeit in Bild5174
Schmelztemperatur in °C3410
spezifische Schmelzwärme in Bild191,47
Siedetemperatur in °C5630
spezifische Verdampfungswärme in Bild4346,71
Standardentropie S0 in Bild33
Wärmeleitfähigkeit in Bild (bei 27 °C)174
spezifische Wärmekapazität in Bild0,142
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild 
spez. elektrischer Widerstand in Bild0,045
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
0,0064

Die Glühwendel von Glühlampen sind aus Wolfram.

Isotope des Elements

Wolfram kommt in der Natur in Form eines Gemischs aus fünf stabilen Isotopen vor. Daneben sind noch 28 radioaktive Isotope künstlich erzeugt worden, von denen nur zwei Beispiele in der Tabelle aufgeführt worden sind.

Ordnungszahl ZMassenzahl AAtommasse in uHäufigkeit
in %
Art der Strahlung
und Energie in MeV
Halbwertszeit
74180179,9470,14%  
 182181,94826,3%  
 183182,95014,3%  
 184183,95130,7%  
 185184,953künstlichβ Bild: 0,474 d
 186185,95428,6%  
 187186,957künstlichβ Bild: 0,624 h

Weitere Eigenschaften

Wolfram ist ein Nebengruppenelement und wie alle Nebengruppenelemente ein Metall. Wolfram hat den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle (3 410 °C). Die Siedetemperatur liegt bei 5 930 °C. Das Metall ist außerordentlich hart. Es ist zwar unedel, zeigt sich aber gegenüber Luft und Wasser bei Zimmertemperatur beständig, denn es ist passiviert, d. h. es besitzt auf seiner Oberfläche eine stabile, passive Oxidschicht. Nur mit dem Halogen Fluor reagiert Wolfram bereits bei Zimmertemperatur, mit allen anderen Halogenen erst nach Erhitzen. Nur bei starkem Erhitzen reagiert das Metall mit Sauerstoff zu verschiedenen Oxiden.

Entdeckung

1781 entdeckte der Schwede C. W. SCHEELE das Element Wolfram in Wolframsäure. Nach ihm sind auch die mineralischen Erze Scheelit und Scheelbleierz benannt. Er fand die Wolframsäure in einer Gesteinsart, die in Schweden als «Tungsten» - schwerer Stein - bezeichnet wird. Davon leiten sich die Bezeichnungen Tungstit und Tungstein ab. Das deutsche «Wolfram» stammt von den sächsischen Bergleuten, die im Mittelalter die verschiedensten Erze im Erzgebirge abbauten. Das gefundene Wolframerz wurde zu der Zeit als Abraum betrachtet und bekam den Namen «Geifer von Wölfen» oder auch «Wolf-Rahm».

Vorkommen/Herstellung

Wolfram gehört zu den eher seltenen Elementen auf der Erde. Als reines Element kommt das Metall nicht vor, nur in Form von Verbindungen. Wolframhaltige Erze sind Wolframit bzw. Wolframat (ein Gemisch aus verschiedenen Verbindungen der Elemente Mangan, Eisen, Wolfram und Sauerstoff), Stolzit bzw. Scheelbleierz (eine Verbindung aus Blei- und Wolframat-Ionen - PbWO4), Wolframocker bzw. Tungstit (eine Verbindung von Wolfram(VI)-oxid und Kristallwasser), Tungstein bzw. Scheelit oder Scheelspat (eine Verbindung aus Calciumwolframat - CaWO4). Ein Großteil der Wolframerze findet sich in China. Der Rest verteilt sich vor allem auf Kanada, die USA, Russland und Australien. Im Meer gibt es nur geringe Mengen an Wolfram-Ionen. Heute wird Wolfram aus den Erzen Wolframit oder Scheelit gewonnen. Die Stoffe werden mit Zusatz von Soda bei 800 °C geschmolzen, sodass sich Natrium-Wolframat bildet. Danach wird dieses zu Calcium-Wolframat umgewandelt, mit Salzsäure versetzt und danach geglüht. Es entsteht Wolfram(VI)-oxid. Dieses wird zuletzt mit Wasserstoff bei einer Temperatur von 1 200 °C reduziert. Für Wolfram-Glühfäden in Glühlampen muss das metallische Wolframpulver bei 2 500 °C zu Fäden gesintert werden.

Verwendung

Das Metall wird für die Erzeugung von «Ferrowolfram», einer Legierung, aus der Spezialstahl besteht, benötigt. Legierungen mit Wolfram sind außerordentlich hart und hitzebeständig. Wolfram setzt man aufgrund seiner hohen Schmelztemperatur als Glühdraht in Glühlampen ein. Ebenso wird das Metall in Hochtemperaturöfen als Heizleiter genutzt und in der Raumfahrt zur Herstellung von Hitzeschildern und Raketendüsen verwendet.

Wichtige Verbindungen

- Wolframcarbide (Verbindungen des Wolframs mit Kohlenstoff - W2C und WC-
   Anodenmaterial in Brennstoffzellen)
- «WIDIA»-Bohrer und Schneidwerkzeuge sind extrem hart. Der Begriff leitet sich
   davon ab, dass diese Werkzeuge so hart wie Diamant sein sollen.
- Wolframocker (gelbes Pigment für Keramik)

Bau

Wolfram kristallisiert in einem kubisch-raumzentrierten Metallgitter.

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