Wolfram
Wolfram ist ein hartes, glänzendes, hochschmelzendes Metall der 6. Nebengruppe. Das Metall wird auch von oxidierenden Säuren nur langsam angegriffen.Die wichtigsten Verbindungen leiten sich von den Oxidationsstufen +IV und +VI ab. Das Metall wird durch Reduktion von WO3 mit Wasserstoff gewonnen. Die hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen ermöglicht den Einsatz als Lampenglühdraht oder Heizleiter.
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
| Ordnungszahl: 74 | 74 Protonen 74 Elektronen |
| 6. Periode | 6 besetzte Elektronenschale |
| VI. Nebengruppe | 6 Außenelektronen |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | Xe 6s24f1 45d4 |
| Elektronegativität | 1,7 |
| Ionisierungsenergie in eV | 7,98 |
| häufigste Oxidationszahlen | VI; IV |
| Atommasse des Elements in u | 183,85 |
| Atomradius in 10- 1 0m | 1,37 |
| Ionenradius in 10- 1 0m | 0,62 (+6); 0,68 (+4) |
| Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  bei 25 °C | 19,3 |
| Härte nach Mohs und nach Brinell | 4,5 - 8;196... 245 ·107 |
Schallgeschwindigkeit in  | 5174 |
| Schmelztemperatur in °C | 3410 |
spezifische Schmelzwärme in  | 191,47 |
| Siedetemperatur in °C | 5630 |
| spezifische Verdampfungswärme in | 4346,71 |
Standardentropie S0 in  | 33 |
Wärmeleitfähigkeit in  (bei 27 °C) | 174 |
spezifische Wärmekapazität in  | 0,142 |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3  | |
spez. elektrischer Widerstand in  | 0,045 |
| 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 Z | Massenzahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % | Art der Strahlung und Energie in MeV | Halbwertszeit |
| 74 | 180 | 179,947 | 0,14% | ||
| 182 | 181,948 | 26,3% | |||
| 183 | 182,950 | 14,3% | |||
| 184 | 183,951 | 30,7% | |||
| 185 | 184,953 | künstlich | β  : 0,4 | 74 d | |
| 186 | 185,954 | 28,6% | |||
| 187 | 186,957 | künstlich | β : 0,6 | 24 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.
