Fysiske egenskaper

I sin rå form er wolfram et hardt stålgrått metall som ofte er sprøtt og vanskelig å jobbe med. Hvis det gjøres veldig rent, beholder wolfram hardheten (som overstiger hardheten til mange stål), og blir formbar nok til at den lett kan bearbeides. Den bearbeides ved å smi, trekke eller ekstrudere. Tungsten-objekter dannes også ofte ved sintring. Av alle metaller i ren form har wolfram det høyeste smeltepunktet (3422 grader, 6192 grader F), laveste damptrykk (ved temperaturer over 1650 grader, 3000 grader F) og det høyeste strekkfasthet.[13] Selv om karbon forblir fast ved høyere temperaturer enn wolfram, sublimerer karbon, snarere enn smelter, så wolfram anses å ha et høyere smeltepunkt. Wolfram har den laveste termiske utvidelseskoeffisienten av noe rent metall. Den lave termiske ekspansjonen og det høye smeltepunktet og strekkstyrken til wolfram stammer fra sterke kovalente bindinger dannet mellom wolframatomer av 5d-elektronene. Legering av små mengder wolfram med stål øker dens seighet betraktelig.[6] Wolfram finnes i to store krystallinske former: og . Førstnevnte har en kroppssentrert kubisk struktur og er den mer stabile formen. Strukturen til fasen kalles A15 kubikk; den er metastabil, men kan sameksistere med fasen ved omgivelsesforhold på grunn av ikke-likevektssyntese eller stabilisering av urenheter. I motsetning til fasen som krystalliserer i isometriske korn, viser formen en søyleformet vane. Fasen har en tredjedel av den elektriske resistiviteten og en mye lavere superledende overgangstemperatur TC i forhold til fasen: ca. 0,015 K mot 1–4 K; blanding av de to fasene gjør det mulig å oppnå mellomliggende TC-verdier. TC-verdien kan også økes ved å legere wolfram med et annet metall (f.eks. 7,9 K for W-Tc). Slike wolframlegeringer brukes noen ganger i lavtemperatur-superledende kretser. Isotoper Naturlig forekommende wolfram består av fem isotoper hvis halveringstid er så lang at de kan anses som stabile. Teoretisk sett kan alle fem forfalle til isotoper av element 72 (hafnium) ved alfa-emisjon, men bare 180W har blitt observert å gjøre det med en halveringstid på (1,8 ± 0,2)×1018 år; i gjennomsnitt gir dette omtrent to alfa-forfall på 180W i ett gram naturlig wolfram per år. De andre naturlig forekommende isotopene har ikke blitt observert å forfalle, noe som begrenser halveringstiden deres til å være minst 4×1021 år. Ytterligere 30 kunstige radioisotoper av wolfram er karakterisert, hvorav de mest stabile er 181W med en halveringstid på 121,2 dager, 185W med en halveringstid på 75,1 dager, 188W med en halveringstid på 69,4 dager, 178W med en halveringstid. -levetid på 21,6 dager, og 187W med en halveringstid på 23,72 timer. Alle de gjenværende radioaktive isotopene har halveringstider på mindre enn 3 timer, og de fleste av disse har halveringstider under 8 minutter. Wolfram har også 4 metatilstander, den mest stabile er 179mW (t1/2 6.4 minutter ). Kjemiske egenskaper Elementært wolfram motstår angrep av oksygen, syrer og alkalier. Den vanligste formelle oksidasjonstilstanden til wolfram er +6, men den viser alle oksidasjonstilstander fra −2 til +6. Wolfram kombineres typisk med oksygen for å danne det gule wolframoksidet, WO3, som løses opp i vandig alkalisk løsninger for å danne wolframioner, WO2−4. Wolframkarbider (W2C og WC) produseres ved å varme opp pulverisert wolfram med karbon. W2C er motstandsdyktig mot kjemisk angrep, selv om det reagerer sterkt med klor for å danne wolframheksaklorid (WCl6). I vandig oppløsning gir wolframat heteropolysyrene og polyoksometalatanionene under nøytrale og sure forhold. Ettersom wolframat gradvis behandles med syre, gir det først det løselige, metastabile "parawolframat A"-anionet, W7O6–24, som over tid konverteres til det mindre løselige "parawolframat B"-anionet, H2W12O10–42. Ytterligere forsuring produserer den svært løselige metatungstaten anion, H2W12O6–40, hvoretter likevekt er nådd. Metawolframat-ionet eksisterer som en symmetrisk klynge av tolv wolfram-oksygen-oktaedre kjent som Keggin-anion. Mange andre polyoksometalatanioner eksisterer som metastabile arter. Inkluderingen av et annet atom som fosfor i stedet for de to sentrale hydrogenene i metawolframat produserer et bredt utvalg av heteropolysyrer, slik som fosfowolframsyre H3PW12O40. Wolframtrioksid kan danne interkaleringsforbindelser med alkalimetaller. Disse er kjent som bronse; et eksempel er natriumwolframbronse.