Tantal Molybdän  Seaborgium Rhenium  
 Wolfram                                           74W
 engl. tungsten oder wolfram (nach dem Mineral Wolframit)
 
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Relat. Atommasse   
Ordnungszahl    
Schmelzpunkt    
Siedepunkt    
Oxidationszahlen     
Dichte    
Härte (Mohs)     
Elektronegativität    
Elektronenkonfig.   
Natürl. Häufigkeit  
  
  
  
 
183,84    
74    
3422 °C    
5555 °C    
6, 5, 4, 3, 2, 0 ,-1, -2    
19,3 g/cm³   
7,5    
1,7 (Pauling)    
[Xe]4f145d46s2   
W-180: 0,12%   
W-182: 26,50%  
W-183: 14,31%  
W-184: 30,64%  
W-186: 28,43%
 

     

Film

18 sek
An einen Wolframdraht in einer Glühbirne wird eine Spannung von 220 Volt angelegt.
    
  GHS-Piktogramme  
  Gefahr
Gefahren (H-Sätze)  
H 228 

Diese Kennzeichnung gilt für Pulver. 
Das kompakte Metall ist nicht 
kennzeichnungspflichtig.
CAS-Nummer 
7440-33-7 

  
 
 
 
 
Physikalisch-chemische Eigenschaften
Wolfram hält von allen metallischen Elementen den Rekord, die höchste Schmelztemperatur zu besitzen. Daher eignet sich Wolfram zur Herstellung von Glühwendeln in Metallfadenlampen. Auch in seiner hohen Dichte wird das Schwermetall nur noch von Gold, Plutonium, Neptunium und den Platin-Metallen übertroffen. Markant ist auch die hohe Härte, die durch Verunreinigungen mit Kohlenstoff oder Sauerstoff sogar noch gesteigert wird. Diese Eigenschaft überträgt das Wolfram auf seine Legierungen. Reines Wolfram glänzt silbrig und ist gut verformbar. Wolfram ist auch ein sehr guter Leiter für Wärme und Strom.
   
 
 Wolfram vor und nach dem Erhitzen in Wasserdampf


 
Mit einem kleinen Trick kann man das an sich beständige Wolfram angreifen: Man erhitzt eine Wolfram-Scheibe bis zur Rotglut und hält die glühende Scheibe dann in Wasserdampf. Dabei bildet sich die gelbe Wolframsäure.
 
 
Im chemischen Verhalten zeigt das relativ unedle Wolfram große Ähnlichkeiten zum Molybdän. Von Luft, Wasser und nicht oxidierenden Säuren wird kompaktes Wolfram nicht angegriffen. Heißes Wolfram reagiert aber mit Wasserdampf zu Wolframsäure WO3 • H2O. Es entsteht dabei ein gelbes, in Wasser und Säuren unlösliches Pulver. Oxidierende Säuren wie konzentrierte Salpetersäure bilden auf der Oberfläche eine Oxidschicht, die das Metall durch Passivierung vor einem weiteren Angriff schützt. Gemische aus Flusssäure und Salpetersäure greifen Wolfram jedoch an. Fein verteiltes Wolfram-Pulver ist pyrophor, es kann sich von selbst entzünden. Mit reinem Sauerstoff reagiert stark erhitztes Wolfram zu Wolfram(VI)-oxid:  
  
2 W  +  3 O2 reagiert zu  2 WO3     ΔHR = -1686 kJ/mol 
  
Mit Fluor erfolgt eine Reaktion bereits bei Raumtemperatur. Mit den anderen Halogenen findet eine Reaktion erst bei höheren Temperaturen statt. Beim Schmelzen mit Natriumhydroxid entsteht Natriumwolframat, ein Salz der Wolframsäure. 
   
Toxikologie 
Das elementare Wolfram und auch einige der bekannten Verbindungen wie Wolfram(IV)-oxid oder Wolframsäure haben nur ein geringes toxisches Potenzial.
  
Vorkommen 
Häufigkeit   weniger häufig

In der Natur tritt elementares Wolfram nur ganz selten auf. Wichtige Wolfram-Erze sind die Mineralien der Wolframit-Gruppe und der Scheelit. Bedeutende Vorkommen liegen in China, Peru, den USA, Russland, Südkorea, Bolivien, Kasachstan und Portugal. In Deutschland finden sich nur im Erzgebirge geringe Vorkommen.
  
 
 
  Wolframit und Scheelit
   
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Der Wolframit stammt aus Portugal, der Scheelit kommt aus China.
 
 
Geschichte 
Bereits im Mittelalter wussten die sächsischen Bergleute im Erzgebirge, dass Wolframerze bei der Reduktion des Zinnsteins (Zinnoxid) durch Kohle das Zinn verschlacken und die Ausbeute vermindern. "Sie reißen das Zinn fort und fressen es auf wie der Wolf das Schaf". Daher bezeichneten sie das zinnfressende Erz als "Geifer von Wölfen" ("Wolf-Rahm"). Im Jahre 1752 entdeckte der schwedische Chemiker und Mineraloge Axel Fredrik Cronstedt (1722-1765) ein schweres Mineral, das er mit der schwedischen Bezeichnung "Tungsten" ("Schwerstein") benannte. Obwohl Cronstedt ein neues Element in diesem Mineral vermutete, gelang es erst dem Schweden Carl Wilhelm Scheele 1781 in Köping daraus Wolframsäure zu isolieren. Zwei Jahre später reduzierten die Brüder Fausto de Elhúyar (1755-1833) und Juan Jose de Elhúyar (1754-1796) die Wolframsäure mit Tierkohle und erhielten als erste das Metall. Den Namen "Wolframium" mit dem Symbol W schlug J.J. Berzelius vor.  
  
  
 Einer der Entdecker des Wolframs

Scheele
 
Carl Wilhelm Scheele war an der Entdeckung des Metalls beteiligt, da er als erster Wolframsäure aus dem Wolframit isolierte.
 

Im Jahr 1890 meldete der österreichische Chemiker und Unternehmer Carl Auer von Welsbach (1858-1929) ein Patent für die Herstellung eines Metallfadens aus Osmium oder aus Wolfram für Glühlampen an. Dies ermöglichte eine besonders lange Brenndauer. Die von ihm gegründete Firma Osram ist ein Wortspiel aus diesen beiden Metallen. Das Osmium konnte sich aufgrund seines hohen Preises und seiner Sprödigkeit nicht durchsetzen. Industriell gefertigte Lampen mit einem Wolfram-Draht kamen um 1905 auf den Markt. 1906 wurden sie patentiert. Ein erheblicher Anteil der eingesetzten Energie wird in den Metallfadenlampen als Wärme abgegeben. Aus diesem Grund wurde mit Beginn des 21. Jahrhundert die Metallfadenlampe weitgehend durch LED-Lampen abgelöst.
  
Herstellung     
Die Wolfram-Erze werden durch Flotation angereichert. Danach erfolgt der Aufschluss der Erze durch Schmelzen mit Soda bei etwa 800°C oder mit Natronlauge unter Druck, wobei zunächst lösliches Natriumwolframat entsteht. Nach dem Ausfällen und Abfiltrieren der Verunreinigungen wird das Natriumwolframat Na2WO4 • 2H2O mit Calciumchlorid zu Calciumwolframat umgewandelt, das mit Salzsäure zu Wolframsäure WO3 • H2O reagiert. Durch Glühen erhält man Wolfram(VI)-oxid WO3, das mit Wasserstoff zu Wolfram reduziert wird:  
  
WO3  +  3 H2 reagiert zu  W  +  3 H2O   
  
Dabei entsteht graues Wolfram-Pulver, das sich durch Pressen in Barren fassen lässt. Durch ein nachfolgendes Zonenschmelzverfahren erhält man langgezogene, sehr reine Einkristalle.
  
Verwendung 
Aufgrund der hohen Dichte setzt man Wolfram in Schwungmassen von Armbanduhren ein. Auch in Sportgeräten kommt Wolfram zum Einsatz: Die Spitzen der Pfeile beim modernen Bogenschießen enthalten Wolfram. Das Schwermetall wird auch zur Herstellung der Hammerköpfe zum Hammerwerfen benötigt. Beim Dart-Spiel besteht der Barrel des Dart-Pfeiles aus einer Wolfram-Legierung. Als Barrel bezeichnet man den vorderen Teils des Pfeils hinter der Spitze, der die Hauptmasse des Wurfpfeils ausmacht. Die Wuchtgeschosse für Panzer der Deutschen Bundeswehr enthalten Wolframcarbid, während in der US-Armee dafür abgereichertes Uran benützt wird. Die Chobham-Panzerung von modernen Panzern enthält Verbundstoffe aus Stahl und keramischem Material, wofür sich neben Silicium- und Borcarbid auch Wolframcarbid eignet. Wolframcarbide sind Wolfram-Kohlenstoff-Verbindungen.

Ferro-Wolfram ist eine Legierung mit 60 bis 80 Prozent Wolfram-Anteil und Eisen. Sie dient zur Herstellung des Wolframstahls, der sich durch sehr hohe Härte und Hitzebeständigkeit auszeichnet. Wolframstahl wird zum Beispiel für Schneidwerkzeuge und Gewindebohrer verwendet. Schraubendreher aus Wolframstahl sind fast unzerstörbar. Wolframcarbide eignen sich als härtender Zusatz in Schneidwerkzeugen und anderen Hartmetallen.

Die hohe Hitzebeständigkeit des Wolframs ermöglicht einen Einsatz als Glühdraht in Glühlampen und Elektronenröhren, in Heizleitern von Hochtemperaturöfen und in Raketenspitzen, Raketendüsen und Hitzeschilden für die Raumfahrt. Beim Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG-Schweißen) wird ein Lichtbogen an einer dünnen Wolfram-Elektrode erzeugt, die trotz der hohen Temperaturen nicht abschmilzt. Es sind im Handel auch dicke Schweiß-Elektroden aus fast reinem Wolfram für andere Schweiß-Techniken erhältlich.
  
  
 Schweiß-Elektrode aus Wolfram

Wolframelektrode
 
 Schweiß-Elektroden mit grüner Kennzeichnung bestehen aus fast reinem Wolfram.
 
 
Copyright: Thomas Seilnacht
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