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Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Reines
Wolfram ist ein silbergrau glänzendes Schwermetall, das gut verformbar
ist. Geringe Mengen an Kohlenstoff oder Sauerstoff
machen das Metall jedoch sehr hart und spröde. Aufgrund dieser Verunreinigungen
erklärt sich die große Härte
des Wolframs, die das Metall auch auf seine Legierungen überträgt.
Wolfram besitzt auch die höchsten Schmelz-
und Siedetemperaturen aller Metalle und ist ein sehr guter Leiter für
Wärme und Strom.
Bei tiefen Temperaturen zeigt es Supraleitfähigkeit. Die Dichte
von Wolfram ist fast so hoch wie die Dichte von Gold.
Heißes Wolfram reagiert
mit Wasserdampf zu Wolframsäure WO3 •
H2O, ein gelbes, in Wasser und Säuren unlösliches
Pulver.
Im chemischen Verhalten zeigt das relativ unedle Wolfram große Ähnlichkeiten zum Molybdän. Von Luft, Wasser und nichtoxidierenden Säuren wird kompaktes Wolfram nicht angegriffen. Oxidierende Säuren wie konzentrierte Salpetersäure bilden auf der Oberfläche eine Oxidschicht, die das Metall vor einem weiteren Angriff schützt (Passivierung). Gemische aus Flusssäure und Salpetersäure greifen Wolfram jedoch an. Fein verteiltes Wolframpulver ist pyrophor, es kann sich von selbst entzünden. Mit reinem Sauerstoff reagiert Wolfram bei Rotglut zu Wolfram(VI)-oxid: 2 W + 3 O2 
2 WO3 ΔHR
= -1686 kJ/mol
Mit Fluor erfolgt eine Reaktion bereits bei Raumtemperatur, mit den anderen Halogenen erst bei höheren Temperaturen. Beim Schmelzen mit Natriumhydroxid entsteht Natriumwolframat, ein Salz der Wolframsäure. |
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Toxikologie |
| Das elementare Wolfram und auch einige der bekannten Verbindungen wie Wolfram(IV)-oxid oder Wolframsäure haben wohl nur ein geringes toxisches Potential. |
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Vorkommen |
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Das
Metall steht in der Elementhäufigkeit mit
einem Anteil von 6,4 x 10-3
% an 26. Stelle und steht hinter Kupfer. In
der Natur tritt elementares Wolfram nur ganz selten auf. Wichtige Wolframerze
sind die Mineralien der Wolframit-Gruppe
und der Scheelit. Die wichtigsten
Vorkommen liegen in China, in Kanada, USA, GUS-Staaten, Australien, Südkorea,
Türkei, Bolivien, Burma und Uganda. In Deutschland finden sich nur
im Erzgebirge geringe Vorkommen.
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Geschichte |
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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 (1742-1786)
im Jahre 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. Der Name "Wolframium"
mit dem Symbol W schlug J.J. Berzelius
vor.
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Herstellung |
| Die
Wolframerze werden zunächst durch Flotation angereichert. Danach erfolgt
der Aufschluss der Erze durch Schmelzen mit Soda
bei ca. 800°C oder mit Natronlauge
unter Druck, wobei zunächst lösliches Natriumwolframat entsteht.
Nach dem Ausfällen und Abfiltrieren von 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
W + 3 H2O
Dabei entsteht graues Wolframpulver, dass sich durch Pressen in Barren fassen lässt. Durch ein nachfolgendes Zonenschmelzverfahren erhält man meterlange, sehr reine Einkristalle. |
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Verwendung |
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Die
hohe Hitzebeständigkeit des Wolframs ermöglicht einen Einsatz
als Glühdrähte in Glühlampen und Elektronenröhren,
in Schweiß-Elektroden, in Heizleitern von Hochtemperaturöfen
und in Raketenspitzen, Raketendüsen und Hitzeschilden für die
Raumfahrt. Ferro-Wolfram, eine Eisenlegierung mit 60-80% Wolfram dient
zur Herstellung von Wolframstählen, die sich durch sehr hohe Härte
und Hitzebeständigkeit auszeichnen. Sie werden für z.B. für
Schneidwerkzeuge und Gewindebohrer verwendet. Wolfram-Kohlenstoff-Verbindungen
(Wolframcarbide) eignen sich als härtender Zusatz in Schneidwerkzeugen
und anderen Hartmetallen. Aufgrund der hohen Dichte eignet sich das Wolfram
für Schwungmassen in Armbanduhren oder für Wuchtgeschosse.
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| Copyright: Thomas Seilnacht |
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