WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-07-26T06:43:09Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

{{Kemijski_element
| ime = volfram
| simbol = W
| redni_broj = 74
| kemijska_skupina = prijelazni metali
| grupa = 6
| perioda = 6
| blok = d
| gustoca = 19250
| specificni_toplinski_kapacitet = 24,27
| izgled = sivkastobijela sjajna krutina [[Datoteka:Wolfram_evaporated_crystals_and_1cm3_cube.jpg|200px]]
| taliste = 3422
| vreliste = 5930
| toplina_taljenja = 35,3
| toplina_isparivanja = 806,7
| tvrdoca = 7,5 ([[Mohsova ljestvica]])
| atomska_masa = 183,84(1)
| EK1 = ksenon
| EK2 = Xe
| e_konfiguracija = 4f145d46s2 <ref name="Sebastian Blumentritt">Sebastian Blumentritt ''Periodensystem der Elemente'', 6. izd., Blume-Verlag, Münster (Savezna Republika Njemačka), 2012., {{ISBN|978-3-942-53009-5}}, str. 1</ref>
}}
Dobiva se iz rude [[volframit]]a ([[volframat]] [[željezo|željeza]] i [[mangan]]a), u obliku sivog praha, koji se grijanjem pod [[tlak]]om na temperaturi ispod [[talište|tališta]] može pretvoriti u kompaktni rastezljivi [[metal]]. Volfram je 1781. godine otkrio Carl Wilhelm Scheele. Ime je dobio po mineralu volframitu. Nastalo je od [[Njemački jezik|njemačkog prijevoda]] [[Latinski jezik|latinskog naziva]] volframove [[Mineralne sirovine|rude]] ''"lupi spuma"'', što znači ''"vučja pjena"''. Također se naziva '''tungsten''', što dolazi od [[Švedski jezik|švedskih riječi]] ''"tung sten"'', koje u prijevodu znače ''"težak kamen"''.<ref>[http://www.pse.pbf.hr/hrvatski/elementi/w/index.html] "Volfram, W", Opća encikopedija (1977) 3. izdanje (osam svezaka)., www.pse.pbf.hr, 2011.</ref>

Volfram je tvrd, krt, sjajan srebrnobijeli metal koji ima iznimno visoku gustoću od 19,25 g/cm³, što je skoro jednako kao [[zlato]] (19,3 g/cm³). Za usporedbu, [[Olovo (element)|olovo]] ima gustoću od 11,34 g/cm³, a najgušći element, [[osmij]] ima gustoću od 22,57 g/cm³ . Ima drugo najviše [[vrelište]] od svih elemenata (5930 [[°C]]) i najviše talište od svih kovina (3422 [[°C]]). Zbog najvišeg tališta, volframove niti se koriste kao žarne niti u električnim [[žarulja]]ma, koje što se više zagrijavaju, to daju više svjetlosti.

Volfram čini slitine s mnogim metalima. Čelici s volframom su izvanredne tvrdoće i elastičnosti. Inače se volfram upotrebljava kao sastojak [[čelik]]a i [[legura]] od kojih se prave [[nož]]evi za brzo rezanje [[metal]]a na [[tokarilica|tokarilici]] ([[brzorezni čelik]]), te slitina za [[Električna struja|električne]] kontakte. [[Volframov karbid|Volframovi karbidi]], W2C i WC, glavni su sastojak [[Tvrdi metal|tvrdih metala]] za oštrice [[alat]]a ([[vidija]]). Volframov trioksid WO3 služi kao žuta boja za [[staklo]]. Soli volframove kiseline H2WO4 (volframati) i [[kiseline]] s kiselim oksidima služe u [[Analitička kemija|analitičkoj kemiji]], te u proizvodnji [[nalič|boja]].<ref>"Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.</ref>

==Svojstva volframa==
[[Datoteka:Inserti widia.jpg|mini|desno|300px|List kružne pile s pločicama od [[volframov karbid|volframovog karbida]].]]
[[Datoteka:Wolframite from Portugal.jpg|mini|desno|300px|[[Mineralne sirovine|Ruda]] [[volframit]].]]
[[Datoteka:Tungsten filament in halogen lamp.JPG|mini|desno|300px|Izgled volframove žarne niti u halogenoj svjetiljci.]]

===Fizikalna svojstva===
Volfram je tvrd, sjajan, srebrnobijeli [[metal]] s najvišim [[talište]]m (3422 °C), najnižim [[tlak]]om vlastitih [[para]], te najvećom [[vlačna čvrstoća|vlačnom čvrstoćom]] (sve do temperature 1650 [[Celzijev stupanj|°C]]) od svih metala. Javlja se u dvije [[Alotropija|alotropske modifikacije]]: "alfa-volfram", koji je prostorno centrirane kubične [[Kristalna rešetka|kristalne strukture]], i "beta-volfram", koji je plošno centrirane kubične strukture. Pri sobnoj temperaturi na zraku je postojan, a zagrijan do crvenog žara izgara dajući volframov(VI) oksid. Vrlo čist metal, iako [[Tvrdoća|tvrd]], dobro se obrađuje klasičnim metodama. No, ako sadrži imalo primjesa, postaje vrlo [[Krhkost|krhak]]. Volfram se stoga bolje i češće obrađuje metodama [[Metalurgija praha|metalurgije praha]].<ref>[http://books.google.com/?id=foLRISkt9gcC&pg=PA9|page=9] "Tungsten: properties, chemistry, technology of the element, alloys, and chemical compounds" Erik Lassner, Wolf-Dieter Schubert, publisher=Springer, 1999.</ref>

===Izotopi volframa===
Prirodni volfram je smjesa od pet stabilnih [[izotop]]a: volfram-18O, volfram-182, volfram-183, volfram-184 i volfram-186, a poznato je još dvanaest prirodnih [[Radioaktivnost|radioaktivnih]] izotopa. Svi ti izotopi su ustvari radioaktivni izotopi, ali neki od njih s vrlo velikim [[Vrijeme poluraspada|vremenom poluraspada]] (prelaze u [[hafnij]] s [[alfa raspad]]om), pa se zato smatraju "stabilnima". Za volfram-18O se pretpostavlja da ima vrijeme poluraspada od 1,8 ± 0,2 × 1018 godina, što znači da se u jednom [[gram]]u prirodnog volframa dogode 2 raspada volframa-18O u godini dana (2 [[Bekerel]]a). Za ostala četiri stabilna prirodna izotopa, vrijeme poluraspada se pretpostavlja:
* volfram-182: [[vrijeme poluraspada]] > 8,3 × 1018 godina;
* volfram-183: vrijeme poluraspada > 29 × 1018 [[godina]];
* volfram-184: vrijeme poluraspada > 13 × 1018 godina;
* volfram-186: vrijeme poluraspada > 27 × 1018 godina;
Od ostalih prirodnih i umjetnih izotopa najstabilniji je volfram-181, koji ima vrijeme poluraspada 121,2 dana; zatim volfram-185 ima vrijeme poluraspada 75,1 dana; volfram-188 ima vrijeme poluraspada 69,4 dana; volfram-178 ima vrijeme poluraspada 21,6 dana, te volfram-187 koji ima vrijeme poluraspada 23,72 sata. Ostali radioaktivni izotopi imaju vrijeme poluraspada manje od 3 [[sat]]a, a većina manje od 8 [[minuta]]. Volfram ima i četiri metastabilna izotopa, od kojih je najstabilniji volfram-179m koji ima vrijeme poluraspada 6,4 minute.<ref>F. A. Danevich ''et al.'': "α activity of natural tungsten isotopes", journal = Phys. Rev. C, 2003.</ref>

===Kemijska svojstva===
Volfram je otporan na djelovanje većine [[kiselina]], tako da ga [[Fluorovodik|fluorovodična]] kiselina i [[zlatotopka]] nagrizaju vrlo sporo, ali se brzo otapa u smjesi [[Dušična kiselina|dušične]] i fluorovodične kiseline. Lako i brzo se otapa u talini NaOH + NaNO3, a taljenjem s [[Baza (kemija)|lužinama]] daje volframate.

Volfram pravi spojeve u kojima ima oksidacijski broj 0, +2, +3, +4, +5 i +6. Spojevi s nižim oksidacijskim brojem nemaju osobitu važnost, a tipični su u [[Karbonilna skupina|karbonilnim]] i fosfinskim spojevima. Veći broj spojeva, posebno [[oksidi|oksida]], [[Stehiometrija|nestehiometrijskog]] su sastava. Volfram stvara brojne komplekse. U višim oksidacijskim stanjima ima uglavnom S- i O-ligande, a u nižim P-ligande. Halogenidi nižih oksidacijskih stanja obično su polimerizirani s jakim W - W vezama.

Glavne skupine spojeva su:
* Volframovi halogenidi nastaju izravnom sintezom elemenata. Fluoridi volframa postoje u oksidacijskim brojevima +6, +5 i +4 (WF6,WFs i WF4). Pripadni kompleksi sadrže ione [WF7]- i [WF6]-. Kloridi postoje u oksidacijskim brojevima od +6 do +2 (WCl6, WCl5, WCl4, WCl3 i WCl2, a kompleksni kloridi sadrže ione [WCl6]-, [WCl6]2- i [W2Cl9]3-. Analogno postoje bromidi (WBr6, WBr4, WBr3 i WBr2), te jodidi (WI4, WI3 i WI2) i njihovi kompleksi.
* Volframovi stehiometrijski [[oksidi]] su žuti WO3 i smeđi WO2. Pored njih postoje brojni nestehiometrijski oksidi. Najvažniji je volframov(VI) oksid (WO3). Netopljiv je u kiselinama, a otapanjem u lužinama daje ortovolframate, ione WO42-. Ovisno o alkalnosti otopina ortovolframata mogu nastati manje ili više polimerni volfrarnati npr. M10W12O41 x aH2O, M6W7O24 x bH2O i M6H2W12O40. Reakcijom elementamog volframa s alkalijskim volframatima uz zagrijavanje, dobiju se intenzivno obojene tzv. volframove [[bronca|bronce]] (M x WO3, gdje je M = [[litij|Li]], [[natrij|Na]] ili [[kalij|K]]), koje imaju metalni izgled i dobri su [[Električni vodič|vodiči električne struje]].
* [[Volframov karbid|Volframovi karbidi]], W2C i WC, glavna su sastojina [[Tvrdi metal|tvrdih metala]] za oštrice [[alat]]a ("Widia").

===Dobivanje volframa===
Čisti metal volfram može se dobiti redukcijom volframovog(VI) oksida (WO3) vodikom. Za dodivanje WO3 koriste se volframove [[Mineralne sirovine|rude]] ferberit ili šelit, koje se najprije raščine [[Natrijev karbonat|natrijevim karbonatom]] uz prisutnost [[zrak]]a:

:4 FeWO4([[Krutine|s]]) + 4 Na2CO3(s) + O2([[plin|g]]) <=> 4 Na2WO4(s) + 2 Fe2O3(s) + 4 CO2(g)

:CaWO4(s) + Na2CO3(s) <=> Na2WO4(s) + CaCO3(s)

Nastali natrijev volframat otopi se u vodi i zakiseli, pri čemu se istaloži netopljiva ortovolframatna kiselina (H2WO4), koja se zagrijava da bi se dobio čisti WO3. Redukcija oksida [[vodik]]om odvija se pri temperaturi 1200 °C, a nastaje elementarni volfram u obliku metalnog praha:

:WO3(S) + 3 H2(g) <-> W(g) + 3 H2O(g)

Budući da se dosta volframa upotrebljava u [[metalurgija|metalurgiji]] kao ferovolfram, koji se [[legura|legira]] s [[čelik|čelicima]] (velik broj različitih [[alatni čelik|alatnih čelika]]), volframove rude se direktno prerađuju u ferovolframat. Pri tom se ruda ferberit reducira s [[aluminij]]em, a šelit i [[volframit]] se reduciraju [[koks]]om u električnim pećima, uz dodatak odgovarajućih količina [[Željezov(III) oksid|željezovog(III) oksida]].

===Minerali i proizvodnja===
Volfram se nalazi u mineralima [[volframit]]u (volframat [[željezo|željeza]] i [[mangan]]a, (Fe,Mn)WO4), šelitu ([[kalcij]]ev volframat (CaWO4), ferberitu (FeWO4) i huebneritu (MnWO4). U zemljinoj kori ima ga otprilike sto puta manja od [[krom]]a. [[Kina]] je proizvela 51 000 [[tona]] volframovog koncentrata u 2009., što je bilo 83% svjetske proizvodnje te godine (61 000 tona). Ostali veći proizvođači volframa su: [[Rusija]] (2 500 tona), [[Kanada]] (1 964 tone), [[Bolivija]] (1 023 tone), [[Austrija]] (900 tona), [[Portugal]] (900 tona), [[Tajland]] (600 tona), [[Brazil]] (500 tona), [[Peru]] (500 tona) i [[Ruanda]] (500 tona). U [[Demokratska Republika Kongo|Demokratskoj Republici Kongo]] je primjećeno [[Etika|neetičko]] [[Rudarstvo|rudarenje]] volframa.<ref>[http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/tungsten/myb1-2009-tungs.pdf] "Tungsten (table 15)" Shedd Kim B., 2009., publisher=United States Geological Survey</ref>

===Biološka uloga volframa===
Kod ljudi volfram nema nikakvu [[Biologija|biološku]] ulogu. Smatra se da je volfram blago [[otrov]]an (toksičan). Smrtonosna doza metala volframa je oko 2 [[gram]]a po kilogramu tjelesne težine. Volfram iritira [[koža|kožu]] i [[oko|oči]] i eksperimentalni je [[teratogen]]. U čovjeku prosječne težine 70 kg ima ga 0,02 mg.

==Primjena==
[[Datoteka:Tungsten ring-cropbright.jpg|mini|desno|300px|[[Prsten (nakit)|Prsten]] od [[volframov karbid|volframovog karbida]] ([[nakit]]).]]
[[Datoteka:Gluehlampe 01 KMJ.jpg|mini|desno|300px|Žareća nit od volframa za [[Električna žarulja|električne žarulje]] se dobiva [[metalurgija praha|metalurgijom praha]].]]
[[Datoteka:Hubert Minnebo laswerk.jpg|mini|desno|300px|TIG ili elektrolučno zavarivanje netaljivom elektrodom u zaštiti inertnog plinom koristi volframovu elektrodu.]]
Oko pola proizvedenog volframa se koristi za dobivanje [[Tvrdi metal|tvrdih metala]], posebno [[volframov karbid|volframovog karbida]].

===Tvrde legure===
Tvrde legure se upotrebljavaju za izradu visokokvalitetnih reznih [[alat]]a, kod kojih se mogu primjeniti velike brzine rezanja i dobije se visoka kvaliteta površine koja se obrađuje. Zbog visokih [[temperatura]] koje se pri procesima rezanja razvijaju (> 700 °C), zahtjev u svojstvima se prije svega odnosi na veliku [[tvrdoća|tvrdoću]], otpornost na trošenje i stabilnost osobina na povišenim temperaturama ([[puzanje]]). Rezni alati izrađeni od tvrdih legura imaju bolja svojstva od alata izrađenih od [[brzorezni čelik|brzoreznih čelika]], posebno bolja svojstva rezanja na povišenim temperaturama. Izrađuju se procesom sinterovanja ([[metalurgija praha]]), tvrde legure na bazi volframovog karbida (kompozitni materijal) i procesom [[lijevanje|lijevanja]] – steliti. Zbog načina dobivanja, ali i velike tvrdoće, tvrde legure ne mogu da se oblikuju plastičnim deformiranjem (npr. [[kovanje]]), niti da se [[toplinska obrada|toplinski obrađuju]].<ref>[http://bib.irb.hr/prikazi-rad?rad=48609] "Pregled postupaka modificiranja i prevlačenja metala", Stupnišek Mladen; Matijević Božidar, bib.irb.hr, 2000.</ref>

===Žarne niti električnih žarulja===
Važna je upotreba volframa za žarne niti [[Električna žarulja|električnih žarulja]] i [[katoda]] [[Elektronska cijev|elektronskih cijevi]]. Žarne niti se proizvode ili iz štapića volframa ciklusima: [[kovanje]] - zagrijavanje - hlađenje, dok ne postane rastezljiv metal da se može izvlačiti u tanke niti promjera oko 0,01 [[metar|mm]]. Druga metoda je propuštanje niti napravljenih od smjese praha volframa, 1 - 4% ThO2 i veziva kroz peći zagrijane na temperaturu 2200 - 2400 °C. U tom prolazu praškasta smjesa se [[Metalurgija praha|sinterira]], a ThO2 pospješuje proces sinteriranja i kontrolira rast [[kristalno zrno|kristalnog zrna]], a time i [[Mikrostruktura|mikrokristalnu morfologiju]]. Volfram za žarne niti mora imati izdužene mikrokristale. Ovako dobivene volframove niti upotrebljavaju se za proizvodnju žarnih niti u elektronskim i katodnim cijevima, te električnim žaruljama.

===Volfram za legiranje===
Iz volframa se izrađuje ferovolfram, [[legura]] koja se upotrebljava u [[metalurgija|metalurgiji]] za dobivanje čvrstih [[Legirani čelik|volframovih čelika]], koji se odlikuju izuzetnom [[korozija|antikorozivnošću]] na visokim temperaturama. Koriste se za izradu oplata visokotemperaturnih peći, električnih grijača i brojnih [[raketa|raketnih]] elemenata, posebno [[mlaznica]] u [[Svemirske letjelice|svemirskoj tehnologiji]]. Poznati čelici za [[Brzorezni čelik|brzorezne alate]], ''Haselloy'' i ''Stellit'', legirani su volframom. [[Volframov karbid]] (WC), jedna je od najtvrđih tvari i glavnih proizvoda na bazi volframa, a koristi se za izradu brzoreznih alata ili kao nanos na alatima iz [[Tvrdi metal|tvrdih sinterovanih metala]], te za alate koji se upotrebljavaju u naftnoj industriji i [[rudarstvo|rudarstvu]] - za najkritičnije dijelove (vrhove bušilica i rudarskih drobilica). Karbid ima tvrdoću 9,5 na [[Mohsova ljestvica|Mohsovoj ljestvici]] od 10 (za [[dijamant]]) i [[talište]] pri 2860 °C.<ref>"Specijalni čelici", skripta - Sveučilište u Zagrebu, www.simet.unizg.hr, 2011.</ref>

Volfram se legira i s drugim metalima kao što su [[srebro]], [[Bakar (element)|bakar]] i [[nikal]]. Ove se legure koriste za električne kontakte, štitove za [[Ionizirajuće zračenje|ionizirajuća zračenja]], izradu teških [[Strojni dio|strojnih dijelova]] ([[žiroskop]]skih rotora, [[zrakoplov]]nih protuutega i sl.). Legure s [[kobalt]]om i [[krom]]om također se koriste za izradu reznih alata i raznih ekstruzijskih elemenata.

[[Tantal]] se najviše koristi legiran s volframom i [[niobij]]em, te nešto manje s [[hafnij]]em i [[molibden]]om. Volfram u kristalu tantala stvara čvrstu, malo prednapregnutu [[Otopine|otopinu]], čime mu povećava [[čvrstoća|čvrstoću]] (efekt očvršćavanja čvrste otopine), a vrlo malo utječe na antikorozivnost tantala. Ove su legure izuzetno [[korozija|antikorozivne]] (mogu im parirati jedino [[staklo|stakla]]), pa se koriste za izradu dijelova u kemijskim postrojenjima koji su izloženi jakim korozivnim sredstvima (najčešće za prevlačanje reakcijskih [[kotao|kotlova]]). Koriste se u proizvodnji [[Klorovodična kiselina|klorovodične kiseline]] i [[Peroksidi|vodikovog peroksida]], za izradu kada za kromiranje, kao dodaci [[krom]]ovih grijača i čelika ili za proizvodnju samih visokotemperaturnih grijača. Legure na bazi tantala, uz visoku antikorozivnost, vrlo su čvrste pa se koriste i u svemirskoj tehnologiji. Dodaci [[cirkonij]]a omogućuju zadržavanje visoke čvrstoće i do temperature od 1200 °C, ali cirkonij smanjuje antikorozivna svojstva legure.

===Kinetički penetrator===
[[Legura|Legure]] volframa, [[nikal|nikla]] i [[željezo|željeza]] (ili kobalta) se koriste za izradu kinetičkog penetratora. [[Kinetički penetrator]] (znan kao KE penetrator) je tip municije, koja poput [[Metak|metka]] ne eksplodira, a za proboj (penetraciju) mete koristi [[kinetička energija|kinetičku energiju]]. Ovaj naziv može se koristiti za svu municiju koja koja koristi kinetičku energiju kako bi probila neko sredstvo ili metu, ali obično se misli na protuoklopna oružja, kao APFSDS ([[Engleski jezik|engl]]. ''Armor-Piercing Fin-Stabilized Discarding Sabot'') ili LRP (engl. ''Long-Rod Penetrator''), a ne na metke.

Obrnuto od KE penetratora je uporaba [[Kemijska energija|kemijske energije]] kao penetratora. U uporabi su dvije vrste takvih projektila: HEAT (engl. ''High Explosive Anti-Tank'') i HESH (engl. ''High Explozive Squash Head''). U prošlosti su ovakvi projektili masovno korišteni za uništavanje [[tenk]]ova, ali sa pojavom dvoslojnog i višeslojnog (Chobhom) oklopa kakve danas koriste suvremeni tenkovi, njihova učinkovitost u probijanju oklopa je postala znatno manja.

===TIG postupak zavarivanja===
TIG ili elektrolučno zavarivanje netaljivom elektrodom u zaštiti inertnog plinom (engl. ''Gas Tungsten Arc Welding – GTAW''), je ručni postupak [[zavarivanje|zavarivanja]], koji koristi netaljivu volfram elektrodu, inertni ili poluinertni zaštitni plin, i posebno dodatni materijal. Karakteristika ovog postupka je stabilan [[električni luk]] i visoko kvalitetan zavar, ali zahtjeva izuzetne vještine zavarivača i relativno je spor. Iako se može koristiti za skoro sve vrste materijala, najčešće se koristi za zavarivanje [[nehrđajući čelik|nehrđajućih čelika]] i lakih metala. Često se koristi kod proizvodnje [[bicikl]]a, [[zrakoplov]]a i [[brod]]ova.

== Izvori ==
{{izvori}}

{{wječnik}}

{{Kemijski elementi}}

[[Kategorija:Kemijski elementi]]

Volfram - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica