Wolfram

Eigenschaften des Elements

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.