Wolfram – Web o chemii, elektronice a programování

Wolfram, W, je velmi těžký kov s vysokou teplotou tání. Prvek byl objeven roku 1781 švédem Wilhelmem Scheelem.

Obsah

Atomové číslo	74	Počet stabilních izotopů	0 (5)
Atomová hmotnost	183,84	Elektronová konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s²
Teplota tání [°C]	3422	Teplota varu [°C]	5930
Elektronegativita	2,36	Hustota [g.cm^-3]	19,25

Vlastnosti wolframu

Izotopy

Přírodní wolfram se skládá z pěti izotopů, které sice nejsou stabilní, ale jejichž poločasy rozpadu jsou extrémně dlouhé, takže je lze považovat za stabilní. U všech pěti izotopů se předpokládá rozpad jádra mechanismem α, tzn. uvolněním jádra $^4_2\textrm{He}$.

Izotop	Poločas rozpadu [roky]	Přirozené zastoupení [%]
¹⁸⁰W	1,8×10¹⁸	0,12
¹⁸²W	>7,7×10²¹	26,50
¹⁸³W	>4,1×10²¹	14,31
¹⁸⁴W	>8,9×10²¹	30,64
¹⁸⁶W	>8,2×10²¹	28,43

Bylo popsáno 33 radioizotopů v rozmezí nukleonových čísel 157 až 194.

¹⁷⁸W

Tento izotop se přeměnuje elektronovým záchytem na ¹⁷⁸Ta, poločas přeměny je 21,6 dne. Během přeměny se uvolňuje pouze kvantum gamma záření:

$$^{178}_{\ \ 74}\textrm{W}\ \rightarrow\ ^{178}_{\ \ 73}\textrm{Ta}\ +\ \gamma$$

Připravuje se ostřelováním tantalové fólie neutrony v reaktoru. Fólie se nechá dva dny stát, aby došlo ke snížení koncentrace radioizotopů wolframu a poté se rozpustí ve směsi kyseliny chlorovodíkové a fluorovodíkové. Vzniklý roztok se separuje na anexu, který zadrží tantal ve formě iontů TaF₇^2-, wolfram kolonou projde.

$$^{181}_{\ \ 73}\textrm{Ta}\ +\ ^1_1\textrm{p}\ \rightarrow\ ^{178}_{\ \ 73}\textrm{W}\ +\ 4\ ^1_0\textrm{n}$$

Využívá se v generátoru ¹⁷⁸W/¹⁷⁸Ta pro produkci izotopu ¹⁷⁸Ta.

Výskyt, získávání

V přírodě se wolfram vyskytuje vzácně, hlavními minerály jsou wolframit (Fe,Mn)WO₄ a scheelit CaWO₄. Z nich se wolfram získává alkalickým tavením a následným srážením výluhu kyselinou. Získaný oxid wolframový se redukuje vodíkem.

Využití

Hlavní využití wolframu je při přípravě vláken do žárovek, elektronek, apod. Přidává se také do slitin, pro zvýšení jejich tvrdosti, tepelné a mechanické odolnosti. Ve vojenství se využívá jeho vysoké hustoty pro zvýšení průraznosti projektilů. Velké využití má i karbid wolframu, WC, velmi tvrdý materiál. Kdo někdy vrtal v paneláku vidiákem (WiDia), má s ním praktickou zkušenost.

S wolframem se potkáme i v experimentech LHC. 1,2 tuny wolframu se v experimentu FASER využívá k detekci neutrin.[3]

Vlastnosti

Vlastnosti wolframu jsou velice podobné molybdenu. Za laboratorní teploty s kyslíkem nereaguje, za vyšší teploty poskytuje oxid wolframový (WO₃). Oxid wolframový vzniká také dehydratací kyseliny wolframové, což je vlastně hydratovaný oxid, WO₃.2H₂O. Fluorid wolframový vzniká přímou syntézou z prvků nebo reakcí chloridu wolframového s HF nebo SbF₃.

NMR

Wolfram má pouze jeden NMR aktivní izotop – ¹⁸³W – jeho jaderný spin je ½ a poskytuje úzké signály ve velmi širokém rozsahu chemických posunů. Bohužel jeho citlivost je velice nízká. Využívá se především pro studium komplexů wolframu a polywolframanů. Standardem je roztok Na₂WO₄ v D₂O.

	¹⁸³W
Spin	½
Zastoupení v přírodě [%]	14,31
Rozsah chemických posunů	-4700 – 2050 ppm
Rezonanční frekvence v poli 1 T	1,7957
Jaderný magnetický moment	+0,1177848
Citlivost vůči ¹H	1,07.10^-5
Citlivost vůči ¹³C	0,0631

Chemické posuny

δ [ppm]	Sloučenina
2100	WCl₆
0	WO₄^2-
0 – -300	polywolframany
-700 – -1000	alkyltetrafluorowolframany
-1100	WF₆
-2300 – -3500	karbonylové komplexy
-3500	W(CO)₆

Odkazy

Navigace

3 Replies to “Wolfram”