Füüsikalised omadused

Toores vormis on volfram kõva terashall metall, mis on sageli rabe ja raskesti töödeldav. Kui volfram on valmistatud väga puhtana, säilitab see oma kõvaduse (mis ületab paljude teraste oma) ja muutub piisavalt tempermalmist, et seda oleks lihtne töödelda. Seda töödeldakse sepistamise, tõmbamise või ekstrudeerimise teel. Volframobjekte moodustatakse tavaliselt ka paagutamise teel. Kõigist puhtal kujul metallidest on volframil kõrgeim sulamistemperatuur (3422 kraadi, 6192 kraadi F), madalaim aururõhk (temperatuuril üle 1650 kraadi, 3000 kraadi F) ja kõrgeim tõmbetugevus.[13] Kuigi süsinik jääb volframist kõrgematel temperatuuridel tahkeks, süsinik sublimeerub, mitte ei sula, seega peetakse volframi sulamistemperatuuri kõrgemaks. Volframil on kõigist puhastest metallidest madalaim soojuspaisumistegur. Volframi madal soojuspaisumine ja kõrge sulamistemperatuur ning tõmbetugevus tulenevad tugevatest kovalentsetest sidemetest, mis tekivad volframi aatomite vahel 5d elektronide poolt. Väikeses koguses volframi legeerimine terasega suurendab oluliselt selle sitkust.[6] Volfram eksisteerib kahes peamises kristallilises vormis: ja . Esimesel on kehakeskne kuubikujuline struktuur ja see on stabiilsem vorm. Faasi struktuuri nimetatakse A15 kuupmeetriks; see on metastabiilne, kuid võib keskkonnatingimustes eksisteerida koos faasiga mittetasakaalulise sünteesi või lisandite poolt stabiliseerumise tõttu. Vastupidiselt faasile, mis kristalliseerub isomeetrilistes terades, on vorm sammaskujuline. Faasil on üks kolmandik elektritakistusest ja faasi suhtes palju madalam ülijuhtivuse üleminekutemperatuur TC: ca. 0,015 K vs 1–4 K; kahe faasi segamine võimaldab saada vahepealseid TC väärtusi. TC väärtust saab tõsta ka volframi legeerimisel mõne muu metalliga (nt 7,9 K W-Tc puhul). Selliseid volframisulameid kasutatakse mõnikord madala temperatuuriga ülijuhtivates ahelates. Isotoobid Looduses esinev volfram koosneb viiest isotoobist, mille poolestusajad on nii pikad, et neid võib pidada stabiilseks. Teoreetiliselt võivad kõik viis alfaemissiooni teel laguneda elemendi 72 (hafnium) isotoopideks, kuid on täheldatud, et see laguneb ainult 180 W poolestusajaga (1,8 ± 0,2) × 1018 aastat; keskmiselt annab see umbes kaks alfalagunemist 180 W ühes grammis looduslikus volframis aastas. Teiste looduslikult esinevate isotoopide lagunemist ei ole täheldatud, mistõttu nende poolestusaeg on vähemalt 4 × 1021 aastat. Iseloomustatud on veel 30 kunstlikku volframi radioisotoopi, millest stabiilseimad on 181W poolväärtusajaga 121,2 päeva, 185W poolestusajaga 75,1 päeva, 188W poolestusajaga 69,4 päeva, 178W poolestusajaga 69,4 päeva - eluiga 21,6 päeva ja 187 W poolväärtusajaga 23,72 tundi. Kõigi ülejäänud radioaktiivsete isotoopide poolestusajad on alla 3 tunni ja enamikul neist on poolestusajad alla 8 minuti. Volframil on ka 4 metaolekut, millest kõige stabiilsem on 179 mW (t1/2 6.4 minutit). ). Keemilised omadused Elementaarne volfram on vastupidav hapniku, hapete ja leeliste rünnakutele. Volframi kõige tavalisem formaalne oksüdatsiooniaste on +6, kuid sellel on kõik oksüdatsiooniastmed –2 kuni +6. Volfram ühineb tavaliselt hapnikuga, moodustades kollase volframoksiidi WO3, mis lahustub leelise vesilahuses. lahused volframioonide moodustamiseks, WO2−4.Volframkarbiidid (W2C ja WC) toodetakse pulbrilise volframi kuumutamisel süsinikuga. W2C on vastupidav keemilisele rünnakule, kuigi see reageerib tugevalt klooriga, moodustades volframheksakloriidi (WCl6). Vesilahuses annab volframaat neutraalsetes ja happelistes tingimustes heteropolühapped ja polüoksometalaadi anioonid. Kuna volfraati töödeldakse järk-järgult happega, saadakse esmalt lahustuv metastabiilne paravolframaadi A anioon W7O6–24, mis aja jooksul muutub vähemlahustuvaks paravolframaadi B aniooniks H2W12O10–42. Edasine hapendamine tekitab väga lahustuva metavolframaadi. anioon, H2W12O6–40, misjärel saavutatakse tasakaal. Metavolframaadi ioon eksisteerib kaheteistkümnest volfram-hapniku oktaeedrist koosneva sümmeetrilise klastrina, mida tuntakse Keggini anioonina. Paljud teised polüoksometalaadi anioonid eksisteerivad metastabiilsete liikidena. Erineva aatomi, näiteks fosfori, lisamine metavolframaadi kahe tsentraalse vesiniku asemel tekitab laias valikus heteropolühappeid, nagu fosfovolframhape H3PW12O40. Volframtrioksiid võib moodustada leelismetallidega interkalatsiooniühendeid. Need on tuntud kui pronks; näiteks on naatriumvolframpronks.