Fyysiset ominaisuudet

Raakamuodossaan volframi on kova teräksenharmaa metalli, joka on usein hauras ja vaikea työstää. Jos volframi on valmistettu erittäin puhtaasta, se säilyttää kovuutensa (joka ylittää monien terästen kovuuden) ja siitä tulee tarpeeksi muokattavaa, jotta sitä voidaan työstää helposti. Sitä työstetään takomalla, vetämällä tai suulakepuristamalla. Myös volframiesineitä muodostetaan yleisesti sintraamalla. Kaikista puhtaassa muodossa olevista metalleista volframilla on korkein sulamispiste (3422 astetta, 6192 astetta F), matalin höyrynpaine (lämpötiloissa yli 1650 astetta, 3000 astetta F) ja korkein vetolujuus.[13] Vaikka hiili pysyy kiinteänä korkeammissa lämpötiloissa kuin volframi, hiili sublimoituu, ei sulaa, joten volframin sulamispisteen katsotaan olevan korkeampi. Volframilla on pienin lämpölaajenemiskerroin kaikista puhtaista metallista. Volframin alhainen lämpölaajeneminen ja korkea sulamispiste sekä vetolujuus ovat peräisin vahvoista kovalenttisista sidoksista, jotka 5d-elektronien muodostavat volframiatomien välille. Pienten volframimäärien seostaminen teräksen kanssa lisää huomattavasti sen sitkeyttä.[6] Volframia on kahdessa suuressa kiteisessä muodossa: ja . Edellisellä on vartalokeskeinen kuutiorakenne ja se on vakaampi muoto. Vaiheen rakennetta kutsutaan A15 kuutioksi; se on metastabiili, mutta voi esiintyä rinnakkain faasin kanssa ympäristöolosuhteissa epätasapainoisen synteesin tai epäpuhtauksien aiheuttaman stabiloinnin vuoksi. Toisin kuin faasi, joka kiteytyy isometrisiksi rakeiksi, muodolla on pylväsmäinen tapa. Vaiheella on kolmannes sähköisestä resistiivisyydestä ja paljon alhaisempi suprajohtavan siirtymälämpötila TC suhteessa vaiheeseen: n. 0,015 K vs. 1–4 K; Kahden faasin sekoittaminen mahdollistaa TC-väliarvojen saamisen. TC-arvoa voidaan nostaa myös seostamalla volframia toiseen metalliin (esim. 7,9 K W-Tc:lle). Tällaisia ​​volframiseoksia käytetään joskus matalan lämpötilan suprajohtavissa piireissä. Isotoopit Luonnossa esiintyvä volframi koostuu viidestä isotoopista, joiden puoliintumisajat ovat niin pitkät, että niitä voidaan pitää stabiileina. Teoreettisesti kaikki viisi voivat hajota alkuaineen 72 (hafnium) isotoopeiksi alfaemissiolla, mutta vain 180 W:n on havaittu hajoavan niin puoliintumisajalla (1,8 ± 0,2) × 1018 vuotta; Tämä tuottaa keskimäärin noin kaksi 180 W:n alfahajoamista yhdessä grammassa luonnollista volframia vuodessa. Muiden luonnossa esiintyvien isotooppien ei ole havaittu hajoavan, mikä rajoittaa niiden puoliintumisaikojen olevan vähintään 4 × 1021 vuotta. Lisäksi on karakterisoitu 30 volframin keinotekoista radioisotooppia, joista stabiilimmat ovat 181 W puoliintumisajalla 121,2 vuorokautta, 185 W puoliintumisajalla 75,1 vuorokautta, 188 W puoliintumisajalla 69,4 vuorokautta, 178 W puoliintumisajalla. -elämänaika 21,6 päivää ja 187 W puoliintumisajalla 23,72 tuntia. Kaikkien jäljellä olevien radioaktiivisten isotooppien puoliintumisajat ovat alle 3 tuntia, ja useimpien näistä puoliintumisajat ovat alle 8 minuuttia. Volframilla on myös 4 metatilaa, joista stabiilin on 179 mW (t1/2 6.4 minuuttia). ). Kemialliset ominaisuudet Alkuainevolframi vastustaa hapen, happojen ja alkalien hyökkäystä. Volframin yleisin muodollinen hapetusaste on +6, mutta sen kaikki hapetustilat ovat välillä −2 - +6. Volframi yhdistyy tyypillisesti hapen kanssa muodostaen keltaista volframioksidia, WO3, joka liukenee vesipitoiseen alkaliseen liuokset volframi-ionien muodostamiseksi, WO2−4. Volframikarbidit (W2C ja WC) valmistetaan kuumentamalla jauhettua volframia hiilellä. W2C kestää kemiallista hyökkäystä, vaikka se reagoi voimakkaasti kloorin kanssa muodostaen volframiheksakloridia (WCl6). Vesiliuoksessa volframaatti tuottaa heteropolyhapot ja polyoksometalaattianionit neutraaleissa ja happamissa olosuhteissa. Kun volframaattia käsitellään asteittain hapolla, se tuottaa ensin liukoisen, metastabiilin "paravolframaatti A" -anionin W7O6-24, joka ajan myötä muuttuu vähemmän liukoiseksi "paravolframaatti B" -anioniksi, H2W12O10-42. Jatkuva happamoittaminen tuottaa erittäin liukoista metavolframaattia. anioni, H2W12O6–40, jonka jälkeen tasapaino saavutetaan. Metavolframi-ioni esiintyy kahdentoista volframi-happioktaedrin symmetrisenä ryhmänä, joka tunnetaan Keggin-anionina. Monia muita polyoksometalaattianioneja esiintyy metastabiileina lajeina. Eri atomin, kuten fosforin, sisällyttäminen metavolframaattien kahden keskeisen vedyn tilalle tuottaa laajan valikoiman heteropolyhappoja, kuten fosfovolframihappoa H3PW12O40. Volframitrioksidi voi muodostaa interkalaatioyhdisteitä alkalimetallien kanssa. Nämä tunnetaan pronsseina; esimerkki on natriumvolframipronssi.