wolfram

Wolfram, metallisk grunnstoff i gruppe 6 i grunnstoffenes periodesystem. Wolfram metall er lyst grått. Det har det høyeste smeltepunktet av alle metaller og har et lavt damptrykk. Høyrent wolfram er duktilt og kan valses og trekkes til tråder. Forurensninger av oksygen, nitrogen, karbon o.a. gjør metallet hardere og sprøere.

Wolfram antas å utgjøre 5·10⁻⁴ vektprosent av jordskorpen. Mineraler av kommersiell betydning er scheelitt (kalsiumwolframat, CaWO₄) og wolframitt med varierende innhold av jern og mangan, (Fe,Mn)WO₄.

Wolfram er bestandig i syrer, også i salpetersyre, fordi det blir passivisert. Det løses i en blanding av salpetersyre og flussyre. Metallet angripes i oksiderende, basiske smelter, f.eks. av soda og salpeter. Wolfram er bestandig i luft ved vanlige temperaturer, men oksiderer stadig raskere over ca. 400 °C. Ved temperaturer over 750 °C damper det relativt flyktige trioksidet kontinuerlig av.

I sine kjemiske forbindelser har wolfram oksidasjonstall fra +II til VI, i kompleksforbindelser også 0. Oksidasjonstrinn VI og til dels V er under vanlige betingelser det mest stabile og vanlige. Oksidasjonstrinn III er sjeldent, mens II typisk opptrer i forbindelse med wolfram–wolfram-binding. Forbindelser med karbon, bor og silisium, f.eks. WC, WB, WSi₂, dannes ved direkte reaksjon med grunnstoffene ved høye temperaturer (over 1400 °C). De enkleste oksidene er WO₂ og WO₃. Av halogenider finnes fra f.eks. kloridet WCl₂ (oksidasjonstrinn II; egentlig W₆Cl₁₂-kluster) til fluoridet WF₆ (oksidasjonstrinn VI). Sulfidet, WS₂, har tilsvarende sjiktstruktur som molybdendisulfid, MoS₂.

Mineralene blir først pulverisert og anriket ved flotasjon. Konsentrater av wolframitt behandles med smelte av natriumhydroksid. Derved dannes natriumwolframat, som så lutes ut med vann. Ved videre tilsetning av kalsiumklorid felles tungt løselig kalsiumwolframat, som med saltsyre gir wolframsyre, H₂WO₄. Denne renses ved oppløsning i ammoniakk, og det dannede ammoniumparawolframat, 5(NH₄)₂·12WO₃·11H₂O omdannes til trioksidet, WO₃, ved oppvarming. De største produsentland er Russland, Kina, USA og Thailand.

Wolfram metall i form av pulver fremstilles ved å redusere trioksidet med hydrogen ved ca. 850 °C. Pulveret omdannes til kompakt metall ved sintring i hydrogen ved høye temperaturer. Høyrent wolfram kan også fremstilles ved termisk spalting av wolframhalogenider. For mange legeringsformål fremstilles ferrowolfram med wolframinnhold opp til 20 %.

Wolfram har mange viktige anvendelser. Pga. sitt høye smeltepunkt og lave damptrykk brukes metallet som glødetråd i elektriske glødelamper (lyspærer). Temperaturen kan økes ved små tilsetninger av halogener, spesielt jod, inne i glødelampen (halogenlamper). En annen viktig anvendelse er som legeringsgrunnstoff i stål, superlegeringer o.a. Wolframlegeringer forbedrer generelt legeringens høytemperaturegenskaper. Legeringer av wolfram, kobber og sølv brukes i brytere og kontakter. Wolframkarbid, som fremstilles ved å reagere wolframtrioksid med karbon ved høy temperatur, 1500–1600 °C, har høy hardhet og inngår i hardmetaller for bruk i borekroner, fjellbor o.a.

Navnet wolfram ble på 1500-tallet brukt på mineralet wolframitt. Når dette fantes sammen med tinnsten (kassiteritt), ble utvinningen av tinn gjort vanskeligere, slaggdannelsen (Rahm, 'skum') økte. De saksiske bergmennene beskrev dette billedlig som at mineralet «spiste opp tinnet» i likhet med at ulven (Wolf) spiste lammet. I 1758 oppdaget og beskrev svensken A. Cronstedt et wolframmineral som han pga. mineralets høye densitet kalte tungsten. Han mente det måtte inneholde et nytt, uoppdaget grunnstoff. Det var først i 1781 at den svenske kjemikeren C. Scheele isolerte et oksid, wolfram(VI)oksid, WO₃, fra wolframmineralet som nå kalles scheelitt. To år senere påviste to spanske kjemikere, brødrene d'Elhujar, at oksidet som ble fremstilt fra wolframitt, var identisk med oksidet funnet av Scheele. De fremstilte også wolfram metall i pulverform ved å redusere oksidet med trekull. Berzelius gav det nye metallet navnet wolfram. IUPAC har anbefalt navnet wolfram for grunnstoffet, men både på engelsk og fransk brukes fremdeles det gamle svenske navnet tungsten.

Grenseverdi for løselige wolframforbindelser regnet som wolfram i arbeidsatmosfæren er satt til 1 mg/m³.