Wolfraam

Portaal Scheikunde
Chemisch element

Wolfraam kristallen met 1 cm³ kubus
Naam	Wolfraam of wolfram
Latijn
Symbool	W
Atoomnummer	74
Soort	metaal
Kleur	Grijsachtig wit, glanzend
Smeltpunt	3422 ^oC
Kookpunt	5930 ^oC

Wolfraam , of wolfram, is een chemisch element met het symbool W en atoomnummer 74 in het Periodiek Systeem van de scheikunde. Wolfraam is een zeldzaam metaal dat van nature bijna uitsluitend op aarde wordt aangetroffen als verbindingen met andere elementen. In het Engels wordt het Tungsten genoemd. Dit was de oude Zweedse naam voor het mineraal scheeliet (Tung sten, wat in het Zweeds "zware steen" betekent). De naam Wolfraam is afgeleid van het mineraal wolframiet (vanuit het Duits "wolfroet" of "wolvencrème").

Voorkomen

De belangrijkste ertsen waarin wolfraam voorkomt zijn scheeliet en wolframiet. De wolfraamreserves in de wereld bedragen 3.200.000 ton; ze bevinden zich meestal in China (1.800.000 t), Canada (290.000 t), Rusland (160.000 t), Vietnam (95.000 t) en Bolivia. Vanaf 2017 zijn China, Vietnam en Rusland de grootste leveranciers van Wolfraam.

De wijze waarop wolfraam wordt gewonnen in de Democratische Republiek Congo, geeft reden voor protesten vanwege de slechte omstandigheden waaronder de mijnwerkers moeten werken.

Wolfraam in erts of mineraal

Wolframiet uit Portugal
Ferberiet, is een zwart mineraal dat bestaat uit ijzer (II) wolframaat, (FeW O₄).
Scheeliet is een calcium- wolframaat mineraal (chemische formule CaWO₄).
Hübneriet uit Peru, bestaande uit mangaan wolfraam oxide (chemische formule MnWO₄)

Geschiedenis

In 1781 ontdekte Carl Wilhelm Scheele dat er een nieuw zuur, wolfraamzuur, gemaakt kon worden van scheeliet (toen nog wolfraam). Scheele en Torbern Bergman stelde voor dat het mogelijk zou kunnen zijn om een nieuw metaal te verkrijgen door dit zuur te behandelen. In 1783 vonden José Elhuyar en Fausto Elhuyar een zuur gemaakt van wolframiet dat hetzelfde was als wolfraamzuur. Later dat jaar, bij de Royal Basque Society in de stad Bergara, Spanje, slaagden de broers erin wolfraam apart te maken door behandeling van dit zuur met houtskool, en ze worden aangewezen als de ontdekkers van het element (ze noemden het "wolfram" of "volfram").

De strategisch militaire waarde van wolfraam werd in het begin van de 20e eeuw opgemerkt. De Britse autoriteiten kwamen in 1912 in actie om de Carrock-mijn te bevrijden van de Cumbrian Mining Company die in Duitse handen was en tijdens de Eerste Wereldoorlog de Duitse toegang elders te beperken. In de Tweede Wereldoorlog speelde wolfraam een belangrijkere rol in politieke achtergronden. Portugal, als de belangrijkste Europese bron van het element, werd van beide kanten onder druk gezet vanwege de afzettingen van wolframieterts in het Panasqueira mijngebied. De gewenste eigenschappen van wolfraam, zoals weerstand tegen hoge temperaturen, de hardheid en dichtheid, en de versterking van legeringen, maakten het tot een belangrijke grondstof voor de wapen-industrie, zowel als bestanddeel van wapens en uitrustingen, en werd het gebruikt in de productie zelf, bijvoorbeeld insnijgereedschappen van wolfraamcarbide voor het bewerken van staal. Nu wordt wolfraam in veel meer toepassingen gebruikt, zoals ballastgewichten voor vliegtuigen en motorsport, darts, anti-tril gereedschappen en sportuitrusting.

Gebruik

Het bewerken van het metaal wolfraam is best lastig. Het zogeheten polykristallijn wolfraam is bros en een hard materiaal, waardoor het moeilijk is om te bewerken. Het zogeheten pure monokristallijn wolfraam is echter 'zachter' en kan worden gezaagd met een ijzerzaag van hard staal. Van alle metalen in zuivere vorm heeft wolfraam het hoogste smeltpunt (3.422 °C). het reageert bij kamertemperatuur niet of nauwelijks met andere elementen (behalve met fluor, waarmee het een kleurloos bijtend gas vormt). In zeg maar poedervorm is wolfraam zeer ontbrandbaar (ontbrand in lucht onder de 54 °C).

Wolfraam komt in vele legeringen, die tal van toepassingen, waaronder gloeilampen hebben gloeilamp filamenten, röntgenbuizen , elektroden in TIG-lassen , superlegeringen en stralingsafscherming. Legeren van kleine hoeveelheden wolfraam met staal verhoogt de taaiheid aanzienlijk. De hardheid en hoge dichtheid van wolfraam maken het geschikt voor militaire toepassingen in doordringende projectielen. Wolfraamverbindingen worden vaak gebruikt als industriële katalysatoren. Ook wordt het in raket- en vliegtuigonderdelen gebruikt, die tegen hoge temperaturen bestand moeten zijn.

Door wolfraampoeder te verhitten met koolstof krijg je wolfraamcarbiden (W₂C) dat bestand is tegen chemische aantasting en in veel toepassingen een beschermende keramiek laag geeft. Wolfraamcarbide wordt gebruikt voor het maken van slijtvaste schuurmiddelen en "carbide" snijgereedschappen zoals messen, boren, cirkelzagen, matrijzen (gietvormen), frees- en draaigereedschappen die worden gebruikt door de metaalbewerkings-, houtbewerkings-, mijnbouw- , aardolie- en bouwindustrie. Het wordt ook gebruikt voor de bal in een balpen. Dit type industrieel gebruik is goed voor ongeveer 60% van het huidige wolfraamverbruik.

De sieradenindustrie maakt ringen van zogeheten gesinterd wolfraamcarbide en ook het metaal wolfraam. Een nadeel van wolfraamcarbide ringen is dat ze echter broos zijn en kunnen barsten bij een harde klap.

Doordat wolfraam dezelfde uitzettingscoëfficiënt (zelfde mate van krimpen en uitzetten) heeft als glas, kan het gebruikt worden in gewapend glas.

Biologie

Wolfraam is het enige metaal in de derde overgangsreeks waarvan bekend is dat het voorkomt in biomoleculen en wordt aangetroffen in enkele soorten bacteriën en archaea (micro-organismen). Wolfraam interfereert echter met het molybdeen- en koper-metabolisme (stofwisseling) en is enigszins giftig voor de meeste vormen van dierlijk leven en dus ook voor de mens.

Degene die wolfraam of wolfraamverbindingen moet verwerken, moet zich aan veiligheidsmaatregelen houden, omdat het irritaties kan opwekken.

Veiligheid

Wolfraam en wolfraamverbindingen kinnen irritaties aan ogen en slijmvliezen geven.
Wolfraam in fijne splintertjes (poeder) kan makkelijk in de lucht ontbranden