Какъв тип свързване възниква във волфрам?

Волфрамът е 74-ият елемент на периодичната система и е плътен сив метал с много висока точка на топене. Най-известен е с използването си във влакна в крушките с нажежаема жичка, но най-голямото му използване е при производството на волфрамови карбиди, както и редица други приложения. Връзките, които държат атомите заедно в елементарната форма, са пример за метална връзка.

Електроните около атомите заемат области от пространството, наречени орбитали; разположението на електроните в различните орбитали на атома се нарича електронна конфигурация. Свободните волфрамови атоми в основно състояние - с най-ниска енергийна конфигурация - имат напълно запълнена 4f под обвивка, четири електрона в 5d под обвивка и два електрона в 6s под обвивка. Тази електронна конфигурация може да бъде съкратена, както следва: 5d4 6s2. В кристала обаче конфигурацията на основното състояние всъщност включва пет електрона в 5d под обвивката и само един електрон в 6s под обвивката. 5d орбиталите могат да участват в силни връзки от ковалентен тип, където електроните се споделят между атомите, но електроните остават локализирани - ограничени до атома, към който принадлежат, или до области между съседни атоми.

За разлика от това s-електроните стават много по-делокализирани до точката, в която можете да мислите за тях като за море от електрони, разпространени в целия метал. Тези електрони не се ограничават до нито един волфрамов атом, но се споделят между много от тях. В този смисъл блокът от волфрамов метал е малко като много голяма молекула; комбинацията от орбитали от много волфрамови атоми създава много близко разположени енергийни нива, които електроните могат да заемат. Тази форма на свързване се нарича метална връзка.

Металното свързване помага да се обяснят свойствата на метали като волфрам. Металните атоми не са ограничени в твърда рамка като атомите в диамантения кристал, така че чистият волфрам е, подобно на другите метали, ковък и пластичен. Делокализираните електрони помагат да се задържат всички атоми на волфрама заедно. Волфрамът се намира в няколко различни структури: алфа, бета и гама волфрам. Алфата е най-стабилната от тях и когато се нагрява, бета структурата се превръща в алфа структура.

Волфрамът може да образува съединения и координационни комплекси с различни неметални елементи и лиганди. Връзките в тези съединения са ковалентни, което означава, че електроните се споделят между атомите. Неговото окислително състояние - зарядът, който би имал, ако всички образувани от него връзки са напълно йонни - в тези съединения може да варира от -2 до +6. Лесно се окислява при високи температури, поради което крушките с нажежаема жичка винаги се пълнят с инертен газ, в противен случай волфрамовата нишка би реагирала с въздуха.