Hvilken type binding finder sted i wolfram?

Wolfram er det 74. element i det periodiske system og er et tæt gråt metal med et meget højt smeltepunkt. Det er bedst kendt for dets anvendelse i filamenter inde i glødepærer, men dets største anvendelse er til fremstilling af wolframcarbider samt en række andre applikationer. De bindinger, der holder atomer sammen i den grundlæggende form, er et eksempel på metallisk binding.

Elektroner omkring atomer optager områder i rummet, der kaldes orbitaler; arrangementet af elektroner i de forskellige orbitaler i et atom kaldes elektronkonfiguration. Gratis wolframatomer i deres jordtilstand - laveste energikonfiguration - har en fuldstændigt fyldt 4f-underskal, fire elektroner i 5d-underskallen og to elektroner i 6s-underskallen. Denne elektronkonfiguration kan forkortes som følger: 5d4 6s2. I krystallen indeholder jordtilstandskonfigurationen imidlertid faktisk fem elektroner i 5d-underskallen og kun en elektron i 6'erne-underskallen. De 5d orbitaler kan deltage i stærke kovalente bindinger, hvor elektroner deles mellem atomer, men elektronerne forbliver lokaliserede - begrænset til det atom, som de tilhører, eller til regioner mellem nabolande atomer.

S-elektronerne bliver derimod meget mere delokaliseret, til det punkt, hvor du kan tænke på dem som et hav af elektroner spredt gennem metallet. Disse elektroner er ikke begrænset til noget wolframatom, men deles mellem mange af dem. I denne forstand er blokken af ​​wolframmetal lidt som et meget stort molekyle; Kombinationen af ​​orbitaler fra mange wolframatomer skaber mange energiniveauer, der er tæt placeret, tilgængelige for elektroner til at optage. Denne form for binding kaldes metallisk binding.

Metallisk binding hjælper med at forklare egenskaberne af metaller som wolfram. Metalatomer er ikke begrænset i en stiv ramme som atomerne i en diamantkrystal, så ren wolfram er ligesom andre metaller formbar og duktil. De delokaliserede elektroner hjælper med at holde alle wolframatomer sammen. Wolfram findes i flere forskellige strukturer: alfa, beta og gamma wolfram. Alpha er den mest stabile af disse, og når den opvarmes, konverteres beta-strukturen til alfastrukturen.

Wolfram kan danne forbindelser og koordinationskomplekser med forskellige ikke-metalliske grundstoffer og ligander. Bindingerne i disse forbindelser er kovalente, hvilket betyder at elektroner deles mellem atomer. Dens oxidationstilstand - den ladning, det ville have, hvis alle de bindinger, den dannede, var fuldstændigt ioniske - i disse forbindelser kan variere fra -2 til +6. Det oxideres let ved høje temperaturer, hvorfor glødepærer altid er fyldt med en inaktiv gas, ellers ville wolframfilamentet reagere med luften.