Το βολφράμιο είναι το 74ο στοιχείο του περιοδικού τραπεζιού και είναι ένα πυκνό γκρι μέταλλο με πολύ υψηλό σημείο τήξης. Είναι περισσότερο γνωστό για τη χρήση του σε νήματα μέσα σε λαμπτήρες πυρακτώσεως, αλλά η μεγαλύτερη χρήση του είναι στην κατασκευή καρβιδίων βολφραμίου, καθώς και σε πολλές άλλες εφαρμογές. Οι δεσμοί που συγκρατούν τα άτομα μαζί στη στοιχειακή μορφή είναι ένα παράδειγμα μεταλλικής σύνδεσης.
Διαμόρφωση ηλεκτρονίων
Τα ηλεκτρόνια γύρω από τα άτομα καταλαμβάνουν περιοχές του χώρου που ονομάζονται τροχιακά. η διάταξη των ηλεκτρονίων στα διαφορετικά τροχιακά ενός ατόμου ονομάζεται διαμόρφωση ηλεκτρονίων. Τα ελεύθερα άτομα βολφραμίου στην κατάσταση του εδάφους τους - η χαμηλότερη διαμόρφωση ενέργειας - έχουν ένα πλήρως γεμισμένο υπόστρωμα 4f, τέσσερα ηλεκτρόνια στο υπόστρωμα 5d και δύο ηλεκτρόνια στο υπόστρωμα 6s. Αυτή η διαμόρφωση ηλεκτρονίων μπορεί να συντομευτεί ως εξής: 5d4 6s2. Στον κρύσταλλο, ωστόσο, η διαμόρφωση της κατάστασης εδάφους στην πραγματικότητα διαθέτει πέντε ηλεκτρόνια στο υπόστρωμα 5d και μόνο ένα ηλεκτρόνιο στο υπόστρωμα 6s. Τα τροχιακά 5d μπορούν να συμμετέχουν σε ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς, όπου τα ηλεκτρόνια μοιράζονται μεταξύ ατόμων, αλλά τα ηλεκτρόνια παραμένουν εντοπισμένα - περιορίζονται στο άτομο στο οποίο ανήκουν ή σε περιοχές μεταξύ γειτονικών άτομα.
Μεταλλική συγκόλληση
Τα s-ηλεκτρόνια, αντίθετα, καθίστανται πολύ πιο μετατοπισμένα, σε σημείο που μπορείτε να τα θεωρήσετε ως μια θάλασσα ηλεκτρονίων απλωμένα σε όλο το μέταλλο. Αυτά τα ηλεκτρόνια δεν περιορίζονται σε κανένα άτομο βολφραμίου αλλά μοιράζονται μεταξύ πολλών από αυτά. Υπό αυτήν την έννοια, το μπλοκ του μετάλλου βολφραμίου μοιάζει λίγο με ένα πολύ μεγάλο μόριο. Ο συνδυασμός τροχιακών από πολλά άτομα βολφραμίου δημιουργεί πολλά ενεργειακά επίπεδα σε κοντινή απόσταση που διατίθενται για να καταλάβουν τα ηλεκτρόνια. Αυτή η μορφή συγκόλλησης ονομάζεται μεταλλική σύνδεση.
Δομή
Η μεταλλική συγκόλληση βοηθά στην εξήγηση των ιδιοτήτων των μετάλλων όπως το βολφράμιο. Τα μεταλλικά άτομα δεν περιορίζονται σε ένα άκαμπτο πλαίσιο όπως τα άτομα σε ένα διαμάντι κρύσταλλο, έτσι το καθαρό βολφράμιο είναι, όπως και άλλα μέταλλα, ελατό και όλκιμο. Τα ηλεκτρόνια που έχουν υποκατασταθεί βοηθούν στη συγκράτηση όλων των ατόμων βολφραμίου. Το βολφράμιο βρίσκεται σε πολλές διαφορετικές δομές: άλφα, βήτα και β Το άλφα είναι το πιο σταθερό από αυτά, και όταν θερμαίνεται, η δομή βήτα μετατρέπεται σε δομή άλφα.
Ενώσεις βολφραμίου
Το βολφράμιο μπορεί να σχηματίσει ενώσεις και σύμπλοκα συντονισμού με διάφορα μη μεταλλικά στοιχεία και προσδέματα. Οι δεσμοί σε αυτές τις ενώσεις είναι ομοιοπολικοί, πράγμα που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια μοιράζονται μεταξύ ατόμων. Η κατάσταση οξείδωσης - το φορτίο που θα είχε εάν όλοι οι δεσμοί που σχημάτισε ήταν εντελώς ιονικοί - σε αυτές τις ενώσεις μπορεί να κυμαίνεται από -2 έως +6. Οξειδώνεται εύκολα σε υψηλές θερμοκρασίες, γι 'αυτό οι λαμπτήρες πυρακτώσεως γεμίζουν πάντα με αδρανές αέριο, διαφορετικά το νήμα βολφραμίου θα αντιδρά με τον αέρα.