Wolfram er det 74. elementet i det periodiske systemet, og er et tett grå metall med veldig høyt smeltepunkt. Det er mest kjent for bruk i glødetråder i glødelamper, men den største bruken er innen produksjon av wolframkarbider, samt en rekke andre bruksområder. Bindingene som holder atomene sammen i grunnform er et eksempel på metallbinding.
Elektronkonfigurasjon
Elektroner rundt atomer okkuperer områder av rommet som kalles orbitaler; arrangementet av elektroner i de forskjellige orbitalene til et atom kalles elektronkonfigurasjonen. Frie wolframatomer i grunntilstand - laveste energikonfigurasjon - har et fullstendig fylt 4f-underskall, fire elektroner i 5d-underskallet og to elektroner i 6s-underskallet. Denne elektronkonfigurasjonen kan forkortes som følger: 5d4 6s2. I krystallet har imidlertid grunntilstandskonfigurasjonen faktisk fem elektroner i 5d-underskallet og bare ett elektron i 6s-underskallet. 5d-orbitalene kan delta i sterke kovalente bindinger, der elektroner deles mellom atomer, men elektronene forblir lokalisert - begrenset til atomet de tilhører, eller til regioner mellom nabolandene atomer.
Metallisk liming
S-elektronene blir derimot mye mer delokalisert, til det punktet hvor du kan tenke på dem som et hav av elektroner spredt over hele metallet. Disse elektronene er ikke begrenset til noe wolframatom, men deles mellom mange av dem. Slik sett er blokken av wolframmetall litt som et veldig stort molekyl; kombinasjonen av orbitaler fra mange wolframatomer skaper mange nærtliggende energinivåer som er tilgjengelige for elektroner å okkupere. Denne formen for binding kalles metallbinding.
Struktur
Metallbinding hjelper til med å forklare egenskapene til metaller som wolfram. Metallatomene er ikke begrenset i et stivt rammeverk som atomene i en diamantkrystall, så ren wolfram er, som andre metaller, formbar og duktil. De avlokaliserte elektronene hjelper til med å holde alle wolframatomer sammen. Wolfram finnes i flere forskjellige strukturer: alfa, beta og gamma wolfram. Alpha er den mest stabile av disse, og når den varmes opp, konverterer beta-strukturen til alfastrukturen.
Wolframforbindelser
Wolfram kan danne forbindelser og koordinasjonskomplekser med forskjellige ikke-metalliske elementer og ligander. Bindingene i disse forbindelsene er kovalente, noe som betyr at elektroner deles mellom atomer. Dens oksidasjonstilstand - ladningen den ville ha hvis alle bindingene den dannet var helt ioniske - i disse forbindelsene kan variere fra -2 til +6. Det oksyderes lett ved høye temperaturer, og derfor fylles glødelamper alltid med en inert gass, ellers vil wolframfilamentet reagere med luften.