Wolfram jest 74. elementem układu okresowego pierwiastków i jest gęstym szarym metalem o bardzo wysokiej temperaturze topnienia. Najbardziej znany jest z zastosowania we włóknach wewnątrz żarówek żarowych, ale jego największe zastosowanie znajduje się w produkcji węglików wolframu, a także w wielu innych zastosowaniach. Wiązania, które utrzymują atomy razem w postaci pierwiastkowej, są przykładem wiązania metalicznego.
Konfiguracja elektronów
Elektrony wokół atomów zajmują obszary przestrzeni zwane orbitalami; układ elektronów na różnych orbitach atomu nazywa się konfiguracją elektronów. Swobodne atomy wolframu w ich stanie podstawowym – konfiguracji o najniższej energii – mają całkowicie wypełnioną podpowłokę 4f, cztery elektrony w podpowłoce 5d i dwa elektrony w podpowłoce 6s. Ta konfiguracja elektronowa może być skrócona w następujący sposób: 5d4 6s2. Jednak w krysztale konfiguracja stanu podstawowego faktycznie zawiera pięć elektronów w podpowłoce 5d i tylko jeden elektron w podpowłoce 6s. Orbitale 5d mogą uczestniczyć w silnych wiązaniach kowalencyjnych, w których elektrony są dzielone między atomami, ale, elektrony pozostają zlokalizowane - ograniczone do atomu, do którego należą lub do obszarów między sąsiednimi atomy.
Klejenie metaliczne
Z kolei s-elektrony stają się znacznie bardziej zdelokalizowane, do tego stopnia, że można o nich myśleć jako o morzu elektronów rozsianych po całym metalu. Elektrony te nie są ograniczone do jednego atomu wolframu, ale są wspólne dla wielu z nich. W tym sensie blok metalowego wolframu jest trochę jak bardzo duża cząsteczka; połączenie orbitali z wielu atomów wolframu tworzy wiele blisko położonych poziomów energii dostępnych dla elektronów. Ta forma wiązania nazywana jest wiązaniem metalicznym.
Struktura
Wiązanie metaliczne pomaga wyjaśnić właściwości metali, takich jak wolfram. Atomy metalu nie są związane sztywną ramą, jak atomy w krysztale diamentu, więc czysty wolfram jest, podobnie jak inne metale, ciągliwy i ciągliwy. Zdelokalizowane elektrony pomagają utrzymać razem wszystkie atomy wolframu. Wolfram występuje w kilku różnych strukturach: wolfram alfa, beta i gamma. Alpha jest najbardziej stabilną z nich, a po podgrzaniu struktura beta przekształca się w strukturę alfa.
Związki wolframu
Wolfram może tworzyć związki i kompleksy koordynacyjne z różnymi pierwiastkami niemetalicznymi i ligandami. Wiązania w tych związkach są kowalencyjne, co oznacza, że elektrony są wspólne dla atomów. Jego stopień utlenienia – ładunek, jaki miałby, gdyby wszystkie utworzone wiązania były całkowicie jonowe – w tych związkach może wynosić od -2 do +6. Łatwo się utlenia w wysokich temperaturach, dlatego żarówki żarowe są zawsze wypełnione gazem obojętnym, w przeciwnym razie żarnik wolframowy reagowałby z powietrzem.