Der Siedepunkt von Wolfram beträgt 10.030 F und andere verrückte Fakten

Panzerbrechende Geschosse, Raketentriebwerksdüsen und Bohrer zum Durchschneiden von massivem Gestein sind nur einige der Produkte aus Wolfram, einem der härtesten und hitzebeständigsten Elemente des Universums.

Wolfram, wie die meisten anderen metallischen Elemente, kommt in der Natur nicht als glänzendes Metallstück vor. Es muss chemisch von anderen Verbindungen isoliert werden, in diesem Fall dem natürlich vorkommenden Mineral Wolframit. Deshalb ist Wolframs Symbol im Periodensystem nicht T, sondern W, die Abkürzung für "Wolfram". Der Name Wolfram ist schwedisch für "schwerer Stein", ein Hinweis auf die unheimliche Dichte und das Gewicht des Elements. Seine Ordnungszahl (die Anzahl der Protonen im Kern seines Atoms) beträgt 74 und sein Atomgewicht (gewichteter Durchschnitt seiner natürlich vorkommenden Isotope) beträgt 183,84.

Ein Paar spanischer Chemiker (und Brüder), Juan José und Fausto Elhuyar, wird die Entdeckung von Wolfram im Jahr 1783 zugeschrieben, als sie erstmals das grauweiße Metall aus Wolframit isolierten.

Der höchste Schmelzpunkt aller Metalle

Eine der beeindruckendsten und nützlichsten Eigenschaften von Wolfram ist sein hoher Schmelzpunkt, der höchste aller metallischen Elemente. Reines Wolfram schmilzt bei satten 6.192 ° F (3.422 ° C) und kocht nicht, bis die Temperaturen 10.030 ° F (5.555 ° C) erreichen, was der Temperatur der Photosphäre der Sonne entspricht.

Eisen zum Vergleich hat einen Schmelzpunkt von 2.800 Grad F (1.538 Grad C) und Gold wird bei nur 1.947,52 Grad F (1.064,18 Grad C) flüssig.

Alle Metalle haben relativ hohe Schmelzpunkte, weil ihre Atome in engen metallischen Bindungen zusammengehalten werden, sagt John Newsam, ein Chemiker und Materialwissenschaftler, den wir über die American Chemical Society kontaktiert haben . Metallische Bindungen sind so stark, weil sie Elektronen über eine ganze dreidimensionale Anordnung von Atomen teilen. Newsam sagt, dass Wolfram andere Metalle aufgrund der ungewöhnlichen Stärke und Ausrichtung seiner metallischen Bindungen überdauert.

"Warum ist das wichtig?" fragt Newsam. „Denken Sie an Edison, der an Glühfäden für die Glühbirne arbeitet.

Edison experimentierte mit vielen verschiedenen Filamentmaterialien, darunter Platin, Iridium und Bambus , aber es war ein anderer amerikanischer Erfinder, William Coolidge, dem die Herstellung der Wolframfilamente zugeschrieben wird, die im 20. Jahrhundert in den meisten Glühbirnen verwendet wurden.

Der hohe Schmelzpunkt von Wolfram hat weitere Vorteile, beispielsweise wenn es als Legierung mit Materialien wie Stahl vermischt wird. Wolframlegierungen werden auf Abschnitte von Raketen und Flugkörpern plattiert, die enormer Hitze standhalten müssen, einschließlich der Triebwerksdüsen, die explosive Ströme von Raketentreibstoff ausstoßen.

Die Dichte verschiedener Elemente spiegelt die Größe ihrer Atomkomponenten wider. Je tiefer man im Periodensystem kommt, desto größer und schwerer sind die Atome.

„Die schwereren Elemente wie Wolfram haben mehr Protonen und Neutronen im Kern und mehr Elektronen in der Umlaufbahn um den Kern“, sagt Newsam. "Das bedeutet, dass das Gewicht eines Atoms deutlich zunimmt, wenn man das Periodensystem abwärts geht."

In der Praxis würde sich das Wolfram viel schwerer anfühlen, wenn Sie in einer Hand ein Stück Wolfram und in der anderen die gleiche Menge Silber oder Eisen halten würden. Insbesondere beträgt die Dichte von Wolfram 19,3 Gramm pro Kubikzentimeter. Im Vergleich dazu ist Silber etwa halb so dicht wie Wolfram (10,5 g/cm ³ ) und Eisen ist fast ein Drittel so dicht (7,9 g/cm ³ ).

Die hohe Dichte von Wolfram kann bei bestimmten Anwendungen von Vorteil sein. Es wird zum Beispiel wegen seiner Dichte und Härte oft in panzerbrechenden Kugeln verwendet. Das Militär verwendet Wolfram auch, um sogenannte "kinetische Bombardement" -Waffen herzustellen, die einen Wolframstab wie einen in der Luft befindlichen Rammbock abschießen, um Wände und Panzerpanzerungen zu durchschlagen.

Während des Kalten Krieges experimentierte die Air Force angeblich mit einer Idee namens Project Thor , die ein Bündel von 6 Meter langen Wolframstäben aus der Umlaufbahn auf feindliche Ziele abgeworfen hätte. Diese sogenannten "Stäbe von Gott" hätten mit der zerstörerischen Kraft einer Atomwaffe eingeschlagen, aber ohne den nuklearen Fallout. Es stellte sich heraus, dass die Kosten für den Raketenflug der schweren Ruten in den Weltraum unerschwinglich hoch waren.

Nur Diamanten sind härter als Wolframkarbid

Reines Wolfram ist nicht so hart – man kann es mit einer Handsäge durchschneiden – aber wenn Wolfram mit kleinen Mengen Kohlenstoff kombiniert wird, wird es zu Wolframkarbid, einer der härtesten und härtesten Substanzen auf der Erde.

„Wenn man Wolfram kleine Mengen Kohlenstoff oder andere Metalle beifügt, fixiert es die Struktur und verhindert, dass sie sich leicht verformt“, sagt Newsam.

Wolframkarbid ist so hart, dass es nur von Diamanten geschnitten werden kann , und selbst dann funktionieren Diamanten nur, wenn das Wolframkarbid nicht vollständig ausgehärtet ist. Wolframcarbid ist bis zu dreimal so steif wie Stahl, kann unter stark abrasiven Bedingungen bis zu 100-mal länger halten als Stahl und hat die höchste Druckfestigkeit aller geschmiedeten Metalle, d .

Die häufigste Verwendung für Wolframkarbid – und das Endziel des größten Teils des auf dem Planeten abgebauten Wolframs – sind Spezialwerkzeuge, insbesondere Bohrer. Jede Art von Bohrer zum Schneiden von Metall oder festem Gestein muss harten Reibungswerten standhalten, ohne zu stumpfen oder zu brechen. Nur Diamantbohrer sind härter als Hartmetall, aber auch viel teurer.

Andere coole Anwendungen für Wolfram

Die Härte, Dichte und Hitzebeständigkeit von Wolfram machen es ideal für viele Nischenanwendungen:

Das ist jetzt knifflig

Fälscher haben schon vor langer Zeit herausgefunden, dass Wolfram fast genauso dicht wie Gold ist , und versuchen manchmal, vergoldete Wolframbarren als reine Goldbarren auszugeben.