Fyzikálne vlastnosti

Vo svojej surovej forme je volfrám tvrdý oceľovo šedý kov, ktorý je často krehký a ťažko opracovateľný. Ak je vyrobený veľmi čistý, volfrám si zachováva svoju tvrdosť (ktorá prevyšuje tvrdosť mnohých ocelí) a stáva sa dostatočne kujným, aby sa dal ľahko opracovať. Spracováva sa kovaním, ťahaním alebo pretláčaním. Volfrámové predmety sa tiež bežne formujú spekaním. Zo všetkých kovov v čistej forme má volfrám najvyšší bod topenia (3422 stupňov, 6192 stupňov F), najnižší tlak pár (pri teplotách nad 1650 stupňov, 3000 stupňov F) a najvyšší pevnosť v ťahu.[13] Hoci uhlík zostáva pevný pri vyšších teplotách ako volfrám, uhlík skôr sublimuje ako sa topí, takže volfrám sa považuje za volfrám s vyšším bodom topenia. Volfrám má najnižší koeficient tepelnej rozťažnosti zo všetkých čistých kovov. Nízka tepelná rozťažnosť a vysoká teplota topenia a pevnosť v ťahu volfrámu pochádzajú zo silných kovalentných väzieb vytvorených medzi atómami volfrámu 5d elektrónmi. Legovanie malých množstiev volfrámu s oceľou výrazne zvyšuje jej húževnatosť.[6] Volfrám existuje v dvoch hlavných kryštalických formách: a . Prvý má kubickú štruktúru zameranú na telo a je stabilnejšou formou. Štruktúra fázy sa nazýva kubická A15; je metastabilný, ale môže koexistovať s fázou pri okolitých podmienkach v dôsledku nerovnovážnej syntézy alebo stabilizácie nečistotami. Na rozdiel od fázy, ktorá kryštalizuje v izometrických zrnách, má forma stĺpcovitý habitus. Fáza má jednu tretinu elektrického odporu a oveľa nižšiu teplotu supravodivého prechodu TC v porovnaní s fázou: cca. 0,015 K oproti 1–4 K; zmiešanie dvoch fáz umožňuje získať stredné hodnoty TC. Hodnotu TC možno zvýšiť aj legovaním volfrámu s iným kovom (napr. 7,9 K pre W-Tc). Takéto zliatiny volfrámu sa niekedy používajú v nízkoteplotných supravodivých obvodoch. Izotopy Prirodzene sa vyskytujúci volfrám pozostáva z piatich izotopov, ktorých polčasy rozpadu sú také dlhé, že ich možno považovať za stabilné. Teoreticky sa všetkých päť môže rozpadnúť na izotopy prvku 72 (hafnium) alfa emisiou, ale pozorovalo sa len 180 W, aby sa tak stalo s polčasom rozpadu (1,8 ± 0,2) × 1018 rokov; v priemere to dáva asi dva alfa rozpady po 180 W v jednom grame prírodného volfrámu za rok. Nebolo pozorované, že by sa ostatné prirodzene sa vyskytujúce izotopy rozpadli, čo obmedzuje ich polčasy na minimálne 4 × 1021 rokov. Charakterizovalo sa ďalších 30 umelých rádioizotopov volfrámu, z ktorých najstabilnejšie sú 181W s polčasom rozpadu 121,2 dňa, 185W s polčasom rozpadu 75,1 dňa, 188W s polčasom rozpadu 69,4 dňa, 178W s polovičným -životnosť 21,6 dňa a 187W s polčasom rozpadu 23,72 h. Všetky zostávajúce rádioaktívne izotopy majú polčasy menej ako 3 hodiny a väčšina z nich má polčasy menej ako 8 minút Volfrám má tiež 4 metastavy, najstabilnejší je 179 mW (t1/2 6,4 minúty ). Chemické vlastnosti Elementárny volfrám odoláva útokom kyslíka, kyselín a zásad. Najbežnejším formálnym oxidačným stavom volfrámu je +6, ale vykazuje všetky oxidačné stavy od -2 do +6. Volfrám sa zvyčajne spája s kyslíkom a vytvára žltý oxid wolfrámu, WO3, ktorý sa rozpúšťa vo vodnej alkalickej roztoky na tvorbu volfrámových iónov, WO2−4. Karbidy volfrámu (W2C a WC) sa vyrábajú zahrievaním práškového volfrámu s uhlíkom. W2C je odolný voči chemickému napadnutiu, aj keď silne reaguje s chlórom za vzniku hexachloridu wolfrámového (WCl6). Vo vodnom roztoku poskytuje volfrám za neutrálnych a kyslých podmienok heteropolykyseliny a polyoxometalátové anióny. Keď sa volfrám postupne spracuje kyselinou, najprv sa získa rozpustný, metastabilný anión „parawolframan A“, W7O6–24, ktorý sa časom premení na menej rozpustný anión „parawolframan B“ H2W12O10–42. Ďalším okyslením vzniká veľmi rozpustný metavolfrámát anión, H2W12O6–40, po ktorom sa dosiahne rovnováha. Metavolfrámový ión existuje ako symetrický zhluk dvanástich volfrámovo-kyslíkových oktaedrov známych ako Kegginov anión. Mnohé ďalšie polyoxometalátové anióny existujú ako metastabilné druhy. Zahrnutie iného atómu, ako je fosfor, namiesto dvoch centrálnych vodíkov v metavolfrámane, vytvára širokú škálu heteropolykyselín, ako je kyselina fosfowolfrámová H3PW12O40. Oxid wolfrámový môže vytvárať interkalačné zlúčeniny s alkalickými kovmi. Tieto sú známe ako bronzy; príkladom je sodný volfrámový bronz.