Tính chất vật lý

Ở dạng thô, volfram là kim loại có màu xám thép, thường giòn và cứng khi gia công, nhưng nếu tinh khiết nó rất dễ gia công.[8] Nó được gia công bằng các phương pháp rèn, kéo, ép tạo hình. Trong tất cả kim loại nguyên chất, volfram có điểm nóng chảy cao nhất (3.422 °C, 6.192 °F), áp suất hơi thấp nhất, (ở nhiệt độ trên 1.650 °C, 3.000 °F) độ bền kéo lớn nhất.[12] và hệ số giãn nở nhiệt thấp nhất. Độ giãn nở nhiệt thấp, điểm nóng chảy và độ bền cao của volfram là do các liên kết cộng hóa trị mạnh hình thành giữa các nguyên tử volfram bởi các electron lớp 5d.[13] Hợp kim pha một lượng nhỏ volfram của thép làm tăng mạnh tính dẻo của nó.[14]

Volfram tồn tại ở hai dạng tinh thể chính: α và β. Dạng α có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối và là một dạng bền. cấu trúc của tinh thể dạng β được gọi là lập phương A15; là một dạng kích thích, nhưng có thể đồng tồn tại với pha α ở các điều kiện phòng do sự tổng hợp không cân bằng hoặc sự ổn định hóa bởi các tạp chất. Trái ngược với dạng α có các tinh thể là các hạt có kích thước bằng nhau theo mọi hướng còn dạng β có tập hợp dạng trụ. Dạng α có điện trở thấp hơn dạng β 3 lần[15] và thấp hơn nhiều nếu nó ở nhiệt độ chuyển tiếp siêu dẫn TC so với dạng β: khoảng 0,015 K vs. 1-4 K; hỗn hợp của 2 dạng này cho phép tạo ra các giá trị TC trung gian.[16][17] Giá trị TC cũng có thể được gia tăng bằng cách tạo hợp kim volfram với các kim loại khác (như 7,9 K đối với W-Tc).[18] Các hợp kim wokfram này đôi khi được sử dụng trong các mạch siêu dẫn nhiệt độ thấp.[19][20][21]

Đồng vị

Wolfram tự nhiên gồm 5 đồng vị với chu kỳ bán rã đủ lâu nên chúng được xem là các đồng vị bền. Về mặt lý thuyết, tất cả năm đồng vị có thể phân rã thành các đồng vị của nguyên tố 72 (hafni) bằng phân rã anpha, nhưng chỉ có 180W là được quan sát[22] là có chu kỳ bán rã (1,8 ± 0,2)×1018 yr; trung bình, nó có hai phân rã anpha của 180W trong một gram wolfram tự nhiên/năm.[23] Các đồng vị tự nhiên khác chưa được quan sát phân rã, nhưng chu kỳ bán rã của các đồng vị được hạn chế ở mức như sau[23]

30 đồng vị phóng xạ nhân tạo khác của wolfram đã được miêu tả, đồng vị bền nhất là 181W có chu kỳ bán rã 121,2 ngày, 185W là 75,1 ngày, 188W là 69,4 ngày, 178W là 21,6 ngày, và 187W là 23,72 giờ.[23] Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 3 giờ, và đá số trong đó có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 8 phút.[23] Wolfram có 4 meta state, ổn định nhất là 179mW (T½ 6,4 phút).

Tính chất hóa học

Wolfram nguyên tố có khả năng chống ôxy hóa, axit, và kiềm.[24][25]

Trạng thái ôxy hóa phổ biến nhất của wolfram là +6, nhưng có thể thay đổi từ −2 đến +6.[24] Wolfram đặc biệt kết hợp với ôxy tạo thành wolfram triôxit, WO3 màu vàng, hòa tan trong dung dịch kiềm tạo thành ion wolfram WO2−4.

Wolfram cacbic (W2C và WC) được sản xuất bằng cách nung bột wolfram với cacbon và là những cacbic cứng nhất, WC có điểm nóng chảy 2.770 °C và 2.780 °C đối với W2C. WC là chất dẫn điện hiệu quả, nhưng W2C thì ít hơn. Wolfram cacbic có ứng xử tương tự wolfam không ở dạng hợp kim và có khả năng chống lại ăn mòn hóa học, mặc dù nó phản ứng mạnh với clo tạo thành wolfram hexaclorua (WCl6).[14]

Dung dịch wolfram trong nước được ghi nhận là để tạo thành axit heteropoly và các anion polyoxometalat trong các môi trường trung hòa và axit. Khi wolfamat được xử lý từ từ bằng axit, đầu tiên nó hòa tan, anion "parawolfarmat A" metastable, W7O6-24, dần dần nó chuyển sang dạng anion ít hòa tan hơn "parawolframat B", H2W12O10-42.[26] Quá trình axit hóa sau đó tạo ra các anion netawolframat hòa tan rất cao, H2W12O6-40, sau đó đạt đến trạng thái cân bằng. Ion metawolframat tồn tại ở dạng cụm hình học của hình bát diện 12 wolfram-oxy được gọi là anion Keggin. Các anion polyoxometalat khác tồn tại ở các nhóm metastable. Khi trong cấu trúc bao gồm một nguyên tử khác như phốt pho ở vị trí của hai hydro trung tâm của metawolframat tạo ra sự đa dạng của các axit heteropoly, như axit phosphowolframic H3PW12O40.