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Wolfram 10:23 min

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Transkript Wolfram

Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt "Wolfram". Der Film gehört zur Reihe Elemente. An Vorkenntnissen solltest du das Wissen der Chemie des 11. Schuljahres mitbringen. Mein Ziel ist es, dir einen Überblick über das chemische Element Wolfram und seine Verbindungen zu vermitteln. Den Film habe ich in 8 Abschnitte untergliedert: 1. Entdeckung und Name 2. Stellung im Periodensystem der Elemente 3. Eigenschaften 4. Herstellung 5. Metallisches Wolfram 6. Legierungen 7. Wolframcarbid 8. Verbindungen

  1. Entdeckung und Name Wolfram wurde 1781 vom schwedischen Chemiker Carl Wilhelm Scheele entdeckt. Er veröffentlichte dieses Ergebnis nicht und bezeichnete das entdeckte, neue Metall als "Tungsten" ( schwerer Stein ). 2 Jahre später kamen die spanischen Gebrüder d´Elhuyar (hier ein Bild von Fausto) zu einer ähnlichen Entdeckung. Sie bezeichneten das neue chemische Element "Wolfram". Wolfram bedeutet: der Wolf frisst das Zinn. Wolfram führte nämlich zu Problemen bei der Verhüttung des Zinns.

  2. Stellung im Periodensystem der Elemente Im Periodensystem der Elemente finden wir Wolfram an dieser Stelle. Wolfram gehört zur 6. Nebengruppe des Periodensystems. Folglich ist es ein Metall. Es hat das chemische Symbol W. Wolfram hat in seinen Verbindungen viele Oxidationszahlen: 0,+2,+3,+4,+5 und +6. Nur +1 fehlt.

  3. Eigenschaften Wolfram ist ein gräulich, weißes, glänzendes Metall. Wolfram ist recht hart. Wir wollen einmal einige Mohshärten miteinander vergleichen: Turmalin zeigt Werte zwischen 7 und 7,5. Wolfram von 7,5 und Smaragd von 7,5 bis 8. Wolfram hat somit Edelsteinhärte. Wolfram hat eine hohe Dichte von 19,3 g/cm³. Von den besprochenen Metallen hat nur Platin eine höhere Dichte. Die Dichte des Wolframs ist etwa so groß wie die Dichte des Goldes. Geringer sind die Dichten von Quecksilber, Blei und Silber. Wolfram hat den höchsten Schmelzpunkt unter allen Metallen: 3422°C. Das Metall hat auch einen hohen Siedepunkt von 5555°C. Wolframpulver reagiert mit Fluor. Mit Chlor reagiert das Pulver erst bei 600°C. Und auch die Reaktion mit Sauerstoff setzt erst bei  500° C ein. Mit Säuren reagiert Wolfram schlecht. Weder mit Flusssäure noch mit Königswasser und auch nicht mit Salpetersäure. Nur ein Gemisch aus Flusssäure und Salpetersäure ist in der Lage, metallisches Wolfram anzugreifen.

  4. Herstellung Wolfram ist selten. Nur 0,0064 % der Erdkruste bestehen aus Wolfram. Die 3 wichtigsten Minerale, aus denen man das Wolfram gewinnt, sind Wolframit, Scheelit und Stolzit. Zunächst wird Ammoniumwolframat hergestellt. Diese Verbindung wird geglüht. Es entsteht WO3, eine zitronengelbe Verbindung - Wolfram(VI)-oxid. Die Versuche, aus Wolfram(VI)-oxid durch Reduktion mit Kohlenstoff Wolfram zu erzeugen, sind zum Scheitern verurteilt, da sich immer das Wolframcarbid bildet. Wolfram(VI)-oxid reagiert allerdings mit Wasserstoff bei 800°C zu Wolfram und Wasser. Zunächst entsteht ein Wolframpulver, das nicht eingeschmolzen werden kann, da es zu hoch schmilzt. Man kann es aber bei hohen Temperaturen sintern, das heißt zusammenpressen, und erhält einen Pressling. Durch Zonenschmelzen bei 3400°C erhält man schließlich ein Stück metallischen Wolframs. Die Weltforderung an Wolfram liegt etwa im 100.000 t Bereich jährlich. 2006 war der größte Wolframforderer China mit 62.000 t. Gefolgt wurde er von der Russischen Föderation mit 4.500 t. Auf den Plätzen folgten Kanada mit 2.500 t und man höre und staune, Österreich mit 1.350 t.

  5. Metallisches Wolfram Wolfram verfügt über sehr gute Gebrauchseigenschaften. Es fand lange Verwendung, wie z.B. in dieser Glühwendel. Die produzierten Glühlampen werden in Europa langsam aus dem Verkehr gezogen. Wolfram wird aber auch in Gasentladungsröhren eingesetzt. Wolfram kommt bei Widerstandsschweißen zum Einsatz, vor allem beim Schweißen von Bronze und Messing fungiert es als Elektrode. In der Neuropsychologie benutzt man es für die elektrochemische Signalübertragung. Die hohe Dichte des Wolframs wird für die Beschwerung verschiedener Gegenstände ausgenutzt, so z.B. bei der Formel 1 oder bei Segelschiffen als Kielbombe, in Dartpfeilen oder beim Fliegenfischen. Mitunter auch im Hammer beim Hammerwurf. Und schließlich wird es in Tennisschlägern mit in die Saiten eingeflochten.

  6. Legierungen Wolfram geht mit vielen Metallen Legierungen ein. Diese zeigen meistens wertvolle Eigenschaften. Die Herstellung allerdings gestaltet sich schwierig durch die hohe Schmelztemperatur des Wolframs. Viele Metalle sind da schon gasförmig. Daher sintert man und schmilzt anschließend im Lichtbogen zusammen. Man kann Wolfram auch mit Metallen tränken. Man erhält dann Pseudolegierungen. Wolfram bildet mit Chrom, Molybdän, Niob und Tantal in jedem Verhältnis Legierungen. Durch einen geringen Wolframzusatz werden diese Metalle warmfest, fester und oxidbeständig. Eisen, Kobalt und Nickel liefern feste Lösungen oder intermetallische Verbindungen. Aluminium, Beryllium und Titan bilden mit Wolfram intermetallische Verbindungen der allgemeinen Formel WXn - n von 2 bis 12. Die Verbindungen sind warmfest und oxidbeständig. Wolframstähle haben hervorragende Eigenschaften z.B. als Drehmeißel. Sie erlauben Vorschübe von 20 bis 30 m/sec. und sind warmfest bis 800° C. Auch Problemwerkstoffe können bearbeitet werden, wie Bronze, Porzellan, Glas und Hartgummi. Man kann Wolframlegierungen auch zum Schutz vor Röntgenstrahlen benutzen. Dabei ist der Schutz besser als der durch Blei. Wolframlegierungen werden auch für Panzerungen und Munition eingesetzt. Und auch im Flugzeugbau findet man sie.

  7. Wolframcarbid Wolframcarbid - Formel WC - ist eine bemerkenswerte Verbindung. Die hohe Dichte von fast 16 ist nicht das Beste daran. Wohl eher der hohe Schmelzpunkt von 2870° C. Und auch die hohe Härte von 9,5, die der des Diamanten sehr ähnelt. Werkzeug wird aus Wolframcarbid gefertigt, wie z. B. Bohrer. Und auch Schmuck stellt man daraus her, er wird im Volksmund als "Wolfram" bezeichnet.

  8. Verbindungen Eine interessante Verbindung ist die sogenannte Wolframbronze. Sie hat mit der Bronze Farbe und Glanz, Härte, chemische Beständigkeit und elektrische Leitfähigkeit gemeinsam. Es gibt Wolframbronze unterschiedlicher Farben: blau, purpurrot, violett und goldfarben. Es handelt sich hier aber um Oxide. Die blaue Bronze stellt ein Gemisch aus Natrium und Wolfram dar. Ebenso die goldfarbene Bronze, nur ist hier die Zusammensetzung etwas anders. Zu nennen wäre noch Natriumwolframat - Na2WO4. Das ist ein Katalysator in der organischen Chemie. Zirkoniumwolframat - ZrWO4 - ist ein dichteausgleichender Füllstoff. Er zeigt die Anomalie, dass bei steigender Temperatur die Dichte fällt. Calciumwolframat ist Bestandteil bestimmter Wolframstähle. Bei Terbium-Zusatz erhält man einen Halbleiter. Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.

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2 Kommentare
  1. 001

    Hallo Jovic
    doch, das tust tu.
    Panzerstahl:
    Entweder ich weiß es nicht, dann kann ich es dir nicht sagen. Oder ich weiß es, dann darf ich dir das nicht sagen. Ich darf dir dann auch nicht sagen, dass ich es weiß und würde mich bewusst unwissend stellen. Ganz ehrlich: Ich weiß es NICHT.
    Bei Wikipedia werden wichtige Zusätze genannt. Unter anderem Chrom und Molybdän.Auch Stickstoff wird genannt. Aber der ist dann sicher nicht gasförmig darin, sondern er ist als Keramik (Nitrid) gebunden. Der Hinweis bezüglich Geheimhaltung ist im Artikel auch enthalten.
    So weit ich mich erinnere, wurde auch Uran als Legieranteil in der Panzerung erprobt. Wie weit die Massenumsetzung (abgesehen von den damit verbundenen Gefahren für die Panzerbesatzung) gediehen ist, weiß ich nicht.
    Wolfram:
    Ich weiß nicht, ob du jemals ein Stück Wolfram in der Hand gehalten hast. Das Metall ist genau so schwer wie Gold, dabei aber viel fester (Mohshärte 7,5 gegenüber 2,5 - 3 von Gold). Man muss bedenken, dass der Edelstein Smaragd eine vergleichbare Härte (7,5 - 8,5) aufweist. Zwar ist Wolfram nicht ganz so edel wie Gold, aber gegenüber Sauerstoff an der Luft bei moderater Erwärmung durchaus beständig. Die Warmfestigkeit (mechanische Beständigkeit bei Erwärmung) lässt sich aus der hohen Siedetemperatur von etwa 3300 °C leicht ableiten. Nicht umsonst bestehen die Glühwendeln der klassischen Glühlampen aus Wolfram.
    Prinzipiell zuden Legierungen:
    Da lässt sich ohne Erfahrungen und einschlägige Experimente gar nichts sagen. Werkstofflegierungen sind fast ausschließlich das Ergebnis jahrelanger intensiver Forschungsarbeit.
    Danke für die Fragen und alles Gute

    Von André Otto, vor etwa 2 Jahren
  2. Default

    Ich habe hier nur eine rein Rethorische (wahrscheinlich auch nicht beantwortbare) Frag! Was "ganzgenau" :-) macht Panzerstahl zu Panzerstahl (Begleiter die vorkommen sollten)? Und wieso ist die Wofram Beschichtung so Verschleißfest. Gibt es hierzu auch besonders gute Begleiter die die Verschleißfestigkeit erhöhen können?

    Ich hoffe das ich nicht nach eine Art "insider" Wissen frage! Danke!

    Von Jovic Dajan, vor etwa 2 Jahren