Úvod
Volfrám (W) je chemický prvok s protónovým číslom 74. Patrí medzi prechodné kovy 6. skupiny. Je to mimoriadne tvrdý, hustý a ťažký kov s najvyššou teplotou topenia zo všetkých kovov, vďaka čomu je veľmi odolný voči teplu. Za normálnych podmienok má oceľovo-sivú farbu a kovový lesk. V prírode sa nenachádza v čistej forme, ale získava sa z minerálov, predovšetkým z volframitu a scheelitu. Najväčšími svetovými producentmi tejto strategickej suroviny sú Čína, Vietnam a Rusko. Využíva sa napríklad na výrobu vlákien do žiaroviek a zliatin.
Vlastnosti
Volfrám, chemická značka W a protónové číslo 74, je prechodný kov známy svojimi extrémnymi vlastnosťami. V čistej forme je to lesklý, oceľovosivý až biely kov, ktorý je veľmi tvrdý, ale zároveň krehký, čo sťažuje jeho opracovanie. Jeho najvýznamnejšou vlastnosťou je absolútne najvyššia teplota topenia zo všetkých známych kovov, dosahujúca až 3422 °C. Rovnako má aj jednu z najvyšších teplôt varu, približne 5930 °C. Vyznačuje sa tiež mimoriadne vysokou hustotou, takmer 19,3 g/cm³, ktorá je porovnateľná s hustotou zlata či uránu. Chemicky je veľmi stály a odoláva korózii, kyselinám aj zásadám.
Pôvod názvu
Názov volfrám pochádza z nemeckého pomenovania minerálu volframit. Starí nemeckí baníci si všimli, že tento minerál pri tavení „požieral“ cín ako vlk (Wolf), čím znižoval výťažok. Z tohto pomenovania je odvodená aj jeho chemická značka W. Alternatívny názov, používaný napríklad v angličtine, je „tungsten“, čo vo švédčine znamená „ťažký kameň“.
Objav
Pôvod názvu volfrám siaha do nemeckého baníckeho slangu „wolf rahm“ (vlčia pena), keďže jeho minerál wolframit pri tavení „požieral“ cín. Alternatívny názov tungsten pochádza zo švédčiny a znamená „ťažký kameň“, čo bol pôvodný názov pre scheelit. Za oficiálnych objaviteľov kovu sa považujú španielski bratia Fausto a Juan José Elhuyarovci, ktorí ho v roku 1783 úspešne izolovali redukciou kyseliny volfrámovej uhlíkom. Nadviazali tak na prácu Carla Wilhelma Scheeleho, ktorý dva roky predtým izoloval túto kyselinu, no samotný kov sa mu získať nepodarilo.
Výskyt v prírode
Volfrám sa v prírode nikdy nevyskytuje ako rýdzi kov, ale je viazaný v mineráloch. Ekonomicky najvýznamnejšími zdrojmi sú wolframit, ktorý je volfrámanom železa a mangánu, a scheelit, čo je volfráman vápenatý. Viac ako 80 % svetovej produkcie pochádza z Číny, ďalšími producentmi sú Rusko a Vietnam. Proces získavania je komplexný a začína drvením rudy. Následne sa ruda chemicky spracuje na oxid volfrámový. Tento oxid je potom pri veľmi vysokých teplotách redukovaný vodíkom, výsledkom čoho je čistý volfrám vo forme jemného prášku. Finálne produkty sa vyrábajú jeho lisovaním a spekaním.
Využitie
Volfrám je pre ľudstvo kľúčový vďaka svojim extrémnym vlastnostiam. Jeho najznámejšie využitie je vo vláknach klasických žiaroviek, kde odoláva extrémne vysokým teplotám. Pre svoju tvrdosť a odolnosť tvorí základ rezných nástrojov, vrtákov a munície prenikajúcej pancierom. Vysoká hustota ho predurčuje na výrobu závaží a vyvažovacích prvkov v letectve či motoršporte. Používa sa aj ako elektróda pri zváraní a v rôznych vysokoteplotných zliatinách. V prírode sa voľný volfrám nevyskytuje, je viazaný v mineráloch. Pre niektoré špecializované baktérie a archeóny je však nevyhnutným stopovým prvkom pre ich enzýmy.
Zlúčeniny
Ľudstvo vyrába viacero kľúčových zlúčenín volfrámu. Najdôležitejší je karbid volfrámu (WC), extrémne tvrdý materiál používaný na výrobu rezných nástrojov, brúsnych kotúčov a dokonca aj odolných šperkov. Oxid volfrámový (WO₃) slúži ako žltý pigment v keramike a ako katalyzátor v chemickom priemysle. Ďalšími sú volfrámany, napríklad volfráman sodný, využívaný v laboratóriách a textilnom priemysle. V prírode sa volfrám nachádza najmä v podobe zlúčenín v nerastoch. Hlavnými rudami sú volframit, čo je volfráman železa a mangánu, a scheelit, teda volfráman vápenatý. Tieto minerály sú primárnym zdrojom prvku.
Zaujímavosti
Volfrám má najvyššiu teplotu topenia zo všetkých známych kovov, až 3422 °C, a zároveň aj najvyššiu pevnosť v ťahu pri vysokých teplotách. Jeho hustota je takmer identická s hustotou zlata, čo viedlo k podvodom, pri ktorých boli zlaté tehličky falšované volfrámovými jadrami, ktoré je ťažké odhaliť bez deštrukcie. Má tiež jeden z najnižších koeficientov tepelnej rozťažnosti. Jeho zlúčenina, karbid volfrámu, sa tvrdosťou blíži k diamantu. Hoci je pre väčšinu života toxický, pre niektoré mikroorganizmy žijúce v extrémnych podmienkach je nevyhnutný.
