Wolfram – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Als reines Metall findet man Wolfram in der Natur nicht. Die wichtigsten Erze sind Wolframit, ein dunkles Eisen-Mangan-Wolframat, und Scheelit, ein Calciumwolframat, das unter ultraviolettem Licht blau leuchtet. Den weitaus größten Teil fördert China. Auch Wolfram zählt zu den Konfliktmineralien, wenn es aus Krisenregionen stammt, und ein Teil des Bedarfs wird durch Recycling von Hartmetallschrott gedeckt.

Die Geschichte der Entdeckung führt über zwei Namen. Der schwedische Chemiker Carl Wilhelm Scheele zeigte 1781, dass ein auffallend schweres Mineral aus Schweden eine bis dahin unbekannte Säure enthält. Das Mineral hieß auf Schwedisch „tung sten“, schwerer Stein, daher der englische Name Tungsten. Zwei Jahre später, 1783, gewannen die spanischen Brüder Juan José und Fausto Elhuyar im baskischen Bergara aus Wolframit das Metall, indem sie das Oxid mit Holzkohle reduzierten. Der Name Wolfram ist älter. Nach einer verbreiteten Deutung nannten ihn Bergleute so, weil das Mineral bei der Zinngewinnung störte und das Zinn „fraß wie ein Wolf“.

Für die Gewinnung wird das angereicherte Erz chemisch aufgeschlossen. Über Ammoniumwolframat entsteht Wolframtrioxid, das man mit Wasserstoff zu feinem Metallpulver reduziert. Schmelzen und Gießen sind bei dieser Temperatur kaum möglich. Man presst das Pulver deshalb, sintert es knapp unter dem Schmelzpunkt und schmiedet es danach zu Stäben und Draht.

Eigenschaften und Reaktionen

Wolfram steht in Periode 6 und Gruppe 6, unter dem Molybdän aus Periode 5. Die Elektronenkonfiguration ist [Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s², die Elektronegativität beträgt 2,36. Das Metall hat eine Dichte von 19,3 g/cm³, schmilzt bei 3422 °C und siedet bei 5555 °C. Keines der anderen Metalle schmilzt so hoch, und unter allen Elementen übertrifft es nur der Kohlenstoff, der bei Normaldruck nicht schmilzt, sondern verdampft. Die Dichte entspricht ziemlich genau der von Gold.

Der Grund liegt in der Metallbindung. Besonders viele d-Elektronen beteiligen sich an ihr, und die Atome halten dadurch sehr fest zusammen. Reines Wolfram ist bei Raumtemperatur spröde, zu Draht gezogen und dabei verformt wird es aber zäh und biegsam.

In Verbindungen kommen Oxidationszahlen von minus zwei bis plus sechs vor, am häufigsten plus sechs. Das gelbe Wolframtrioxid WO₃ ist das wichtigste Oxid. An der Luft läuft das Metall erst bei Rotglut an und verbrennt dann zu diesem Oxid. Säuren greifen es bei Raumtemperatur kaum an, gelöst wird es von Mischungen aus Flusssäure und Salpetersäure und von Salzschmelzen mit Oxidationsmitteln. Wolframcarbid, WC, ist eine Verbindung mit Kohlenstoff, die fast so hart ist wie Diamant. Das Metall selbst gilt als wenig giftig.

Verwendung in Alltag und Technik

Der größte Teil des Wolframs wird zu Hartmetall. Dafür mischt man Wolframcarbid-Pulver mit Cobalt, das die Körner wie ein Kleber zusammenhält, und sintert es zu Platten und Spitzen. Hartmetall schneidet Stahl, bohrt in Gestein und widersteht dem Verschleiß. Es steckt in Bohrern, Fräsern, Schneidplatten, Tunnelbohrmaschinen und in den Kugeln von Kugelschreibern.

Am bekanntesten ist die Glühlampe. Ein dünner, gewendelter Draht aus Wolfram wird durch Strom auf rund zweieinhalbtausend Grad erhitzt und strahlt dann helles Licht ab. Ein duktiler Wolframdraht gelang dem US-Ingenieur William Coolidge um 1910. Damit verdrängte Wolfram endgültig die älteren Fäden aus Kohle, Osmium und Tantal. Klassische Glühlampen sind in der EU inzwischen weitgehend vom Markt verschwunden. Wolframdraht findet sich dennoch in Halogen- und Speziallampen, in Heizern von Vakuumöfen und in Kathoden von Elektronenröhren.

Weil Wolfram so hitzefest ist, dient es als Elektrode beim WIG-Schweißen, als Anode in Röntgenröhren und für Raketendüsen. Seine hohe Dichte nutzt man für Auswuchtgewichte, Vibrationsalarme in Mobiltelefonen, Angelgewichte und Darts. Dort ersetzt es oft das giftige Blei.

In der Biologie spielt Wolfram eine seltene Rolle: Einige Mikroorganismen, die in heißen Quellen leben, besitzen Enzyme mit einem Wolframatom im Zentrum.

Kurz gefragt

Warum wird Argon (Ar) haeufig in Gluehlampen eingesetzt?

Häufige Fragen