Tính chất vật lý

Ở dạng thô, vonfram là một kim loại cứng màu xám thép, thường giòn và khó gia công. Nếu được làm rất tinh khiết, vonfram vẫn giữ được độ cứng (vượt trội hơn nhiều loại thép) và trở nên đủ dẻo để có thể gia công dễ dàng. Nó được gia công bằng cách rèn, kéo hoặc đùn. Các vật thể vonfram cũng thường được tạo thành bằng cách thiêu kết. Trong tất cả các kim loại ở dạng tinh khiết, vonfram có điểm nóng chảy cao nhất (3422 độ, 6192 độ F), áp suất hơi thấp nhất (ở nhiệt độ trên 1650 độ, 3000 độ F) và độ bền kéo cao nhất.[13] Mặc dù carbon vẫn rắn ở nhiệt độ cao hơn vonfram, nhưng carbon thăng hoa chứ không nóng chảy, do đó vonfram được coi là có điểm nóng chảy cao hơn. Vonfram có hệ số giãn nở nhiệt thấp nhất trong bất kỳ kim loại tinh khiết nào. Độ giãn nở nhiệt thấp, điểm nóng chảy và độ bền kéo cao của vonfram bắt nguồn từ các liên kết cộng hóa trị mạnh được hình thành giữa các nguyên tử vonfram bởi các electron 5d. Việc hợp kim một lượng nhỏ vonfram với thép làm tăng đáng kể độ dẻo dai của nó.[6] Vonfram tồn tại ở hai dạng tinh thể chính: và . Dạng trước có cấu trúc lập phương tâm khối và là dạng bền hơn. Cấu trúc của pha này được gọi là lập phương A15; nó là dạng bán bền, nhưng có thể cùng tồn tại với pha ở điều kiện môi trường xung quanh do tổng hợp không cân bằng hoặc ổn định bởi tạp chất. Trái ngược với pha kết tinh thành các hạt đẳng cự, dạng này thể hiện thói quen dạng cột. Pha này có một phần ba điện trở suất và nhiệt độ chuyển tiếp siêu dẫn TC thấp hơn nhiều so với pha: khoảng 0,015 K so với 1–4 K; trộn hai pha cho phép thu được các giá trị TC trung gian. Giá trị TC cũng có thể được nâng lên bằng cách hợp kim vonfram với một kim loại khác (ví dụ 7,9 K đối với W-Tc). Các hợp kim vonfram như vậy đôi khi được sử dụng trong các mạch siêu dẫn nhiệt độ thấp. Đồng vị Vonfram có trong tự nhiên bao gồm năm đồng vị có chu kỳ bán rã dài đến mức có thể coi là ổn định. Về mặt lý thuyết, cả năm đồng vị đều có thể phân rã thành các đồng vị của nguyên tố 72 (hafni) bằng cách phát xạ alpha, nhưng chỉ có 180W được quan sát thấy làm như vậy với chu kỳ bán rã là (1,8 ± 0,2)×1018 năm; trung bình, điều này tạo ra khoảng hai lần phân rã alpha của 180W trong một gam vonfram tự nhiên mỗi năm. Các đồng vị có trong tự nhiên khác không được quan sát thấy phân rã, giới hạn chu kỳ bán rã của chúng ít nhất là 4×1021 năm. 30 đồng vị phóng xạ nhân tạo khác của vonfram đã được xác định, trong đó ổn định nhất là 181W với chu kỳ bán rã là 121,2 ngày, 185W với chu kỳ bán rã là 75,1 ngày, 188W với chu kỳ bán rã là 69,4 ngày, 178W với chu kỳ bán rã là 21,6 ngày và 187W với chu kỳ bán rã là 23,72 giờ. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại đều có chu kỳ bán rã dưới 3 giờ và hầu hết trong số chúng có chu kỳ bán rã dưới 8 phút. Vonfram cũng có 4 trạng thái siêu phân tử, trạng thái ổn định nhất là 179mW (t1/2 6,4 phút). Tính chất hóa học Vonfram nguyên tố chống lại sự tấn công của oxy, axit và kiềm. Trạng thái oxy hóa chính thức phổ biến nhất của vonfram là +6, nhưng nó thể hiện tất cả các trạng thái oxy hóa từ −2 đến +6. Vonfram thường kết hợp với oxy để tạo thành oxit vonfram màu vàng, WO3, hòa tan trong dung dịch kiềm nước để tạo thành ion tungstat, WO2−4. Cacbua vonfram (W2C và WC) được sản xuất bằng cách nung vonfram dạng bột với cacbon. W2C có khả năng chống lại sự tấn công của hóa chất, mặc dù nó phản ứng mạnh với clo để tạo thành hexachloride vonfram (WCl6). Trong dung dịch nước, tungstat tạo ra các axit heteropoly và anion polyoxometalate trong điều kiện trung tính và có tính axit. Khi vonfram được xử lý dần dần bằng axit, đầu tiên nó tạo ra anion "paratungstate A" hòa tan, bán bền, W7O6–24, theo thời gian chuyển thành anion "paratungstate B" ít hòa tan hơn, H2W12O10–42. Quá trình axit hóa tiếp theo tạo ra anion metatungstate rất hòa tan, H2W12O6–40, sau đó đạt được trạng thái cân bằng. Ion metatungstate tồn tại dưới dạng cụm đối xứng gồm mười hai bát diện vonfram-oxy được gọi là anion Keggin. Nhiều anion polyoxometalate khác tồn tại dưới dạng các loài bán bền. Việc đưa một nguyên tử khác như phốt pho vào thay cho hai hydro trung tâm trong metatungstate tạo ra nhiều loại axit heteropoly, chẳng hạn như axit phosphotungstic H3PW12O40. Vonfram trioxide có thể tạo thành hợp chất xen kẽ với kim loại kiềm. Chúng được gọi là đồng thau; một ví dụ là đồng thau natri vonfram.