Tungsten är det 74: e elementet i det periodiska bordet, och är en tunn grå metall med en mycket hög smältpunkt. Det är mest känt för dess användning i glödlampor i glödlampor, men dess största användning är vid tillverkning av volframkarbid, såväl som ett antal andra applikationer. Obligationerna som håller atomer ihop i elementformen är ett exempel på metallbindning.

Elektronkonfiguration

Elektroner runt atomer upptar områden som kallas orbitaler; arrangemanget av elektroner i de olika orbitalerna hos en atom kallas elektronkonfigurationen. Fria volframatomer i deras jordtillstånd - lägsta energikonfiguration - har ett helt fyllt 4f-underskal, fyra elektroner i 5d-underskalet och två elektroner i 6-dels-skalet. Denna elektronkonfiguration kan förkortas enligt följande: 5d4 6s2. I kristallen har dock grundtillståndskonfigurationen faktiskt fem elektroner i 5d-underskalet och endast en elektron i 6s-underskalet. 5d-orbitalerna kan delta i starka bindningar av kovalent typ, där elektroner delas mellan atomer, men elektronerna förblir lokaliserade - begränsad till den atom som de tillhör eller till regioner mellan närliggande atomer.

Metallisk bindning < S-elektronerna blir däremot mycket mer delokaliserade, till den punkt där man kan tänka på dem som ett elektroniskt hav spredt över hela metallen. Dessa elektroner är inte begränsade till någon tungstenatom men delas mellan många av dem. I denna mening är blocket av volframmetall lite som en mycket stor molekyl; kombinationen av orbitaler från många volframatomer skapar många nära åtskilda energinivåer tillgängliga för elektroner att uppta. Denna form av bindning kallas metallbindning.

Struktur

Metallisk bindning hjälper till att förklara egenskaperna hos metaller som volfram. Metallatomerna är inte begränsade i en stel ram som atomerna i en diamantkristall, så ren volfram är, som andra metaller, formbar och duktil. De delokaliserade elektronerna hjälper till att hålla alla volframatomer tillsammans. Tungsten finns i flera olika strukturer: alfa, beta och gamma tungsten. Alpha är den mest stabila av dessa, och när den värms upp omvandlas betestrukturen till alfastrukturen.

Tungstenföreningar

Tungsten kan bilda föreningar och samordningskomplex med olika icke-metalliska element och ligander. Banden i dessa föreningar är kovalenta, vilket betyder att elektroner delas mellan atomer. Dess oxidationstillstånd - den laddning det skulle ha om alla bindningar som bildades var helt joniska - i dessa föreningar kan det vara mellan -2 och +6. Det oxideras lätt vid höga temperaturer, varför glödlampor alltid fylls med en inert gas, annars skulle volframfilamentet reagera med luften.