Триоксид вольфрама
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Триоксид вольфрама | |
| Другие имена Вольфрамовый ангидрид Оксиды вольфрама(VI) оксид вольфрама | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.848 |
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| WOWO3 | |
| Молярная масса | 231.84 g/mol |
| Появление | Канареечно-желтый порошок |
| Плотность | 7,16 г/см 3 |
| Температура плавления | 1473 ° C (2683 ° F; 1746 К) |
| Точка кипения | Приближение 1700 ° C (3090 ° F; 1970 К) |
| нерастворимый | |
| Растворимость | слабо растворим в HF |
| −15.8·10 −6 см 3 /моль | |
| Структура | |
| Моноклиника , МП32 | |
| P12 1 /n1, нет. 14 | |
| Октаэдрический (W МЫ ) Тригонально-планарный (O 2– ) | |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности | Раздражающий |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности материалов |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Трисульфид вольфрама |
Другие катионы | Триоксид хрома триоксид молибдена |
| Оксид вольфрама(III) Оксиды вольфрама(IV) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид вольфрама(VI) , также известный как триоксид вольфрама, представляет собой химическое соединение кислорода и переходного металла вольфрама с формулой WO 3 . Это соединение также называют вольфрамовым ангидридом , что отражает его родство с вольфрамовой кислотой. Н 2 ВО 4 . Это светло-желтое кристаллическое твердое вещество. [1]
Оксид вольфрама(VI) встречается в природе в виде гидратов , в состав которых входят минералы: вольфрам WO 3 ·H 2 O, меймасит WO 3 ·2H 2 O и гидровольфрамит (того же состава, что и меймасит, однако иногда обозначаемый как H 2 WO 4 ). Эти минералы относятся к редким и очень редким вторичным вольфрамовым минералам.
История
[ редактировать ]В 1841 году химик Роберт Оксленд предложил первые способы получения триоксида вольфрама и вольфрамата натрия . [2] Вскоре после этого он получил патенты на свою работу и считается основателем систематической химии вольфрама. [2]
Структура и свойства
[ редактировать ]Кристаллическая структура триоксида вольфрама зависит от температуры. Он тетрагональный при температуре выше 740 °С, ромбический от 330 до 740 °С, моноклинный от 17 до 330 °С, триклинный от -50 до 17 °С и снова моноклинный при температуре ниже -50 °С. [3] Наиболее распространенной структурой WO 3 является моноклинная с пространственной группой P2 1 /n. [2]
Чистое соединение является электрическим изолятором, но его разновидности с дефицитом кислорода, такие как ВО 2,90 = W 20 O 58 имеют цвет от темно-синего до фиолетового и проводят электричество. Их можно получить путем объединения триоксида и диоксида. WO 2 при 1000°С в вакууме. [4] [1]
возможные признаки сверхпроводимости с критическими температурами T c Обнаружены = 80–90 К в кристаллах WO 3 , легированных натрием и дефицитом кислорода . Если это подтвердится, это будут первые сверхпроводящие материалы, не содержащие меди, с T c выше, чем температура кипения жидкого азота при нормальном давлении. [5] [4]
Подготовка
[ редактировать ]Промышленный
[ редактировать ]Триоксид вольфрама получают в качестве промежуточного продукта при извлечении вольфрама из его минералов. [6] Вольфрамовые руды можно обрабатывать щелочами для получения растворимых вольфраматов . Альтернативно, CaWO 4 или шеелит может вступать в реакцию с HCl с образованием вольфрамовой кислоты , которая разлагается на WO 3 и воду при высоких температурах. [6]
- CaWO 4 + 2 HCl → CaCl 2 + H 2 WO 4
- Ч 2 ВО 4 → H2O O + WO3
Лаборатория
[ редактировать ]Другой распространенный способ синтеза WO 3 — прокаливание паравольфрамата аммония (АПТ) в окислительных условиях: [2]
Реакции
[ редактировать ]Триоксид вольфрама можно восстановить газообразным углеродом или водородом с получением чистого металла. [ нужна ссылка ]
- 2 WO 3 + 3 C → 2 W + 3 CO 2 (высокая температура)
- WO 3 + 3 H 2 → W + 3 H 2 O (550–850 °С)
Использование
[ редактировать ]Триоксид вольфрама является исходным материалом для синтеза вольфраматов . Вольфрамат бария BaWO 4 используется в качестве для рентгеновского экрана люминофора . Вольфраматы щелочных металлов, такие как вольфрамат лития. Li 2 WO 4 и вольфрамат цезия Cs 2 WO 4 дают плотные растворы, которые можно использовать для разделения минералов. [1] Другие приложения, реальные или потенциальные, включают:
- Огнезащитные ткани [7]
- Датчики газа и влажности . [8] [1]
- Керамические глазури, придающие насыщенный желтый цвет. [6] [1]
- Электрохромное стекло, например, в умных окнах , прозрачность которого можно изменить приложенным напряжением. [9] [10] [1]
- Фотокаталитическое расщепление воды . [11] [12] [13] [14]
- Подложка для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии, заменяющая благородные металлы. [15] [16] [17] [18]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж Дж. Кристиан, Р. П. Сингх Гаур, Т. Вульф и Дж. Р. Л. Трасоррас (2011): Вольфрамовые химикаты и их применение . Брошюра Международной ассоциации вольфрамовой промышленности.
- ^ Jump up to: а б с д Ласснер, Эрик и Вольф-Дитер Шуберт (1999). Вольфрам: свойства, химия, технология элемента, сплавы и химические соединения . Нью-Йорк: Kluwer Academic. ISBN 978-0-306-45053-2 .
- ^ HA Wriedt (1898): «Система OW (кислород-вольфрам)». Бюллетень фазовых диаграмм сплавов. , том 10, страницы 368–384. дои : 10.1007/BF02877593
- ^ Jump up to: а б А. Шенгелая, К. Кондер и К. А. Мюллер (2020): «Признаки нитевой сверхпроводимости до 94 К в оксиде вольфрама WO 2.90 ». Журнал сверхпроводимости и нового магнетизма , том 33, страницы 301–306. дои : 10.1007/s10948-019-05329-9
- ^ С. Райх и Ю. Цабба (1999): «Возможное зарождение двумерной сверхпроводящей фазы на поверхности монокристаллов WO, легированных Na». Европейский физический журнал B , том 9, страницы = 1–4. doi : 10.1007/s100510050735 S2CID 121476634
- ^ Jump up to: а б с Патнаик, Прадьот (2003). Справочник неорганических химических соединений . МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-049439-8 . Проверено 6 июня 2009 г.
- ^ Merck (2006): «Триоксид вольфрама». Индекс Merck , том 14.
- ^ Дэвид Э. Уильямс, Саймон Р. Аливелл, Кейт Ф. Э. Пратт, Дарен Дж. Каруана, Родерик Л. Джонс, Р. Энтони Кокс, Грэм М. Хансфорд. и Джон Халсолл (2002): «Моделирование реакции полупроводника из оксида вольфрама в качестве газового датчика для измерения озона». Измерительная наука и технология . том 13. страницы 923–931. дои : 10.1088/0957-0233/13/6/314
- ^ Ли, WJ; Фанг, Ю.К.; Хо, Джых-Джиер; Се, WT; Тинг, Сан-Франциско; Хуан, Даоян; Хо, Фанг К. (2000). «Влияние поверхностной пористости на электрохромные характеристики пленок триоксида вольфрама (WO3)». Журнал электронных материалов . 29 (2): 183–187. Бибкод : 2000JEMat..29..183L . дои : 10.1007/s11664-000-0139-8 . S2CID 98302697 .
- ^ К.Дж. Патель, М.С. Десаи, К.Дж. Панчал, Х.Н. Деота и У.Б. Триведи (2013): « Твердые тонкопленочные электрохромные устройства, состоящие из слоев ITO / NiO / ZrO2 / WO3 / ITO ». Журнал «Наноэлектроника и физика» , том 5, выпуск 2, статья 02023.
- ^ Юго Мисэки, Хитоши Кусама, Хидеки Сугихара и Казухиро Саяма (2010): «Фотокатализатор WO3, модифицированный Cs, показывающий эффективное преобразование солнечной энергии для производства O2 и восстановления ионов Fe (III) под видимым светом». Журнал Physical Chemistry Letters , том 1, выпуск 8, страницы 1196–1200. дои : 10.1021/jz100233w
- ^ Э. Карачони, Л. Бая, А. Домби, В. Данчу, К. Могиороши, Л.С. Поп, Г. Ковач, В. Кошовяну, А. Вулпои, С. Симон, Зс. Пап (2013): «Фотокаталитическая активность наноархитектур TiO2/WO3/благородных металлов (Au или Pt), полученных путем селективного фотоосаждения». Катализ сегодня , том 208, страницы 19-27. дои : 10.1016/j.cattod.2012.09.038
- ^ Иштван Секели, Габор Ковач, Лучиан Байя, Вирджиния Данчу, Жолт Пап (2016): «Синтез микро-/нанокристаллов WO3 с индивидуальной формой и фотокаталитическая активность композитов WO3/TiO2». Материалы , том 9, выпуск 4, стр. 258-271. два : 10.3390/ma9040258
- ↑ Лучиан Бая, Эстер Орбан, Сильвия Фодор, Богларка Хампель, Эндре Жолт Кедвес, Ката Сасет, Иштван Секели, Ива Карачони, Балаж Рети, Петер Берки, Адриана Вулпой, Клара Мадьяри, Александра Чавдари, Чаба Болла, Вероника Кошовяну, Клара Эрнади, Моника Байя, Андраш Домби, Вирджиния Данчу, Габор Ковач, Жолт Пап (2016): «Приготовление композитных фотокатализаторов TiO2/WO3 путем регулирования поверхностного заряда полупроводников». Материаловедение в обработке полупроводников , том 42, часть 1, страницы 66-71. дои : 10.1016/j.mssp.2015.08.042
- ^ Г. Оу (2018). «Настройка дефектов в оксидах при комнатной температуре путем восстановления лития» . Природные коммуникации . 9 (1302): 1302. Бибкод : 2018NatCo...9.1302O . дои : 10.1038/s41467-018-03765-0 . ПМК 5882908 . ПМИД 29615620 .
- ^ С. Херст (2011). «Использование химического рамановского усиления: путь биодетектирования на основе оксидов металлов». Журнал физической химии C. 115 (3): 620–630. дои : 10.1021/jp1096162 .
- ^ В. Лю (2018). «Улучшенная чувствительность рамановской спектроскопии с усилением поверхности на металлическом оксиде вольфрама за счет синергетического эффекта поверхностного плазмонного резонансного взаимодействия и переноса заряда» . Журнал физической химии . 9 (14): 4096–4100. doi : 10.1021/acs.jpclett.8b01624 . ПМИД 29979872 . S2CID 49716355 .
- ^ К. Чжоу (2019). «Электрическая настройка улучшения SERS за счет точного контроля плотности дефектов» (PDF) . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 11 (37): 34091–34099. дои : 10.1021/acsami.9b10856 . ПМИД 31433618 . S2CID 201278374 .