El óxido de tungsteno (VI) , también conocido como trióxido de tungsteno o anhídrido de tungsteno , WO 3 , es un compuesto químico que contiene oxígeno y el tungsteno de metal de transición . Se obtiene como intermediario en la recuperación de tungsteno de sus minerales. [1] Los minerales de tungsteno se tratan con álcalis para producir WO 3 . La reacción adicional con gas de carbono o hidrógeno reduce el trióxido de tungsteno al metal puro. [ cita requerida ]
Nombres | |
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Nombre IUPAC Trióxido de tungsteno | |
Otros nombres Túngstico anhídrido de tungsteno (VI) óxido túngstico óxido | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
Tarjeta de información ECHA | 100.013.848 |
PubChem CID | |
Número RTECS |
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UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
WO 3 | |
Masa molar | 231,84 g / mol |
Apariencia | Polvo amarillo canario |
Densidad | 7,16 g / cm 3 |
Punto de fusion | 1.473 ° C (2.683 ° F; 1.746 K) |
Punto de ebullición | Aproximación de 1.700 ° C (3.090 ° F; 1.970 K) |
insoluble | |
Solubilidad | ligeramente soluble en HF |
−15,8 · 10 −6 cm 3 / mol | |
Estructura | |
Monoclínico , MP32 | |
P12 1 / n1, No. 14 | |
Octaédrico (W VI ) Trigonal plano (O 2– ) | |
Peligros | |
Principales peligros | Irritante |
Ficha de datos de seguridad | MSDS externa |
punto de inflamabilidad | No es inflamable |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Trisulfuro de tungsteno |
Otros cationes | Trióxido de cromo Trióxido de molibdeno |
Óxido de tungsteno (III) Óxido de tungsteno (IV) | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
- 2 WO 3 + 3 C → 2 W + 3 CO 2 (alta temperatura)
- WO 3 + 3 H 2 → W + 3 H 2 O (550 - 850 ° C)
El óxido de tungsteno (VI) se produce naturalmente en forma de hidratos , que incluyen minerales: tungstita WO 3 · H 2 O, meimacita WO 3 · 2H 2 O e hidrotungstita (de la misma composición que la meimcita, aunque a veces se escribe como H 2 WO 4 ). Estos minerales son minerales secundarios de tungsteno raros a muy raros.
Historia
En 1841, un químico llamado Robert Oxland dio los primeros procedimientos para preparar trióxido de tungsteno y tungstato de sodio . [2] Poco después se le concedieron patentes por su trabajo y se le considera el fundador de la química sistemática del tungsteno. [2]
Preparación
El trióxido de tungsteno se puede preparar de varias formas diferentes. Se permite que CaWO 4 , o scheelita , reaccione con HCl para producir ácido túngstico , que se descompone en WO 3 y agua a altas temperaturas. [1]
- CaWO 4 + 2 HCl → CaCl 2 + H 2 WO 4
- H 2 WO 4 → H2O + WO 3
Otra forma común de sintetizar WO 3 es mediante la calcinación de paratungstato de amonio (APT) en condiciones oxidantes: [2]
- (NH 4 ) 10 [H 2 W 12 O 42 ] • 4 H 2 O → 12 WO 3 + 10 NH 3 + 10 H2O
Estructura y propiedades
La estructura cristalina del trióxido de tungsteno depende de la temperatura. Es tetragonal a temperaturas superiores a 740 ° C, ortorrómbica de 330 a 740 ° C, monoclínica de 17 a 330 ° C, triclínica de -50 a 17 ° C y monoclínica de nuevo a temperaturas inferiores a -50 ° C. [3] La estructura más común de WO 3 es monoclínica con el grupo espacial P2 1 / n. [2]
El trióxido de tungsteno es un agente oxidante fuerte : reacciona con elementos de tierras raras, hierro, cobre, aluminio, manganeso, zinc, cromo, molibdeno, carbono, hidrógeno y plata, reduciéndose a tungsteno puro. La reacción con el oro y el platino lo reduce a dióxido. [ cita requerida ]
- WO 3 + 2 Fe → W + Fe 2 O 3
- 2WO 3 + Pt → 2 WO 2 + PtO 2
Usos
El trióxido de tungsteno se usa para muchos propósitos en la vida diaria. Se utiliza con frecuencia en la industria para fabricar tungstatos para fósforos de pantallas de rayos X , para tejidos ignífugos [4] y en sensores de gas. [5] Debido a su intenso color amarillo, el WO 3 también se utiliza como pigmento en cerámicas y pinturas. [1]
En los últimos años, el trióxido de tungsteno se ha empleado en la producción de ventanas electrocrómicas o ventanas inteligentes . Estas ventanas son vidrios conmutables eléctricamente que cambian las propiedades de transmisión de luz con un voltaje aplicado. [6] [7] Esto permite al usuario teñir sus ventanas, cambiando la cantidad de calor o luz que las atraviesa.
2010- AIST informa un rendimiento cuántico del 19% en la división de agua fotocatalítica con un fotocatalizador de óxido de tungsteno mejorado con cesio. [8]
En 2013, se obtuvieron compuestos altamente fotocatalíticos activos de titania / tungsteno (VI) / metal noble ( Au y Pt ) hacia ácido oxálico mediante fotodeposición selectiva de metales nobles sobre la superficie del óxido deseado (ya sea sobre TiO 2 o sobre WO 3 ). . El compuesto mostró un modesto rendimiento de producción de hidrógeno . [9]
En 2016, se obtuvieron semiconductores de trióxido de tungsteno de forma controlada mediante síntesis hidrotermal . A partir de estos semiconductores, se prepararon sistemas compuestos con TiO 2 comercial . Estos sistemas compuestos mostraron una mayor actividad de fotocatálisis que el TiO 2 comercial (Evonik Aeroxide P25) hacia la degradación de fenol y naranja de metilo . [10] [11]
Recientemente, algunos grupos de investigación han demostrado que superficies no metálicas como los óxidos de metales de transición (WO 3 , TiO 2 , Cu 2 O, MoO 3 y ZnO, etc.) podrían servir como un candidato potencial para sustratos de espectroscopía Raman mejorados en la superficie y su rendimiento podría ser comparable o incluso superior al de los elementos de metales nobles de uso común. [12] [13] Hay dos mecanismos básicos para esta aplicación. Una es que la mejora de la señal Raman se sintonizó mediante la transferencia de carga entre las moléculas de tinte y los materiales del sustrato WO 3 . [14] La otra es utilizar el ajuste eléctrico de la densidad del defecto en los materiales WO 3 mediante el control de la corriente de fuga de óxido para modular el factor de mejora del efecto SERS. [15]
Referencias
- ↑ a b c Patnaik, Pradyot (2003). Manual de compuestos químicos inorgánicos . McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8. Consultado el 6 de junio de 2009 .
- ^ a b c d Lassner, Erik y Wolf-Dieter Schubert (1999). Tungsteno: propiedades, química, tecnología del elemento, aleaciones y compuestos químicos . Nueva York: Kluwer Academic. ISBN 978-0-306-45053-2.
- ^ HA Wriedt: El sistema OW (oxígeno-tungsteno). En: Boletín de diagramas de fase de aleación. 10, 1989, S. 368, doi : 10.1007 / BF02877593 .
- ^ "Trióxido de tungsteno". El índice Merck Vol 14, 2006.
- ^ David E Williams et al, "Modelado de la respuesta de un semiconductor de óxido de tungsteno como sensor de gas para la medición de ozono", Meas. Sci. Technol. 13923, doi : 10.1088 / 0957-0233 / 13/6/314
- ^ Lee, WJ; Fang, YK; Ho, Jyh-Jier; Hsieh, WT; Ting, SF; Huang, Daoyang; Ho, Fang C. (2000). "Efectos de la porosidad de la superficie en el rendimiento electrocrómico de las películas de trióxido de tungsteno (WO3)". Revista de Materiales Electrónicos . 29 (2): 183–187. Código de Bibliografía : 2000JEMat..29..183L . doi : 10.1007 / s11664-000-0139-8 . S2CID 98302697 .
- ^ KJ Patel et al., Dispositivos electrocrómicos de película fina totalmente sólida que consta de capas ITO / NiO / ZrO2 / WO3 / ITO, J. Nano-Electron. Phys. 5 No 2, 02023 (2013)
- ^ Desarrollo de un fotocatalizador de alto rendimiento que se trata en la superficie con cesio. Archivado el 20 de mayo de 2010 en la Wayback Machine.
- ^ Karácsonyi, É .; Baia, L .; Dombi, A .; Danciu, V .; Mogyorósi, K .; Pop, LC; Kovács, G .; Coşoveanu, V .; Vulpoi, A .; Simon, S .; Pap, Zs. (2013). "La actividad fotocatalítica de nanoarquitecturas de TiO2 / WO3 / metales nobles (Au o Pt) obtenidas por fotodeposición selectiva". Catálisis hoy . 208 : 19-27. doi : 10.1016 / j.cattod.2012.09.038 .
- ^ Székely, I., et al. Síntesis de microcristales / nanocristales WO 3 adaptados a la forma y la actividad fotocatalítica de los compuestos WO 3 / TiO 2 (2016) Materials, 9 (4) .
- ^ Baia, L. y col. Preparación de fotocatalizadores compuestos de TiO 2 / WO 3 mediante el ajuste de la carga superficial de los semiconductores (2016) Ciencia de materiales en el procesamiento de semiconductores, 42, págs. 66-71
- ^ G. Ou (2018). "Defectos de tuning en óxidos a temperatura ambiente por reducción de litio" . Comunicaciones de la naturaleza . 9 (1302): 1302. Bibcode : 2018NatCo ... 9.1302O . doi : 10.1038 / s41467-018-03765-0 . PMC 5882908 . PMID 29615620 .
- ^ S. Hurst (2011). "Utilización de la mejora química Raman: una ruta para la biodetección basada en soporte de óxido metálico". El Diario de la Química Física C . 115 (3): 620–630. doi : 10.1021 / jp1096162 .
- ^ W. Liu (2018). "Sensibilidad mejorada de la espectroscopia Raman mejorada en la superficie en el óxido de tungsteno metálico por el efecto sinérgico del acoplamiento de resonancia de plasma superficial y la transferencia de carga" . La Revista de Cartas de Química Física . 9 (14): 4096–4100. doi : 10.1021 / acs.jpclett.8b01624 . PMID 29979872 .
- ^ C. Zhou (2019). "Ajuste eléctrico de la mejora de SERS mediante un control preciso de la densidad de defectos" (PDF) . Materiales e interfaces aplicados ACS . 11 (37): 34091–34099. doi : 10.1021 / acsami.9b10856 . PMID 31433618 .
enlaces externos
- Asociación Internacional de la Industria del Tungsteno
- Preparación de películas electrocrómicas de trióxido de tungsteno.
- Sigma Aldrich (proveedor)