三氧化钨(化学式:wo3)是钨(vi)的氧化物,是从钨矿制取单质钨工业的重要中间体。该冶炼过程涉及两步:*步用碱处理钨矿,制得wo3,然后用碳或氢气还原三氧化钨,得到金属钨:
wo3+3h2→w+3h2o
2wo3+3c→2w+3co2
三氧化钨制备
三氧化钨可由很多方法制备:
先用钨酸钙与盐酸反应生成钨酸沉淀,然后钨酸高温分解成为三氧化钨和水。
cawo4+2hcl→cacl2+h2wo4
h2wo4→h2o+wo3
氧化剂存在下,仲钨酸铵热分解:
(nh4)10[h2w12o42]·4h2o→12wo3+10nh3+11h2o
三氧化钨用途
除制取金属钨外,黄色的三氧化钨也可作为颜料,用在陶瓷和涂料中,使用红外线的非接触式车窗控制系统(smartwindows)中,也应用了三氧化钨。
三氧化钨的理想晶体结构属于re03型,与钙钦矿abo3结构非常相似,只是w原子占据着b的位置,而a位置空置。从单纯的化学计量比来看,三氧化钨中w:o为1:3,其理想晶体结构可以看成由一个处在中心的w原子和围绕在w原子周围的六个。原子组成的钨氧八面体[w06]经过共顶连接而成,八面体之间有许多空隙,形成了各种通道。其晶体结构示意图如图1.2所示。+6是w中zui高的价态,除此之外,还有+2,+3,+4,+5价。实际中的三氧化钨无法满足严格的化学计量比,非化学计量的wo3为n型半导体,通常以w03-x(x=0-1)表示。三氧化钨在一40~740℃温度范围内具有不同的结构相变,这些不同的结构相变不是钨原子和氧原子的重组,而是在原有理想晶体结构上由钨原子发生畸变和扭曲所致。随着温度的升高,三氧化钨发生的相变顺序为:低温单斜(β一w03)三斜(α-w03)室温单斜(y-w03)正交相(β一w03)和四方相(α-w03)。同时也存在六方相的三氧化钨晶相。
