Qu’est-ce que l’oxyde de tungstène ?
L’oxyde de tungstène est un composé inorganique composé de tungstène et d’oxygène.
Il existe différents composés en fonction du degré d’oxyde du tungstène. L’un des types d’oxyde de tungstène les plus courants est l’oxyde de tungstène (VI). D’autres composés connus sont l’oxyde de tungstène (IV) et l’oxyde de tungstène (III).
Utilisations de l’oxyde de tungstène
L’oxyde de tungstène est utilisé industriellement comme matière première pour les catalyseurs, par exemple les photocatalyseurs sensibles à la lumière visible, et le tungstène métal, comme additif pour les céramiques, le verre et d’autres métaux frittés, comme additif pour les batteries secondaires et comme matériau électronique. Il sert aussi d’additif analytique pour des éléments tels que le carbone, l’hydrogène et l’azote.
Il est également utilisé comme scintillateur, terme générique désignant les matériaux qui émettent une fluorescence lorsqu’ils sont exposés à un rayonnement, pour les essais radiographiques et non destructifs.
Propriétés de l’oxyde de tungstène
L’oxyde de tungstène (VI) a un point de fusion de 1 473°C et un point d’ébullition d’environ 1 750°C. Il est légèrement soluble dans l’eau, soluble dans l’eau alcaline et ammoniaquée et forme des tungstates. L’oxyde de tungstène (VI) est l’oxyde final du tungstène et est stable dans l’air et dans les solutions aqueuses. Cependant, tous les oxydes inférieurs peuvent être produits par des agents réducteurs.
Il est stable dans l’air à température ambiante ; il se décompose à 1 500-1 600 °C et s’oxyde en oxyde de tungstène (VI). Lorsqu’il est brûlé dans un courant d’hydrogène, il est réduit en tungstène métal. L’oxyde de tungstène (IV) a une grande conductivité électrique. Il est soluble dans les solutions d’acide et d’hydroxyde de potassium mais insoluble dans l’eau.
Structure de l’oxyde de tungstène
L’oxyde de tungstène (VI) est également appelé trioxyde de tungstène. Sa formule chimique est WO3 et il s’agit d’une poudre jaune dont la masse molaire est de 231,84 g/mol et la densité de 7,16 g/cm3. La structure cristalline de l’oxyde de tungstène (VI) varie en fonction de la température. De -50 à 17 °C, elle est triclinique, de 17 à 330 °C monoclinique, de 330 à 740 °C orthorhombique et au-delà de 740 °C tétragonale.
L’oxyde de tungstène (IV), également appelé dioxyde de tungstène, a pour formule chimique WO2 et une masse molaire de 215,84 g/mol. Il s’agit d’un solide de couleur bronze. Ses cristaux adoptent le système monoclinique : ils forment une structure déformée de type rutile centrée sur un WO6 coordonné de manière octaédrique avec des liaisons courtes W-W de 248 pm, chaque centre W adoptant une configuration électronique d2.
La formule chimique de l’oxyde de tungstène (III) est W2O3 avec une masse molaire de 415,68 g/mol.
Autres informations sur l’oxyde de tungstène
1. Synthèse de l’oxyde de tungstène
L’oxyde de tungstène (VI) se forme en chauffant du tungstène métal, d’autres oxydes de tungstène et des sulfures de tungstène dans de l’air ou de l’oxygène. De plus, la réaction de CaWO4 ou de cendres lourdes avec de l’acide chlorhydrique produit de l’acide tungstique. Il réagit avec de l’eau chaude et se décompose en oxyde de tungstène (VI). L’oxyde de tungstène (VI) peut être synthétisé par calcination du paratungstate d’ammonium dans des conditions oxydantes.
L’oxyde de tungstène (IV) est obtenu en chauffant l’oxyde de tungstène (VI). Plus précisément, l’oxyde de tungstène (VI) est réduit par de la poudre de tungstène à 900°C pendant 40 heures. La réaction se déroule avec une réduction partielle via l’état de valence mixte W18O49 en tant qu’intermédiaire dans la réaction.
2. Autres composés de l’oxyde de tungstène
Outre WO3, WO2 et W2O3, d’autres composés d’oxyde de tungstène ont été rapportés, notamment W4O3, W3O, WO, W2O5, W3O8, W4O8, W5O9 et W5O14.
La couleur des oxydes de tungstène passe du gris au brun, au violet, au bleu et au jaune à mesure que le nombre d’oxydation augmente. Par exemple, le bleu-violet W2O5 est considéré comme le principal composant du bleu de tungstène.