Was ist Wolframoxid?
Wolframoxid ist eine anorganische Verbindung, die aus Wolfram und Sauerstoff besteht.
Je nach der Oxidationszahl von Wolfram gibt es verschiedene Verbindungen. Eine der häufigsten Arten von Wolframoxid ist Wolframoxid (VI). Andere bekannte Verbindungen sind Wolframoxid (IV) und Wolframoxid (III).
Anwendungen von Wolframoxid
Wolframoxid wird industriell als Rohstoff für Katalysatoren (z. B. auf sichtbares Licht ansprechende Photokatalysatoren) und Wolfram-Metall, als Zusatzstoff für Keramik, Glas und andere Sintermetalle, als Zusatzstoff für Sekundärbatterien und als elektronisches Material verwendet. Sie können auch als analytische Zusatzstoffe für Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff verwendet werden.
Es wird auch als Szintillator (ein Oberbegriff für Materialien, die bei Bestrahlung Fluoreszenz emittieren) für radiographische und zerstörungsfreie Prüfungen verwendet.
Eigenschaften von Wolframoxid
Wolframoxid (VI) hat einen Schmelzpunkt von 1473 °C und einen Siedepunkt von etwa 1750 °C. Es ist schwer löslich in Wasser, löslich in Alkali- und Ammoniakwasser und bildet Wolframate. Wolframoxid (VI) ist das letzte Oxid von Wolfram und ist an der Luft und in wässrigen Lösungen stabil. Mit Hilfe von Reduktionsmitteln können jedoch alle niedrigeren Oxide gebildet werden.
Es ist an der Luft bei Raumtemperatur stabil; bei 1500-1600 °C zersetzt es sich und wird zu Wolframoxid (VI) oxidiert. Bei der Verbrennung in einem Wasserstoffstrom wird es zu Wolframmetall reduziert. Wolframoxid (IV) hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit und ist in Säuren und Kalilaugen löslich, aber unlöslich in Wasser.
Struktur von Wolframoxid
Wolframoxid (VI) wird auch als Wolfram-Trioxid bezeichnet. Seine chemische Formel lautet WO3 und es ist ein gelbes Pulver mit einer Molmasse von 231,84 g/mol und einer Dichte von 7,16 g/cm³. Die Kristallstruktur von Wolframoxid (VI) variiert mit der Temperatur. Von -50 bis 17 °C ist es triklin, von 17 bis 330 °C monoklin, von 330 bis 740 °C orthorhombisch und über 740 °C tetragonal.
Wolframoxid (IV), auch Wolfram-Dioxid genannt, hat die chemische Formel WO2 und eine molare Masse von 215,84 g/mol. Es ist ein bronzefarbener Feststoff, dessen Kristalle das monokline System annehmen und eine verzerrte rutilartige Struktur bilden, deren Zentrum ein oktaedrisch koordiniertes WO6 mit kurzen W-W-Bindungen von 248 pm ist, wobei jedes W-Zentrum eine d2-Elektronenkonfiguration einnimmt.
Die chemische Formel für Wolframoxid (III) ist W2O3 mit einer molaren Masse von 415,68 g/mol.
Weitere Informationen über Wolframoxid
1. Synthese von Wolframoxid
Wolframoxid (VI) wird durch Erhitzen von Wolfram-Metall, anderen Wolframoxiden und Wolfram-Sulfiden in Luft oder Sauerstoff gebildet. Außerdem entsteht bei der Reaktion von CaWO4 oder Asche-Schwergestein mit Salzsäure Wolframsäure, die mit heißem Wasser reagiert und sich in Wolframoxid (VI) zersetzt. Außerdem kann Wolframoxid (VI) durch Kalzinierung von Ammoniumparawolframat unter oxidierenden Bedingungen synthetisiert werden.
Wolframoxid (IV) kann durch Erhitzen von Wolframoxid (VI) gewonnen werden. Konkret wird Wolframoxid (VI) durch Wolfram-Pulver bei 900 °C für 40 Stunden reduziert. Die Reaktion verläuft mit teilweiser Reduktion über den gemischten Wertigkeitszustand W18O49 als Zwischenprodukt der Reaktion.
2. Andere Verbindungen des Wolframoxids
Neben WO3, WO2 und W2O3 sind weitere Wolframoxid-Verbindungen bekannt, darunter W4O3, W3O, WO, W2O5, W3O8, W4O8, W5O9 und W5O14.
Die Farbe der Wolframoxide ändert sich mit zunehmender Oxidationszahl von grau, braun, violett, blau und gelb. So gilt beispielsweise das blau-violette W2O5 als Hauptbestandteil von Wolframblau.