Wolfram(VI) fluoride

Wolfram(VI) fluoride
Danh pháp IUPAC	Tungsten hexafluoride Tungsten(VI) fluoride
Tên khác	Wolfram hexafluoride
Nhận dạng
Số CAS	7783-82-6
PubChem	522684
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ F[W](F)(F)(F)(F)F
InChI	đầy đủ 1S/6FH.W/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6
Thuộc tính
Công thức phân tử	WF6
Khối lượng mol	297,8304 g/mol
Bề ngoài	khí không màu
Khối lượng riêng	12,4 g/L (khí) 4,56 g/cm³ (−9 °C, rắn)
Điểm nóng chảy	2,3 °C (275,4 K; 36,1 °F)
Điểm sôi	17,1 °C (290,2 K; 62,8 °F)
Độ hòa tan trong nước	thủy phân
Độ hòa tan	tạo phức với nhiều phối tử vô cơ và hữu cơ
MagSus	−40,0·10^−6 cm³/mol
Cấu trúc
Hình dạng phân tử	bát diện
Mômen lưỡng cực	0 D
Các nguy hiểm
Nguy hiểm chính	Độc hại, ăn mòn; tạo HF khi tiếp xúc với nước
Điểm bắt lửa	Không bắt lửa
Các hợp chất liên quan
Anion khác	Wolfram(VI) chloride Wolfram(VI) bromide
Cation khác	Chromi(VI) fluoride Molybden(VI) fluoride
Hợp chất liên quan	Wolfram(IV) fluoride Wolfram(V) fluoride
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Y kiểm chứng (cái gì ^YN ?) Tham khảo hộp thông tin

Wolfram(VI) fluoride, hay wolfram hexafluoride, là một hợp chất vô cơ của wolfram và fluor với công thức hóa học WF₆. Nó là một hợp chất không màu, gây ăn mòn, có tính độc hại. Trong điều kiện tiêu chuẩn, khối lượng riêng của nó vào khoảng 13 g/L (nặng gấp khoảng 11 lần so với không khí^[1][2][3]), do vậy WF₆ là một trong những loại khí nặng nhất.^[4] Khí WF₆ thường được sử dụng trong sản xuất mạch bán dẫn và bảng mạch thông qua quá trình lắng đọng hóa học – khi phân hủy, các phân tử của WF₆ tạo ra wolfram kim loại. Lớp này là "lớp tương kết" có điện trở thấp.^[5]

Điều chế

Wolfram(VI) fluoride thường được sản xuất bằng phản ứng tỏa nhiệt của khí fluor với bột wolfram ở nhiệt độ giữa 350 và 400 °C:^[6]

W + 3 F₂ → WF₆

Sản phẩm khí được tách ra khỏi WOF₄, một tạp chất phổ biến, bằng cách chưng cất. Một cách khác cũng sử dụng quá trình fluor hóa trực tiếp, kim loại được đặt trong lò phản ứng được làm nóng, áp suất nhẹ đến 1,2 đến 2,0 psi (8,3 đến 13,8 kPa), phản ứng với fluor tạo ra một dòng lưu lượng WF₆ không đổi.^[7]

Khí fluor trong phương pháp trên có thể được thay thế bằng ClF, ClF₃ hoặc BrF₃. Một quy trình khác để sản xuất wolfram(VI) fluoride là phản ứng với wolfram(VI) oxide (WO₃) với HF, BrF₃ hoặc SF₄. Wolfram(VI) fluoride cũng có thể thu được bằng cách chuyển đổi từ wolfram(VI) chloride:^[4]

WCl
6 + 6 HF → WF
6 + 6 HCl

WCl
6 + 2 AsF
3 → WF
6 + 2 AsCl
3

WCl
6 + 3 SbF
5 → WF
6 + 3 SbF
3Cl
2

Phản ứng

Khi tiếp xúc với nước, wolfram(VI) fluoride tạo ra hydro fluoride (HF) và wolfram(VI) oxyfluoride, cuối cùng tạo thành wolfram(VI) oxide:^[4]

WF₆ + 3 H₂O → WO₃ + 6 HF

Không giống như một số fluoride kim loại khác, WF₆ không phải là tác nhân fluor hóa hữu ích cũng như không phải là chất oxy hóa mạnh. Nó có thể khử xuống WF₄ màu vàng.^[8]

WF₆ tạo thành nhiều phức chất 1:1 và 1:2 với base Lewis, ví dụ như WF
6(S(CH
3)
2), WF
6(S(CH
3)
2)
2, WF
6(P(CH
3)
3) và WF
6(py)
2.^[9]

Phản ứng của WF₆ với NH₃ sẽ tạo ra phức WF₆·4NH₃ là chất rắn màu cam có tính hút ẩm. Nếu cho WF₆ phản ứng với N₂H₄ trong môi trường acetonitrile ở −80 °C (−112 °F; 193 K), các phức WF₆·N₂H₄ (cam), WF₆·2N₂H₄ (đỏ đậm) và WF₆·4N₂H₄ (nâu đen) sẽ được tạo thành.^[10]

Ứng dụng

WF₆ có thể được sử dụng để sản xuất wolfram(IV) carbide.

Là một loại khí nặng, WF₆ có thể được sử dụng làm chất đệm để kiểm soát phản ứng giữa các khí. Ví dụ, nó làm chậm quá trình đốt Ar/O₂/H₂ và giảm nhiệt độ ngọn lửa.^[11]

An toàn

Wolfram(VI) fluoride là một hợp chất ăn mòn mạnh, có thể tấn công bất kỳ mô nào. Việc tiếp xúc với khí gas trước tiên sẽ ảnh hưởng đến mắt và các đường hô hấp gây kích ứng, mất thị lực, ho, tạo ra nhiều nước bọt và đờm. Khi xâm nhập vào dịch lỏng có trong cơ thể, khí sẽ phản ứng và tạo thành acid fluorhydric làm cháy da và các mô nhầy của đường hô hấp. Phơi nhiễm kéo dài dẫn đến viêm phổi và phù phổi, có thể gây tử vong. Do hình thành acid fluorhidric khi WF₆ để trong không khí ẩm, các bình đựng WF₆ phải có miếng đệm teflon.^[12]

Tham khảo

1. Roucan, J.-P.; Noël-Dutriaux, M.-C. Proprietes Physiques des Composes Mineraux. Ed. Techniques Ingénieur. tr. 138.
2. Gas chart
3. “Tungsten Hexafluoride MSDS” (pdf).^{[liên kết hỏng]}
4. ^ Lassner, E.; Schubert, W.-D. (1999). Tungsten - Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys, and Chemical Compounds. Springer. tr. 111, 168. ISBN 0-306-45053-4.
5. “Tungsten and Tungsten Silicide Chemical Vapor Deposition”. CVD Fundamentals. TimeDomain CVD.
6. Priest, H. F.; Swinehert, C. F. (1950). “Anhydrous Metal Fluorides”. Trong Audrieth, L. F. (biên tập). Inorganic Syntheses. 3. Wiley-Interscience. tr. 171–183. doi:10.1002/9780470132340.ch47. ISBN 978-0-470-13162-6.
7. Đăng ký phát minh US 6544889, "Method for tungsten chemical vapor deposition on a semiconductor substrate", trao vào 2003-04-08 
8. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (ấn bản thứ 2). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
9. Benjamin, Sophie L.; Levason, William; Reid, Gillian (2013). “Medium and high oxidation state metal/Non-metal fluoride and oxide–fluoride complexes with neutral donor ligands”. Chem. Soc. Rev. 42 (4): 1460–1499. doi:10.1039/C2CS35263J. PMID 23014811.
10. B.Frlec (tháng 11 năm 1972). REACTIONS OF MOLYBDENUM AND TUNGSTEN HEXAFLUORIDES WITH ANHYDROUS HYDRAZINE.
11. Ifeacho, P. (2008). Semi-conducting metal oxide nanoparticles from a low-pressure premixed H₂/O₂/Ar flame: Synthesis and Characterization. Göttingen: Cuvillier Verlag. tr. 64. ISBN 978-3-86727-816-4.
12. “Tungsten hexafluoride MSDS” (PDF). Linde Gas. Bản gốc (pdf) lưu trữ ngày 12 tháng 2 năm 2010. Truy cập ngày 31 tháng 12 năm 2017.