Trioxyde de tungstène

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Trioxyde de tungstène
Image illustrative de l’article Trioxyde de tungstène
__ W6+     __ O2–
Structure cristalline du trioxyde de tungstène
Identification
No CAS 1314-35-8
No ECHA 100.013.848
No CE 215-231-4
No RTECS YO7760000
PubChem 14811
SMILES
InChI
Apparence solide cristallisé jaune à vert[1]
Propriétés chimiques
Formule brute O3W
Masse molaire[2] 231,84 ± 0,01 g/mol
O 20,7 %, W 79,3 %,
Propriétés physiques
fusion 1 472 °C[1]
ébullition 1 837 °C[1]
Masse volumique 7,16 g·cm-3[1] à 20 °C
Précautions
SGH[3]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
Attention
H315, H319, H335, P261, P280, P302+P352, P305+P351+P338,

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le trioxyde de tungstène, ou oxyde de tungstène(VI), est un composé chimique de formule WO3. Il s'agit d'un solide cristallisé présentant une intense coloration jaune-vert à température ambiante, virant à l'orange par chauffage. Il est insoluble dans l'eau et les acides, mais peut réagir avec l'eau pour former de l'acide tungstique H2WO4, qui est en réalité son monohydrate WO3·H2O. C'est d'ailleurs sous forme d'hydrates qu'on le rencontre dans la nature, à travers des minéraux rares tels que la tungstite (en) WO3·H2O (monohydrate) et la meymacite WO3·2H2O (dihydrate). Avec les métaux alcalins et alcalino-terreux, il forme des sels appelés tungstates (en).

La structure cristalline du trioxyde de tungstène dépende de la température : elle est triclinique de −50 à 17 °C, monoclinique de 17 à 330 °C, orthorhombique de 330 à 740 °C et tétragonale au-dessus de 740 °C. Sa forme la plus courante est monoclinique, avec le groupe d'espace P21/n[4].

Le trioxyde de tungstène est un intermédiaire dans la production de tungstène à partir de ses minerais[5] après traitement par des bases et avant d'être réduit en tungstène métallique par le carbone ou l'hydrogène :

2 WO3 + 3 C → 2 W + 3 CO2 (température élevée) ;
WO3 + 3 H2W + 3 H2O (de 550 à 850 °C).

On peut obtenir du trioxyde de tungstène de plusieurs manières. Il est par exemple possible de faire réagir de la scheelite, ou tungstate de calcium CaWO4, avec de l'acide chlorhydrique HCl pour obtenir de l'acide tungstique H2WO4, lequel se déshydrate à température élevée[5] :

CaWO4 + 2 HClCaCl2 + H2WO4 ;
H2WO4H2O + WO3.

Une autre manière couramment utilisée pour produire du trioxyde de tungstène consiste à calciner du paratungstate d'ammonium (NH4)10(H2W12O42)·4H2O dans un milieu oxydant[4] :

(NH4)10(H2W12O42)·4H2O → 12 WO3 + 10 NH3 + 10 H2O.

Le trioxyde de tungstène est couramment utilisé pour produire des tungstates (en) pour le revêtement luminescent des écrans à rayons X, pour l'ignifugation des textiles et dans des détecteurs de gaz[6]. On l'utilise également comme pigment dans des céramiques et des peintures en raison de sa couleur jaune soutenue[5].

Cristaux de trioxyde de tungstène.

Le trioxyde de tungstène est également utilisé pour produire du verre électrochrome. Il s'agit de verre dont les propriétés de transmission optique sont modulables en fonction de la tension électrique appliquée[7].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a b c et d Entrée « Tungsten(VI) oxide » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 9 février 2019 (JavaScript nécessaire)
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. « Fiche du composé Tungsten(VI) oxide, Puratronic®, 99.998% (metals basis excluding Mo), Mo 100ppm  », sur Alfa Aesar (consulté le 9 février 2019).
  4. a et b (en) Erik and Wolf-Dieter Schubert Lassner, Tungsten: Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys, and Chemical Compounds, Kluwer Academic, New-York, 1999. (ISBN 0-306-45053-4)
  5. a b et c (en) Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemical Compounds, McGraw-Hill, 2003. (ISBN 0-07-049439-8)
  6. (en) David E. Williams, Simon R. Aliwell, Keith F. E. Pratt, Daren J. Caruana, Roderic L. Jones, R. Anthony Cox, Graeme M. Hansford et John Halsall, « Modelling the response of a tungsten oxide semiconductor as a gas sensor for the measurement of ozone », Measurement Science and Technology, vol. 13, no 6,‎ , p. 923-931 (DOI 10.1088/0957-0233/13/6/314, Bibcode 2002MeScT..13..923W, lire en ligne)
  7. (en) W. J. Lee, Y. K. Fang, Jyh-Jier Ho, W. T. Hsieh, S. F. Ting, Daoyang Huang et Fang C. Ho, « Effects of surface porosity on tungsten trioxide(WO3) films’ electrochromic performance », Journal of Electronic Materials, vol. 29, no 2,‎ , p. 183-187 (DOI 10.1007/s11664-000-0139-8, Bibcode 2000JEMat..29..183L, lire en ligne)