Tungsten (VI) Fluorid

Tungsten (VI) fluorid, även känd som volframhexafluorid, är den oorganiska föreningen av volfram och fluor med formeln WF6. Denna korrosiva, färglösa förening är en gas under standardbetingelser, med en densitet av ca 13 g / l (ungefär 11 gånger tyngre än luft). WF6 är en av de tyngst kända gaserna under standardbetingelser. WF6-gas används mest vid framställning av halvledarkretsar och kretskort genom processen med kemisk ångavsättning - vid sönderdelning lämnar molekyler WF6 en återstod av metallisk volfram. Detta skikt tjänar som låg resistiv metallisk "sammankoppling".

Egenskaper

Vid omgivande tryck och temperaturer över 17 ° C är volframhexafluorid en färglös diamagnetisk gas. WF6-molekylen är oktaed med symmetripunktgruppen Oh. W-F-bindningsavstånden är 183,2 pm. Mellan 2,3 och 17 ° C kondenserar volframhexafluorid till en ljusgul vätska med densiteten av 3,44 g / cm3 vid 15 ° C. Vid 2,3 ° C fryser det i ett vitt fast ämne med en kubisk kristallin struktur, gitterkonstanten på 628 pm och beräknad densitet 3,99 g / cm3. Vid -9 ° C omvandlas denna struktur till ett orthorhombiskt fast material med gitterkonstanterna av a = 960,3 pm, b = 871,3 och c = 504,4, och densiteten 4,56 g / cm3. I denna fas är W-F-avståndet 181 pm och de medelst närmaste intermolekylära kontakterna är 312 pm. Medan WF6-gas är en av de tyngsta gaserna, med densiteten överstigande den för den tungaste elementära gasradonen (9,73 g / l) är densiteten hos WF6 i vätskan och fast tillståndet ganska måttlig. Ångtrycket av WF6 mellan -70 ° C och 17 ° C kan beskrivas med ekvationen

log10 P = 4,55569 - (1021,208 / (T + 208,45)),

där P = ångtryck (bar), T = temperatur (° C).

Syntes

Tungstenhexafluorid produceras vanligtvis genom exoterm reaktion av fluor gas med volframpulver vid en temperatur mellan 350 och 400 ° C:

W + 3 F2 → WF6

Den gasformiga produkten kondenseras och separeras genom destillation från WOF4, en vanlig föroreningar. I en variation av direktfluoreringen placeras metallen i en uppvärmd reaktor, lätt trycksatt till 1,2 till 2,0 psi (8,3 till 13,8 kPa), med ett konstant flöde av WF6 infunderat med en liten mängd fluorgas.

Fluorgasen i ovanstående metod kan vara substituerad med ClF, ClF3 eller BrF3. Ett alternativt förfarande för framställning av volframfluorid är att reagera volframtrioxid (WO3) med HF, BrF3 eller SF4. Tungstenfluorid kan också erhållas genom omvandling av volframhexaklorid:

WCl6 + 6HF → WF6 + 6 HCl eller

WCl6 + 2 AsF3 → WF6 + 2 AsCl3 eller

WCl6 + 3 SbF5 → WF6 + 3 SbF3Cl2

Reaktioner

Vid kontakt med vatten ger volframhexafluorid vätefluorid (HF) och volframoxifluorider, så småningom bildar volframtrioxid:

WF6 + 3 H2O → WO3 + 6 HF

Till skillnad från några andra metallfluorider är WF6 inte ett användbart fluoriserande ämne eller det är en kraftfull oxidant. Det kan reduceras till den gula WF4.