Fluorure de tungstène (VI)

Le fluorure de tungstène (VI), également appelé hexafluorure de tungstène, est le composé inorganique du tungstène et du fluor de formule WF6. Ce composé incolore et incolore est un gaz dans des conditions standard, avec une densité d'environ 13 g / L (environ 11 fois plus lourde que l'air). Le WF6 est l'un des gaz les plus lourds connus dans des conditions standard. Le gaz WF6 est le plus souvent utilisé dans la production de circuits semi-conducteurs et de cartes de circuit imprimé au cours du processus de dépôt chimique en phase vapeur - lors de la décomposition, les molécules de WF6 laissent un résidu de tungstène métallique. Cette couche sert "d'interconnexion" métallique à faible résistance.

Propriétés

À la pression ambiante et à des températures supérieures à 17 ° C, l’hexafluorure de tungstène est un gaz diamagnétique incolore. La molécule WF6 est octaédrique avec le groupe de points de symétrie de Oh. Les distances de liaison W – F sont de 183,2 heures. Entre 2,3 et 17 ° C, l'hexafluorure de tungstène se condense en un liquide jaune pâle ayant une densité de 3,44 g / cm3 à 15 ° C. À 2,3 ° C, il gèle en un solide blanc ayant une structure cristalline cubique, la constante de réseau de 628 pm et une densité calculée de 3,99 g / cm3. À -9 ° C, cette structure se transforme en un solide orthorhombique avec les constantes de réseau a = 960,3 pm, b = 871,3 pm et c = 504,4 pm et une densité de 4,56 g / cm3. Dans cette phase, la distance W – F est de 181 heures et les contacts intermoléculaires moyens les plus proches sont de 312 heures. Alors que le gaz WF6 est l’un des gaz les plus lourds, avec une densité supérieure à celle du radon le plus lourd (9,73 g / L), la densité du WF6 à l’état liquide et solide est plutôt modérée. La pression de vapeur du WF6 entre -70 ° C et 17 ° C peut être décrite par l’équation

log10 P = 4.55569 - (1021.208 / (T + 208.45)),

où P = pression de vapeur (bar), T = température (° C).

Synthèse

L’hexafluorure de tungstène est généralement produit par la réaction exothermique du fluor gazeux avec de la poudre de tungstène à une température comprise entre 350 et 400 ° C:

W + 3 F2 → WF6

Le produit gazeux est condensé et séparé par distillation de WOF4, une impureté commune. Dans une variante de la fluoration directe, le métal est placé dans un réacteur chauffé, légèrement sous pression à 8,3 à 13,8 kPa (1,2 à 2,0 psi), avec un débit constant de WF6 infusé avec une petite quantité de gaz fluor.

Dans le procédé ci-dessus, le fluor gazeux peut être remplacé par ClF, ClF3 ou BrF3. Une autre procédure pour la production de fluorure de tungstène consiste à faire réagir le trioxyde de tungstène (WO3) avec HF, BrF3 ou SF4. Le fluorure de tungstène peut également être obtenu par conversion de l’hexachlorure de tungstène:

WCl6 + 6 HF → WF6 + 6 HCl ou

WCl6 + 2 AsF3 → WF6 + 2 AsCl3 ou

WCl6 + 3 SbF5 → WF6 + 3 SbF3Cl2

Réactions

Au contact de l’eau, l’hexafluorure de tungstène donne du fluorure d’hydrogène (HF) et des oxyfluorures de tungstène, formant éventuellement du trioxyde de tungstène:

WF6 + 3 H2O → WO3 + 6 HF

Contrairement à certains autres fluorures métalliques, le WF6 n’est ni un agent de fluoration utile ni un puissant oxydant. Il peut être réduit au WF4 jaune.