Fluoruro di tungsteno (VI)

Il fluoruro di tungsteno(VI), noto anche come esafluororide di tungsteno, è il composto inorganico di tungsteno e fluoro con la formula WF6. Questo composto corrosivo e incolore è un gas in condizioni standard, con una densità di circa 13 g/L (circa 11 volte più pesante dell'aria). Il gas WF6 è più comunemente usato nella produzione di circuiti semiconduttori e circuiti stampati attraverso il processo di deposizione chimica del vapore – dopo la decomposizione, le molecole di WF6 lasciano un residuo di tungsteno metallico. Questo strato funge da metallico a bassa resistenza "interconnect".

Proprietà

A pressione ambiente e temperature superiori a 17 gradi centigradi, l'esafluoruro di tungsteno è un gas diamagnetico incolore. La molecola WF6 è ottahedra con il gruppo del punto di simmetria di Oh. Le distanze di legame W-F sono 183.2 pm. Tra 2,3 e 17 gradi Centigradi, il tungsteno esafluoruro si condensa in un liquido giallo pallido con una densità di 3,44 g/cm3 a 15 gradi centigradi. A 2,3 gradi c si congela in un solido bianco con una struttura cristallina cubica, la costante reticolare di 628 p.m. e ha calcolato la densità 3,99 g/cm3. A 9 gradi centigradi questa struttura si trasforma in un solido ortorombico con le costanti del reticolo di un valore di 960,3, b: 871,3 p.m. e c 504,4 pm e la densità di 4,56 g/cm3. In questa fase, la distanza W–F è 181 pm, e i contatti intermolecolari più vicini sono 312 pm. Mentre il gas WF6 è uno dei gas più pesanti, con la densità superiore a quella del radon di gas elementare più pesante (9,73 g/L), la densità di WF6 nello stato liquido e solido è piuttosto moderata. La pressione del vapore di WF6 tra i 70 e i 17 gradi centigradi può essere descritta dall'equazione

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

in cui la pressione del vapore (barra) P (barra), T - temperatura (C).

Sintesi

L'esafluoruro di tungsteno è comunemente prodotto dalla reazione esotermica del gas fluoro con polvere di tungsteno ad una temperatura compresa tra 350 e 400 gradi centigradi:

W + 3 F2 → WF6

Il prodotto gassoso è condensato e separato dalla distillazione da WOF4, un'impurità comune. In una variazione della fluorizzazione diretta, il metallo viene posto in un reattore riscaldato, leggermente pressurizzato a 1,2 a 2,0 psi (da 8,3 a 13,8 kPa), con un flusso costante di WF6 infuso con una piccola quantità di gas fluoro.

Il gas fluoro nel metodo di cui sopra può essere sostituito da ClF, ClF3 o BrF3. Una procedura alternativa per la produzione di fluoruro di tungsteno è quella di reagire al triossido di tungsteno (WO3) con HF, BrF3 o SF4. Il fluoruro di tungsteno può essere ottenuto anche mediante conversione di tungsteno esatacuro:

WCl6 + 6 HF → WF6 + 6 HCl or

WCl6 + 2 AsF3 → WF6 + 2 AsCl3 or

WCl6 + 3 SbF5 → WF6 + 3 SbF3Cl2

Reazioni

A contatto con l'acqua, l'esafluoruro di tungsteno dà fluoruro di idrogeno (HF) e tungsteno ossifluoride, formando infine il triossido di tungsteno:

WF6 + 3 H2O → WO3 + 6 HF

A differenza di altri fluoridi metallici, WF6 non è un utile agente fluorurante né è un potente ossidante. Può essere ridotto al WF4 giallo.