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钼和钨的化合物


实验室k / 2019-03-20

       钼和钨在化合物中可以表现+Ⅱ到Ⅵ的氧化态,其中最稳定的氧化态为Ⅵ,如三氧化物、钼酸和钨酸及其盐都是重要的化合物。

       三氧化钼是白色粉末,加热时变黄。熔点为1068K,沸点为1428K,即使在低于熔点的情况下,它也有显著的升华现象。三氧化钨为淡黄色粉末,加热时变为橙黄色。熔点为1746K,沸点为2023K。


       和CrO3不同,MoO3和WO3虽然都是酸性氧化物,但它们都不溶于水,仅能溶于氨水和强碱溶液生成相应的含氧酸盐。

MoO3+2NH3·H2O=(NH4)2MoO4+H2O

WO3+2NaOH=Na2WO4+H2O

       这两个氧化物的氧化性极弱,仅在高温下能被氢、碳或铝还原。

       MoO3虽然可由钼或者MoS2在空气中灼烧得到,但通常是由钼酸铵溶液中加盐酸,析出H2MoO4再加热焙烧而得。

(NH4)2MoO4+2HCl=H2MoO4↓+2NH4Cl

H2MoO4=(加热)MoO3+H2O

同样,WO3也可由钨酸钠溶液中加入盐酸,析出H2WO4再加热脱水而得。

Na2WO4+2HCl=H2WO4+2NaCl

H2WO4=(加热)H2O+WO3


       上述铬酸、钼酸和钨酸的酸性和氧化性变化可归纳如下:


       钼和钨的含氧酸盐,只有铵、钠、钾、铷、锂、镁、铍和铊(Ⅰ)的盐可溶于水,其余的含氧酸盐都难溶于水。在可溶性盐中,最重要的是它们的钠盐和铵盐。

       在有些化合物中如氯化亚汞,人们早已知道该化合物的分子呈直线型,有Hg-Hg键,除此之外,一些金属和卤素形成的配离子如Mo2Cl93-、W2Cl93-、Re2Cl93-中,金属原子和金属原子之间直接成键。通常将这种含有金属M-M键的化合物,称为原子簇化合物。

       在原子簇化合物中,有的两个金属原子直接成键,如上述的双核原子簇化合物。也有的是多个金属原子互相成键形成M3(平面三角形),M4(四面体形),M6(八面体形),M8(立方体形)的原子簇。在这类化合物中,金属原子簇形成核心,周围通过多种形式的化学键与配位体结合。如Mo、W、Nb、Ta等金属均可形成含有M6的原子簇化合物。

       例如,Mo和W的二卤化物实际上其化学式应为[M6X8]X4,因为在它们的结构中,存在八面体M6金属原子簇,八个X原子处在M6八面体的面中心的法线上,每个X原子和三个M原子形成多中心桥键,其结构如图21-7。


又如Mo和W的三卤化物中,三氯化钨实际上也是一种原子簇化合物[W6Cl12]Cl6,其中W6Cl126+离子含有W原子组成的八面体,12个X原子在八面体的12个棱的外侧形成桥键。

       有的原子簇化合物中,原子簇是由两种或两种以上的金属组成。例如,Cu4Ir2(PPh3)2(C≡CPh)8,它含四个铜和两个铱的八面体簇。

       许多过渡金属元素,如周期表中ⅤB、ⅥB、ⅦB、ⅧB族金属元素都能形成原子簇化合物,各个元素所能组成原子簇的原子数往往依照不同的配位体和结构而定,如Rh可组成原子数由2~17不等的原子簇。现常见的原子簇化合物除上述卤化物外,还有硫化物如Fe-S,Mo-S等原子簇,多核羰基配合物等多种类型。

       六十年代以来,这类新型化合物迅速增加,引起了化学工作者的兴趣和重视。这类化合物在化学反应机理,表面吸附和表面化学,配位催化等方面,以及某些生物酶的化学模拟,特别是直接用作催化剂的前景,都显示了重要的意义。


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