Trioxyde de tungstène

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.

Identification
Trioxyde de tungstène

__ W⁶⁺ __ O^2– Structure cristalline du trioxyde de tungstène
N^o CAS	1314-35-8
N^o ECHA	100.013.848
N^o CE	215-231-4
N^o RTECS	YO7760000
PubChem	14811
SMILES	O=[W](=O)=O PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/3O.W Std. InChIKey : ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N
Apparence	solide cristallisé jaune à vert[1]
Propriétés chimiques
Formule	O₃W
Masse molaire[2]	231,84 ± 0,01 g/mol O 20,7 %, W 79,3 %,
Propriétés physiques
T° fusion	1 472 °C[1]
T° ébullition	1 837 °C[1]
Masse volumique	7,16 g·cm^-3[1] à 20 °C
Précautions
SGH[3]
Attention H315, H319, H335, P261, P280, P302+P352 et P305+P351+P338 H315 : Provoque une irritation cutanée H319 : Provoque une sévère irritation des yeux H335 : Peut irriter les voies respiratoires P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P302+P352 : En cas de contact avec la peau : laver abondamment à l’eau et au savon. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

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 H₂ → W + 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 HCl → CaCl₂ + H₂WO₄ ;

H₂WO₄ → H₂O + 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 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

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)
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
« Fiche du composé Tungsten(VI) oxide, Puratronic®, 99.998% (metals basis excluding Mo), Mo 100ppm », sur Alfa Aesar (consulté le 9 février 2019).
(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)
(en) Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemical Compounds, McGraw-Hill, 2003. (ISBN 0-07-049439-8)
(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, n^o 6,‎ juin 2002, p. 923-931 (DOI 10.1088/0957-0233/13/6/314, Bibcode 2002MeScT..13..923W, lire en ligne)
(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, n^o 2,‎ février 2000, p. 183-187 (DOI 10.1007/s11664-000-0139-8, Bibcode 2000JEMat..29..183L, lire en ligne)

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[GESTIS-1] 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.

[aa-3] « Fiche du composé Tungsten(VI) oxide, Puratronic®, 99.998% (metals basis excluding Mo), Mo 100ppm », sur Alfa Aesar (consulté le 9 février 2019).

[0-306-45053-4-4] (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)

[0-07-049439-8-5] (en) Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemical Compounds, McGraw-Hill, 2003. (ISBN 0-07-049439-8)

[10.1088/0957-0233/13/6/314-6] (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, n^o 6,‎ juin 2002, p. 923-931 (DOI 10.1088/0957-0233/13/6/314, Bibcode 2002MeScT..13..923W, lire en ligne)

[10.1007/s11664-000-0139-8-7] (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, n^o 2,‎ février 2000, p. 183-187 (DOI 10.1007/s11664-000-0139-8, Bibcode 2000JEMat..29..183L, lire en ligne)