鎢及其氧化物的氧化和還原

在大多數鎢（W）氧化物中，W主要處於W⁺⁶氧化態，有6個氧原子圍繞每個W原子的八面體配置。在完全氧化的W（WO₃）中，這些八面體是以分角配置的方式排列。在還原的化合物（WO_j，2 < x < 3）中，經常出現複雜的分角、分邊和分面排列的WO₆八面體組合。分別在完全氧化和部分還原的化合物中經常發現的WO₄四面體和WO₇五邊形二面體。

有了不同的價態，所以出現了幾百或幾千種W化合物。金屬W在空氣或氧氣中很容易被氧化，形成化合物。當溫度不超過327℃時，這種反應形成WO₃，氧化層的厚度取決於溫度和濕度。從327°C到400°C，會形成一個保護性的氧化層，儘管目前對其成分有一些疑問（據說是WO_2.75，但這個數字也有爭議）。

在600℃以上，隨著最初的保護性化合物被完全氧化，會產生一個WO₃層。WO₃對氧氣有很強的滲透性，所以WO_2.75層繼續被氧化成三氧化二氮形式，其速度受W離子向WO_2.75-WO₃邊界擴散的制約。

WO₃的昇華在750°C開始，並在1300°C以上達到氧化率，從而使W的表面在這個溫度以上沒有化合物。已經證明從700到1300℃的氧化率的對數與PJ2/T成正比，其中P02是氧的分壓，T是絕對溫度。

W與水的氧化和鎢化合物與氫氣的還原非常相似，水或氫氣的高分壓推動反應向特定方向發展。

在38°C時與水的這種反應非常緩慢，並隨著溫度和壓力的增加而增加。在20至500°C之間與水蒸氣的反應嚴格地導致了WO₃的形成--沒有其他氧化物的形成。該反應的速度已被發現取決於溫度和水與氫的分壓比。然而，通過適當調整這些分壓，所有已知的化合物都可以形成。

當兩者都很低時，就會形成WO₂。隨著這些壓力的增加，會產生更多的氧化形式（WO_2.72，WO_2.9，最後是WO₃）。此外，較高的溫度有利於更多的氧化形式。還必須注意的是，水合氧化物在900℃以上很容易揮發，最易揮發的形式是WO₂（OH）₂。

通過向體系中加入氫氣，使後面的反應變得有利，氧化鎢將被還原而不是被氧化。由於上述的揮發性，反應條件可以大大改變最終產品的形態。例如，可以通過調整反應的條件，把WO₃還原成W。

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