Гексакарбонил вольфрама⁠⁠

Введение: Карбонильные комплексы

Часть 1: Тетракарбонил никеля

В продолжении карбонильной серии постов разберём следующий достаточно известный комплекс — гексакарбонил вольфрама.

Несмотря на высокую плотность чистого металла и большинства вольфрамовых солей, данное соединение не отличается тяжелым весом и по этому критерию эквивалентно кварцу (2,65 г/см^3)

Первыми W(CO)6 получили в 1927 году французские ученые А. Жоб и А. Кассаль путём обработки угарным газом вольфрамового порошка под давлением в 200 атм и температуре 300°C с использованием железа в качестве катализатора, однако позже был предложен более качественный метод: растворённый в диэтиловом эфире гексахлорид вольфрама необходимо обрабатывать угарным газом и алюминиевым порошком под давлением в 140 атм и температуре 200°C. Сейчас установлено, что наибольший выход гексакарбонила в подобной реакции (до 90%) можно достичь при давлении 220 атм и температуре 100°С растворив гесахлорид вольфрама в абсолютном этиловом спирте.

Внешний вид самого гексакарбонила вольфрама нельзя назвать примечательным - это белые нерастворимые в воде кристаллы, склонные к возгонке (температура плавления вещества 169°C; кипения 175°C), которые необходимо хранить в среде без доступа кислорода.

На воздухе комплекс теряет устойчивость, а при температуре выше 80°C и вовсе разрушается до металлического вольфрама и углекислого газа. В закрытой среде он распадается на вольфрам и монооксид углерода при 375°C, а при резком нагревании до 1030°C составляющие комплекса уже взаимодействуют друг с другом, образуя карбид вольфрама (твердый сплав этого соединения в технике известен как «победит»)

Примечательно то, что в форме карбонила увеличивается реакционная способность и самого вольфрама, например с ним свободно могут взаимодействовать галогены (образуя соответствующие соли), при реакции с азотной кислотой образуется оксид вольфрама (II), а при сплавлении с щелочью — вольфраматы щелочных металлов. Всё это позволяет использовать W(CO)6 в качестве полупродукта для получения хлоридов, органических соединений и других комплексов вольфрама

Также данное соединение является популярным реагентом в металлоорганическом синтезе, поскольку один или несколько лигандов CO в его структуре могут быть замещены другими донорными лигандами. Благодаря этому веществу был впервые получен дигидрогенный комплекс — соединение в котором лигандом является молекула водорода (H2). Помимо этого гексакарбонил вольфрама имеет тенденцию к образованию более сложных и кинетически устойчивых комплексов, в том числе димеров; при обработке соединения циклопентадиенидом натрия и его окислением образуется циклопентадиенилтрикарбонилвольфрам димер — в таком состоянии лиганды СО могут быть замещены ацетонитрилом, что открывает химикам новые возможности в области координационных соединений

Как и большинство других карбонильных комплексов, он аналогичным образом позволяет создавать тонкие металлические покрытия высокой чистоты в результате термического разложения до мелкодисперсного вольфрама. Установлено, что наиболее качественные вольфрамовые покрытия получаются в вакууме при температуре 800°С

В соответствии с ГОСТ 12.1.007 гексакарбонил вольфрама относится к 3 классу вредных веществ и его предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны составляет 2 мг/м^3. По сравнению с тетракарбонилом никеля он не настолько токсичен и летальных случаев в результате отравления W(CO)6 пока не зарегистрировано. Цена одного килограмма гексакарбонила вольфрама составляет в среднем 15000 руб.

Подобные и прочие посты также на странице ВК: https://vk.com/mircenall