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Ammoniumparawolframat APW bzw APT für engl ammonium paratungstate ist ein farbloses kristallines Wolfram Salz mit der ch

Ammoniumparawolframat

Ammoniumparawolframat (APW bzw. APT für engl. ammonium paratungstate) ist ein farbloses, kristallines Wolfram-Salz mit der chemischen Formel (NH4)10(H2W12O42)·4 H2O.

Kristallstruktur
Anion [H2W12O42]10− in der Kristallstruktur von Ammoniumparawolframat
_ W6+ 0 _ O2−
Allgemeines
Name Ammoniumparawolframat
Andere Namen
  • APW
  • Ammoniumwolframat
  • Decaammoniumwolframat
Verhältnisformel (NH4)10(H2W12O42)·4 H2O
Kurzbeschreibung

farb- und geruchloses, kristallines Pulver

Externe Identifikatoren/Datenbanken
Eigenschaften
Molare Masse 3132,5 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

2,3 g·cm−3

Siedepunkt

Zersetzung über 200 °C

Löslichkeit

wenig löslich in Wasser (20 g·l−1 bei 20 °C)

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine GHS-Piktogramme

H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Ammoniumparawolframat-Pulver

Herstellung Bearbeiten

Ammoniumparawolframat ist ein Zwischenprodukt bei der Aufbereitung von wolframhaltigen Erzen und wird durch Fällung von Wolframat-Ionen mit Ammoniumionen erhalten. Unterhalb von 50 °C bildet sich das Undecahydrat, während bei Temperaturen oberhalb 50 °C das „Pentahydrat“ ausfällt. Ersteres kristallisiert triklin in Form von Plättchen oder Prismen, während Letzteres pseudo-orthorhombische Nadeln bildet.

Wolframhaltige Erze wie Scheelit (CaWO4) oder Wolframit ((Mn,Fe)WO4) werden zunächst durch Vermahlung und Flotation auf Konzentrationen von 10 bis 75 % angereichert. Das angereicherte Erz wird anschließend in einer oxidierenden Atmosphäre bei 500–600 °C calciniert, um Verunreinigungen, wie Additive aus dem Flotationprozeß, zu entfernen. Wolframit-Erze werden danach mit Natronlauge, Scheelit-Erze mit einer Natriumcarbonat-Lösung umgesetzt, wobei sich Natriumwolframat Na2WO4 bildet, welches danach durch eine Reihe von Umfällungen gereinigt wird. Aus der erhaltenen gereinigten Lösung wird durch Flüssig-Flüssig-Extraktion oder Ionenaustausch das Ammoniumparawolframat gewonnen. Wolframhaltige Schrotte wie Hartmetall-Schrott können nach einer Oxidation ebenfalls in Natriumwolframat und danach in Ammoniumwolframat überführt werden.

Ammoniumparawolframat ist die weltweit allgemein übliche Handelform für wolframhaltige Rohstoffe und wird in der Regel in MTU's (metric ton unit) gehandelt, wobei eine MTU 10 kg WO3 enthält.

Struktur Bearbeiten

In neuerer Literatur wird das Anion in Ammoniumparawolframat als [H2W12O42]10−, welches zwei Wasserstoffatome innerhalb eines Käfigs enthält, beschrieben. Der Wolfram-Sauerstoff-Käfig, welcher das Zentrum das Anions bildet, enthält 42 Sauerstoffatome. Entsprechend ist die korrekte Summenformel von Ammoniumparawolframat (NH4)10[H2W12O42]·4 H2O und nicht wie früher in der Literatur beschrieben ein „Pentahydrat“ vom Typ (NH4)10[W12O41]·5H2O mit fünf Kristallwasser. Das [H2W12O42]10−-Anion wird als Parawolframation vom Typ B bezeichnet, im Gegensatz zum Parawolframation, Typ A, welches die Summenformel [W7O24]6−, entsprechend dem Paramolybdation, besitzt. Die Existenz des Parawolframat-Typ-A-Anions, konnte durch NMR-Spektroskopie bisher nicht nachgewiesen werden. Ammoniumparawolframat kristallisiert monoklin, Raumgruppe P21/n (Raumgruppen-Nr. 14, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/14.2, mit den Gitterparametern a = 15,08 Å, b = 14,45 Å, c = 11,00 Å und β = 109,4°.

Reaktionen Bearbeiten

Ammoniumparawolframat kann durch thermische Zersetzung bei einer Temperatur von 600 °C in Wolfram(VI)-oxid WO3 umgewandelt werden.

Die thermische Zersetzung von APW erfolgt in 4 Schritten:

  • 1. Schritt (endotherme Reaktion zwischen 50 und 190 °C): Im ersten Schritt wird ausschließlich das gebundene Kristallwasser aber kein Ammoniak freigesetzt. Das Maximum der Freisetzung liegt bei 159 °C.
  • 2. Schritt (endotherme Reaktion zwischen 190 und 250 °C): Im nächsten Schritt kommt es zu einer Freisetzung von Ammoniak aus den Ammoniumionen unter Zurücklassung von Protonen.
  • 3. Schritt (endotherme Reaktion zwischen 250 und 380 °C): Im dritten Schritt kommt es zu einer weiteren Freisetzung von 6,3 mol Ammoniak zusammen mit einer korrespondierenden Menge von 4,5 mol Wasser. In diesem Schritt bricht die – bis dahin weitgehend intakte – Kristallstruktur des Anions zusammen, wodurch das Produkt röntgenamorph wird.
  • 4. Schritt (exotherme Reaktion oberhalb 380 °C): Im letzten Schritt werden die restlichen Mengen an Ammoniak und Wasser freigesetzt und das verbleibende Wolframtrioxid kristallisiert unter Freisetzung von Wärme.

Verwendung Bearbeiten

APW dient vor allen Dingen als Zwischenprodukt bei der Aufbereitung von wolframhaltigen Erzen zu Wolfram oder Wolframverbindungen. Es wird technisch durch Reduktion in einer Wasserstoff-Atmosphäre unter Abspaltung von Wasserdampf in elementares Wolfram-Pulver überführt, aus welchem durch Sintern verschiedene Formen, wie Drähte oder Blöcke hergestellt werden können. Durch Carburierung erhält man Wolframcarbid, das insbesondere in der Hartmetallindustrie verwendete wird.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Datenblatt Ammonium (para)tungstate hydrate bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 23. Januar 2013 (PDF).
  2. ↑ Eintrag zu Ammoniumwolframat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. November 2022. (JavaScript erforderlich)
  3. ↑ M. J. G. Fait, H.-J. Lunk, M. Feist, M. Schneider, J. N. Dann, T. A. Frisk: Thermal decomposition of ammonium paratungstate tetrahydrate under non-reducing conditions: Characterization by thermal analysis, X-ray diffraction and spectroscopic methods. In: Thermochimica Acta. Band 469, Nr. 6, 2008, S. 12–22, doi:10.1016/j.tca.2007.12.007.
  4. Free Online Dictionary: Ammonium paratungstate – What does APT stand for?
  5. K. Hempel,M. Saradshow: Löslichkeit und stabile Kristallhydrate im System Ammoniumparawolframat–Wasser. In: Kristall und Technik, Vol. 2, Bd. 3, S. 437–445, 1967, doi:10.1002/crat.19670020316.
  6. Sverker Wahlberg: Nanostructured Tungsten Materials by Chemical Methods. Dissertation 2011, urn:nbn:se:kth:diva-42702
  7. A. Earnshaw, Norman Greenwood: Chemistry of the Elements. 2. Auflage. Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4, S. 1012–1014.
  8. H. d’Amour, R. Allmann: Die Kristallstruktur des Ammoniumparawolframat-tetrahydrats (NH4)10H2W12O42(H2O)4. In: Zeitschrift für Kristallographie, Kristallgeometrie, Kristallphysik, Kristallchemie, 136, 1972, S. 23–47, doi:10.1524/zkri.1972.136.1-2.23.
  9. D. J. Jones: Practical aspects of sintering tungsten and molybdenum. In: Journal of the Less Common Metals. Band 2, Nr. 2–4, April 1960, S. 76–85, doi:10.1016/0022-5088(60)90002-3. Zitiert nach: J.C. Bailar Jr. et al.: Comprehensive Inorganic Chemistry. Vol. 3, 1973, S. 744.
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Veröffentlichungsdatum:
Ammoniumparawolframat APW bzw APT fur engl ammonium paratungstate ist ein farbloses kristallines Wolfram Salz mit der chemischen Formel NH4 10 H2W12O42 4 H2O 4 KristallstrukturAnion H2W12O42 10 in der Kristallstruktur von Ammoniumparawolframat W6 0 O2 AllgemeinesName AmmoniumparawolframatAndere Namen APW Ammoniumwolframat DecaammoniumwolframatVerhaltnisformel NH4 10 H2W12O42 4 H2OKurzbeschreibung farb und geruchloses kristallines Pulver 1 2 Externe Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 11120 25 5EG Nummer 234 364 9ECHA InfoCard 100 031 228PubChem 3084095Wikidata Q3268342EigenschaftenMolare Masse 3132 5 g mol 1Aggregatzustand fest 1 Dichte 2 3 g cm 3 1 Siedepunkt Zersetzung uber 200 C 3 Loslichkeit wenig loslich in Wasser 20 g l 1 bei 20 C 2 SicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnung 2 keine GHS PiktogrammeH und P Satze H keine H SatzeP keine P Satze 2 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Ammoniumparawolframat Pulver Inhaltsverzeichnis 1 Herstellung 2 Struktur 3 Reaktionen 4 Verwendung 5 EinzelnachweiseHerstellung BearbeitenAmmoniumparawolframat ist ein Zwischenprodukt bei der Aufbereitung von wolframhaltigen Erzen und wird durch Fallung von Wolframat Ionen mit Ammoniumionen erhalten Unterhalb von 50 C bildet sich das Undecahydrat wahrend bei Temperaturen oberhalb 50 C das Pentahydrat ausfallt 5 Ersteres kristallisiert triklin in Form von Plattchen oder Prismen wahrend Letzteres pseudo orthorhombische Nadeln bildet Wolframhaltige Erze wie Scheelit CaWO4 oder Wolframit Mn Fe WO4 werden zunachst durch Vermahlung und Flotation auf Konzentrationen von 10 bis 75 angereichert Das angereicherte Erz wird anschliessend in einer oxidierenden Atmosphare bei 500 600 C calciniert um Verunreinigungen wie Additive aus dem Flotationprozess zu entfernen Wolframit Erze werden danach mit Natronlauge Scheelit Erze mit einer Natriumcarbonat Losung umgesetzt wobei sich Natriumwolframat Na2WO4 bildet welches danach durch eine Reihe von Umfallungen gereinigt wird Aus der erhaltenen gereinigten Losung wird durch Flussig Flussig Extraktion oder Ionenaustausch das Ammoniumparawolframat gewonnen Wolframhaltige Schrotte wie Hartmetall Schrott konnen nach einer Oxidation ebenfalls in Natriumwolframat und danach in Ammoniumwolframat uberfuhrt werden 6 Ammoniumparawolframat ist die weltweit allgemein ubliche Handelform fur wolframhaltige Rohstoffe und wird in der Regel in MTU s metric ton unit gehandelt wobei eine MTU 10 kg WO3 enthalt Struktur BearbeitenIn neuerer Literatur wird das Anion in Ammoniumparawolframat als H2W12O42 10 welches zwei Wasserstoffatome innerhalb eines Kafigs enthalt beschrieben Der Wolfram Sauerstoff Kafig welcher das Zentrum das Anions bildet enthalt 42 Sauerstoffatome Entsprechend ist die korrekte Summenformel von Ammoniumparawolframat NH4 10 H2W12O42 4 H2O und nicht wie fruher in der Literatur beschrieben ein Pentahydrat vom Typ NH4 10 W12O41 5H2O mit funf Kristallwasser Das H2W12O42 10 Anion wird als Parawolframation vom Typ B bezeichnet im Gegensatz zum Parawolframation Typ A welches die Summenformel W7O24 6 entsprechend dem Paramolybdation besitzt Die Existenz des Parawolframat Typ A Anions konnte durch NMR Spektroskopie bisher nicht nachgewiesen werden 7 Ammoniumparawolframat kristallisiert monoklin Raumgruppe P21 n Raumgruppen Nr 14 Stellung 2 Vorlage Raumgruppe 14 2 mit den Gitterparametern a 15 08 A b 14 45 A c 11 00 A und b 109 4 8 Reaktionen BearbeitenAmmoniumparawolframat kann durch thermische Zersetzung bei einer Temperatur von 600 C in Wolfram VI oxid WO3 umgewandelt werden N H 4 10 H 2 W 12 O 42 4 H 2 O D T 12 W O 3 10 H 2 O 10 N H 3 displaystyle mathrm NH 4 10 H 2 W 12 O 42 cdot 4H 2 O xrightarrow Delta T mathrm 12 WO 3 10 H 2 O 10 NH 3 nbsp Die thermische Zersetzung von APW erfolgt in 4 Schritten 3 1 Schritt endotherme Reaktion zwischen 50 und 190 C Im ersten Schritt wird ausschliesslich das gebundene Kristallwasser aber kein Ammoniak freigesetzt Das Maximum der Freisetzung liegt bei 159 C N H 4 10 H 2 W 12 O 42 4 H 2 O D T N H 4 10 H 2 W 12 O 42 4 H 2 O displaystyle mathrm NH 4 10 H 2 W 12 O 42 cdot 4H 2 O xrightarrow Delta T mathrm NH 4 10 H 2 W 12 O 42 4 H 2 O nbsp 2 Schritt endotherme Reaktion zwischen 190 und 250 C Im nachsten Schritt kommt es zu einer Freisetzung von Ammoniak aus den Ammoniumionen unter Zurucklassung von Protonen N H 4 10 H 2 W 12 O 42 D T N H 4 10 n H n H 2 W 12 O 42 n N H 3 mit n 2 7 displaystyle mathrm NH 4 10 H 2 W 12 O 42 xrightarrow Delta T mathrm NH 4 10 n H n H 2 W 12 O 42 n NH 3 quad text mit quad n 2 7 nbsp 3 Schritt endotherme Reaktion zwischen 250 und 380 C Im dritten Schritt kommt es zu einer weiteren Freisetzung von 6 3 mol Ammoniak zusammen mit einer korrespondierenden Menge von 4 5 mol Wasser In diesem Schritt bricht die bis dahin weitgehend intakte Kristallstruktur des Anions zusammen wodurch das Produkt rontgenamorph wird 4 Schritt exotherme Reaktion oberhalb 380 C Im letzten Schritt werden die restlichen Mengen an Ammoniak und Wasser freigesetzt und das verbleibende Wolframtrioxid kristallisiert unter Freisetzung von Warme Verwendung BearbeitenAPW dient vor allen Dingen als Zwischenprodukt bei der Aufbereitung von wolframhaltigen Erzen zu Wolfram oder Wolframverbindungen Es wird technisch durch Reduktion in einer Wasserstoff Atmosphare unter Abspaltung von Wasserdampf in elementares Wolfram Pulver uberfuhrt aus welchem durch Sintern verschiedene Formen wie Drahte oder Blocke hergestellt werden konnen 9 Durch Carburierung erhalt man Wolframcarbid das insbesondere in der Hartmetallindustrie verwendete wird Einzelnachweise Bearbeiten a b c Datenblatt Ammonium para tungstate hydrate bei Sigma Aldrich abgerufen am 23 Januar 2013 PDF a b c d Eintrag zu Ammoniumwolframat in der GESTIS Stoffdatenbank des IFA abgerufen am 20 November 2022 JavaScript erforderlich a b M J G Fait H J Lunk M Feist M Schneider J N Dann T A Frisk Thermal decomposition of ammonium paratungstate tetrahydrate under non reducing conditions Characterization by thermal analysis X ray diffraction and spectroscopic methods In Thermochimica Acta Band 469 Nr 6 2008 S 12 22 doi 10 1016 j tca 2007 12 007 Free Online Dictionary Ammonium paratungstate What does APT stand for K Hempel M Saradshow Loslichkeit und stabile Kristallhydrate im System Ammoniumparawolframat Wasser In Kristall und Technik Vol 2 Bd 3 S 437 445 1967 doi 10 1002 crat 19670020316 Sverker Wahlberg Nanostructured Tungsten Materials by Chemical Methods Dissertation 2011 urn nbn se kth diva 42702 A Earnshaw Norman Greenwood Chemistry of the Elements 2 Auflage Butterworth Heinemann 1997 ISBN 0 7506 3365 4 S 1012 1014 H d Amour R Allmann Die Kristallstruktur des Ammoniumparawolframat tetrahydrats NH4 10H2W12O42 H2O 4 In Zeitschrift fur Kristallographie Kristallgeometrie Kristallphysik Kristallchemie 136 1972 S 23 47 doi 10 1524 zkri 1972 136 1 2 23 D J Jones Practical aspects of sintering tungsten and molybdenum In Journal of the Less Common Metals Band 2 Nr 2 4 April 1960 S 76 85 doi 10 1016 0022 5088 60 90002 3 Zitiert nach J C Bailar Jr et al Comprehensive Inorganic Chemistry Vol 3 1973 S 744 Normdaten Sachbegriff GND 4378658 3 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Ammoniumparawolframat amp oldid 237906327