آمونیوم پاراتنگستات : خواص، روش سنتز، کاربردها

 

آمونیوم پاراتنگستات یا APT نمک بلوری سفید رنگ است که به عنوان مهمترین ماده اولیه برای سایر محصولات تنگستن توصیف شده است. فرایندها بر روی سنگ معدن تنگستن که به طور معمول به صورت اکسید یافت می شود، انجام می شود.

 

در هنگام تولید محلول های تنگستات، بسیاری از سایر ترکیبات ناخالص نیز تولید می شوند. این عصاره خام اسیدی شده و با سولفید تصفیه می شود تا تری سولفید مولیبدن جدا شود. با اسیدی شدن بیشتر، APT سرانجام متبلور می شود.

 

پاراتنگستات آمونیوم GTP به عنوان منبعی برای اکسیدهای تنگستن با خلوص بالا، پودرهای فلزی تنگستن، کاربیدها یا به عنوان معرف آزمایشگاهی استفاده می شود. کاربردهای دیگر این ترکیب در زمینه ژل های جاذب، عامل رنگ آمیزی در صنعت چینی، و در صنعت کاتالیزور می باشد.

 

خواص و مشخصات شناسایی آمونیوم پاراتنگستات

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                     پودر سفید بلوری فرمول شیمیایی (چهار آبه)                 (H۲W۱۲O۴۲) NH۴)۱۰)
دانسیته                                                                      (g/cm۳)۴.۶۰ وزن مولکولی                                                      (g/mol) 3132.2
نقطه جوش (تخریب ساختار)                                           (۰C)600 شماره (CAS No)                                                     ۱۱۱۲۰-۲۵-۵

 

روش سنتز

 

در روش های آزمایشگاهی تولید این ماده، اگر از WO۳ کلسیونی استفاده شود که برای تسریع در انحلال آن، ریفلاکس محلول آمونیاک توصیه می شود. برای تشکیل فلز تنگستن، گرمایش پاراتونگستات آمونیوم تا دمای تجزیه ۶۰۰ درجه سانتیگراد باعث تولید اکسید تنگستن (VI) می شود، همانطور که در معادله ایده آل زیر شرح داده شده است:

 

آمونیوم تنگستات

 

از آنجا که، تری اکسید در اتمسفر هیدروژن گرم می شود و تنگستن اساسی تولید می کند:

 

WO۳ + ۳H۲ → W + 3H۲O

 

قبل از حدود سال ۱۹۳۰میلادی، در مورد ترکیب دقیق نمک اختلاف نظر وجود داشته است و O.W. گیبس در این باره اظهار داشته که: “تنگستات های قلیایی بسیار زیاد و غیرمعمول پیچیده هستند. نمک های فرمول های مختلف اساساً از نظر درصد تشابه نزدیک هم هستند، به گونه ای که اختلافات در نزدیکی اشتباهات اجتناب ناپذیر تجزیه و تحلیل قرار دارد.”

 

در مورد سایر هیدرات های این ترکیب، هنگام غلیظ بودن محلول آمونیاک اسید تنگستیک (به عنوان مثال WO۳ آبدار)، محصول بدست آمده آمونیوم پاراتنگستات است. در زیر ۵۰ درجه سانتیگراد، هگزاهیدرات تشکیل می شود، در حالی که وقتی دمای محلول بالاتر از ۵۰ درجه سانتیگراد باشد، پنتاهیدرات یا هپتاهیدرات تشکیل می شود.

 

فاکتور استخراج پاراتنگستات آمونیوم خالص از ضایعات تنگستن

 

فاکتور استخراج پاراتونگستات آمونیوم خالص از ضایعات تنگستن

 

بر اساس مطالعه ای که در سال ۲۰۱۵ منتشر گردیده است، فرآیند اکسیداسیون معمول ضایعات تنگستن توسط کوره دوار با مشعل اکسیژن اصلاح شده تا میزان اکسیداسیون ضایعات تنگستن افزایش یابد. همچنین برای تسریع در حلالیت محصولات اکسید شده جامد، روش رفلاکس گرمابی مورد استفاده قرار گرفته است.

 

با گرم کردن قراضه های تنگستن در کوره دوار با مشعل اکسیژن در حدود ۹۰۰ درجه برای ۲ ساعت، قراضه ها به طور کامل اکسید شدند. سپس محصولات اکسید شده (WO۳ و CoWO۴) به طور کامل در محلول NaOH با روش رفلاکس هیدروترمال در ۱۵۰ درجه برای ۲ ساعت حل شدند.

 

سرعت انحلال محصولات اکسید شده با افزایش دمای واکنش و غلظت NaOH افزایش یافت. و سپس می توان CaWO۴ و H۲WO۴ را از محلول آبی تنگستات سدیم تولید کرد. آمونیوم پاراتنگستات (APT) همچنین می تواند از اسید تنگستیک با استفاده از محلول آبی آمونیوم تولید شود. مورفولوژی ها (انواع مکعبی و صفحه ای) APT توسط فرآیند همزنی محلول خالص آمونیم پاراتنگستات کنترل شده است.

 

تجزیه حرارتی هیدرات پاراتنگستات آمونیوم

 

 

تجزیه حرارتی هیدرات پاراتنگستات آمونیوم

 

مقاله ای که در سال ۲۰۱۳ منتشر شده است، تجزیه حرارتی هیدرات پاراتنگستات آمونیوم در جریان هوای پویا و گاز بی اثر (نیتروژن و آرگون) در جو با استفاده از تجزیه و تحلیل حرارتی – وزنی همزمان (TGA)، تجزیه و تحلیل حرارتی افتراقی (DTA) و طیف سنجی جرمی (MS) بررسی شده است.

 

محصولات میانی و نهایی به دست آمده در طی تجزیه حرارتی هیدرات پاراتونگستات آمونیوم با پراش پودر اشعه ایکس (XRD) و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) مشخص شده اند. بر اسا نتایج، مشخص شده است که نوع گاز در مکانیسم تجزیه حرارتی هیدرات پاراتونگستات آمونیوم در دمای زیر ۶۶۵ درجه کلوین موثر نمی باشد.

 

در اولین مرحله تجزیه، پاراتونگستات آمونیوم خشک با کمبود آب بدست آمده است. در مرحله تجزیه دوم، فقط deammoniation اتفاق افتاده و تنگستات هیدروژن آمونیوم حاصل گردیده است. در مرحله سوم تجزیه، کاهش رطوبت، از بین بردن ایمنی و کاهش برخی از اتم های تنگستن به ظرفیت های کمتر مشاهده شده است.

 

در این مرحله ابتدا برنز اکسید تنگستن هیدروژن آمونیوم و بعد برنز اکسید تنگستن آمونیوم با دو واکنش پیاپی تشکیل شده اند. در مرحله چهارم که بعد از دمای ۶۶۵ درجه کلوین رخ می دهد، اکسید تنگستن آمونیوم برنز در اتمسفر هوا، اکسید تنگستن استوکیومتری و در شرایط گازی اکسید تنگستن در جو گاز بی اثر تشکیل می شود.