Hydrogen Insertion into WO3 예비

목차

1. 실험목표
2. 이론
3. 기구 및 시약
4. 실험 방법

본문내용

실험목표
H 원자가 WO3의 O3 층 사이에 삽입(Intercalation)한다. 이때 WO3와 HxWO3의 구조 및 전기전도도의 차이를 관찰한다.

이론
Ⅰ. W (텅스텐 · Tungsten)
■ 정의] 주기율표 6족에 속하는 굳고 단단한 백색 또는 회백색의 금속원소

■ 성질
● 순수한 텅스텐은 전성과 연성이 뛰어나 가공하기가 쉽지만 불순물이 약간 섞이면 단단하면서도 부서지기 쉽다.
● 밀도는 상온에서의 19.25g/cm3 · 액체 상태에서의 17.6g/cm3이고 녹는점은 3422℃ 끓는점은 5930℃이다.
● -2~+6의 다양한 산화 상태를 가진다. WCl6 · WO3 · WO42-와 같이 +6의 산화 상태가 가장 흔하다.
● 바닷물에 약 0.09mg/L 녹아 있는 텅스텐은 상온에서 산소 · 물 · 알칼리와 반응하지 않지만 높은 온도에서는 산화 반응을 일으킨다.
● 질산과 왕수(aqua regia)에 녹으며 가열하면 묽은 황산과 염산에도 녹는다.
● 자연에는 다섯 종류의 텅스텐 동위 원소가 존재하며 모두 반감기가 매우 길어 안정한 원소로 분류되는 동위 원소들이다. 자연계에 180W(0.12%) · 182W(26.50%) · 183W(14.31%) · 184W(30.64%) · 186W(28.43%)의 동위원소로 존재한다.
● 전자배치는 [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴이다.

<중 략>

Ⅸ. 이번 실험 HxWO3
■ 정의] Tunsten bronze로 WO3의 결정구조에 H를 삽입시킨 화합물
1) WO3(노란색 ~ 연두색) Zn 조각과 HCl 용액을 첨가한다.
⇒ Zn와 HCl의 반응으로 수소를 발생한다. 금속의 이온화 경향으로 반응성이 큰 Zn은 H 보다 산화되기 쉬우므로 환원제로 작용하였다.
[ Zn+ + 2H+ → Zn2+ + H2(g)↑ ]

⇒ 수소가 WO3에 삽입(Intercalation)하여 HxWO3를 생성한다. 이때 W의 산화수가 +6에서 +5로 환원된다. WO3는 노란색 ~ 연두색이고 HxWO3는 어두운 청색이므로 육안으로 구별할 수 있다.

참고 자료

없음