[科普中国]-钨青铜

钨青铜是一种含钨的非整比化合物，外貌似铜而具化学惰性。钨青铜通常呈立方晶体或四方晶体。不溶于水，也不溶于除氢氟酸以外所有的酸，但溶于碱性试剂。可用作一氧化碳氧化反应的催化剂和燃料电池中的除气剂。1

介绍一种经验式为 MxWO3的非化学计量化合物，其中M通常是碱金属，也可以是碱土金属、铵离子和稀土金属离子等。x 介于 0 和 1之间。钨青铜一般具有金属光泽和特殊的颜色。 M 的品种和 x 数值的变化，可使它具有导体或半导体性质。结晶化学研究证明，钨青铜实质上是碱金属原子插入 WO3 晶格之后而形成的固溶体。当所有的空位皆被充满后，得到的化合物便是 MWO3 。钨青铜的形成与钨的可变原子价有关，如果只是部分空位被碱金属的原子所置换，则一部分钨原子将由六价变为五价。

物化性质钨青铜中最常见的是钠钨青铜，它具有金属的光泽，呈现的颜色随 x 值的变化而异，可从金黄色到淡蓝灰色，例如， NaWO3 为金黄色， Na0.67WO3 为绛红色， Na0.5WO3 为紫红色， Na0.2WO3 为蓝色。当 Na∶WO3 比值大于 0.3 时，它的电阻温度系数为正值，极不稳定，具有半金属性质；小于 0.3 时则为负值，是半导体。

所有钨青铜在性质上都极端惰性，具半金属性，有金属光泽和导电性。它们的化学惰性表现在不溶于水和抵抗除氢氟酸以外的一切酸。但它们可将硝酸银从其氨水溶液中还原为金属银，而在碱存在时，它们可被氧氧化为钨(Ⅵ)酸盐。它们的半导体性，可认为其中的一切钨原子都是W(Ⅵ)，金属钠的价电子像在金属钠中一样，在钨青铜的晶格中自由运动。锂也可形成钨青铜，但不导电。

组成钨青铜的颜色随组成的不同而有很大变化，如NaxWO3中x～0.9时为金黄色，x～0.6时为橙红色，x～0.45时为红紫色，x～0.3时为暗蓝紫色。结构上，NaxWO3中每去掉一个Na离子，则一个W原子就应从W(Ⅴ)变为W(Ⅵ)。因此，在这种有缺陷的NaxWO3中有(1-x)个W(Ⅵ)原子和(1-x)个空Na原子的位置。完全纯的NaxWO3还未制得，而WO3(即Na原子数为最小极限x=0)是稍微畸变的ReO3结构(即去掉钙钛矿结构中的大阳离子的结构)。所以实际上钨青铜的组成近于Na0.3WO3-Na0.9WO3。

结构晶系钨青铜结构有四方晶系和斜方晶系两种，它们沿C轴方向共角相连。另一类为斜方晶系的钨青铜型结构可视为沿四方单胞的对角线进一步畸变而造成。如Ba2NaNb5O15为斜方钨青铜型结构。

制备钨青铜一般采用氢气还原、电解还原、气相沉积、熔融或固态反应的方法制备，其中以固态反应最易实现。2

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学