鉬和鎢在化合物中可以表現(xiàn)+Ⅱ到Ⅵ的氧化態(tài),其中最穩(wěn)定的氧化態(tài)為Ⅵ,如三氧化物、鉬酸和鎢酸及其鹽都是重要的化合物。
三氧化鉬是白色粉末,加熱時(shí)變黃。熔點(diǎn)為1068K,沸點(diǎn)為1428K,即使在低于熔點(diǎn)的情況下,它也有顯著的升華現(xiàn)象。三氧化鎢為淡黃色粉末,加熱時(shí)變?yōu)槌赛S色。熔點(diǎn)為1746K,沸點(diǎn)為2023K。
和CrO3不同,MoO3和WO3雖然都是酸性氧化物,但它們都不溶于水,僅能溶于氨水和強(qiáng)堿溶液生成相應(yīng)的含氧酸鹽。
MoO3+2NH3·H2O=(NH4)2MoO4+H2O
WO3+2NaOH=Na2WO4+H2O
這兩個(gè)氧化物的氧化性極弱,僅在高溫下能被氫、碳或鋁還原。
MoO3雖然可由鉬或者M(jìn)oS2在空氣中灼燒得到,但通常是由鉬酸銨溶液中加鹽酸,析出H2MoO4再加熱焙燒而得。
(NH4)2MoO4+2HCl=H2MoO4↓+2NH4Cl
H2MoO4=(加熱)MoO3+H2O
同樣,WO3也可由鎢酸鈉溶液中加入鹽酸,析出H2WO4再加熱脫水而得。
Na2WO4+2HCl=H2WO4+2NaCl
H2WO4=(加熱)H2O+WO3
上述鉻酸、鉬酸和鎢酸的酸性和氧化性變化可歸納如下:
鉬和鎢的含氧酸鹽,只有銨、鈉、鉀、銣、鋰、鎂、鈹和鉈(Ⅰ)的鹽可溶于水,其余的含氧酸鹽都難溶于水。在可溶性鹽中,最重要的是它們的鈉鹽和銨鹽。
在有些化合物中如氯化亞汞,人們早已知道該化合物的分子呈直線型,有Hg-Hg鍵,除此之外,一些金屬和鹵素形成的配離子如Mo2Cl93-、W2Cl93-、Re2Cl93-中,金屬原子和金屬原子之間直接成鍵。通常將這種含有金屬M(fèi)-M鍵的化合物,稱為原子簇化合物。
在原子簇化合物中,有的兩個(gè)金屬原子直接成鍵,如上述的雙核原子簇化合物。也有的是多個(gè)金屬原子互相成鍵形成M3(平面三角形),M4(四面體形),M6(八面體形),M8(立方體形)的原子簇。在這類化合物中,金屬原子簇形成核心,周圍通過多種形式的化學(xué)鍵與配位體結(jié)合。如Mo、W、Nb、Ta等金屬均可形成含有M6的原子簇化合物。
例如,Mo和W的二鹵化物實(shí)際上其化學(xué)式應(yīng)為[M6X8]X4,因?yàn)樵谒鼈兊慕Y(jié)構(gòu)中,存在八面體M6金屬原子簇,八個(gè)X原子處在M6八面體的面中心的法線上,每個(gè)X原子和三個(gè)M原子形成多中心橋鍵,其結(jié)構(gòu)如圖21-7。
又如Mo和W的三鹵化物中,三氯化鎢實(shí)際上也是一種原子簇化合物[W6Cl12]Cl6,其中W6Cl126+離子含有W原子組成的八面體,12個(gè)X原子在八面體的12個(gè)棱的外側(cè)形成橋鍵。
有的原子簇化合物中,原子簇是由兩種或兩種以上的金屬組成。例如,Cu4Ir2(PPh3)2(C≡CPh)8,它含四個(gè)銅和兩個(gè)銥的八面體簇。
許多過渡金屬元素,如周期表中ⅤB、ⅥB、ⅦB、ⅧB族金屬元素都能形成原子簇化合物,各個(gè)元素所能組成原子簇的原子數(shù)往往依照不同的配位體和結(jié)構(gòu)而定,如Rh可組成原子數(shù)由2~17不等的原子簇?,F(xiàn)常見的原子簇化合物除上述鹵化物外,還有硫化物如Fe-S,Mo-S等原子簇,多核羰基配合物等多種類型。
六十年代以來,這類新型化合物迅速增加,引起了化學(xué)工作者的興趣和重視。這類化合物在化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,表面吸附和表面化學(xué),配位催化等方面,以及某些生物酶的化學(xué)模擬,特別是直接用作催化劑的前景,都顯示了重要的意義。