Zum chemischen Transport von Wolfram mit HgBr 2 – Experimente und Modellrechnungen

Abstract Mit HgBr 2 als Transportmittel wandert Wolfram in geschlossenen Quarzglasampullen im Temperaturgefälle in die weniger heiße Zone (z. B. 1 000 → 900°C). Im gesamten untersuchten Temperaturbereich (800 ⩽ T̄ ⩽ 1 040°C) als auch bei einer Variation der Transportmitteldichte (0,64 ⩽ C(HgBr 2 ) ⩽ 11,74 mg/cm 3 ; T̄ = 950°C) wurden die Transportraten bestimmt. Stets hatte sich nur kristallines metallisches Wolfram als einphasiger Bodenkörper in der Senke abgeschieden. Um den Einfluß oxidischer Verunreinigungen zu simulieren, wurde die Temperaturabhängigkeit der Transportrate (800 ⩽ T̄ ⩽ 1050°C) in Vergleichsexperimenten mit heterogenem Ausgangsbodenkörper (W/WO 2 ) ebenfalls untersucht. Nach dem Ergebnis der Experimente sowie begleitender Modellrechnungen sind die für das Transportgeschehen maßgeblichen heterogenen Gleichgewichte:\documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$$ \begin{array}{l} {\rm W}_{\rm s} + 5/2\,{\rm HgBr}_{2.{\rm g}} = {\rm WBr}_{5,{\rm g}} + 5/2\,{\rm Hg}_{\rm g}\\ {\rm W}_{\rm s} + 2\,{\rm HgBr}_{2,{\rm g}} = {\rm WBr}_{4,{\rm g}} + 2\,{\rm Hg}_{\rm g}\\ \end{array} $$\end{document} Daneben spielen weitere heterogene Gleichgewichte – insbesondere in Gegenwart von WO 2 bzw. H 2 O – eine wenn auch nur untergeordnete Rolle. Unabhängig vom Ausgangsbodenkörper (W oder W/WO 2 ) konnten aufgrund kontinuierlicher Messungen der Transportraten mit der sog. „Transportwaage” zu niedrigen mittleren Temperaturen hin Ungleichgewichte nachgewiesen werden. Aus der Aufzeichnung der Massenänderung mit der Zeit ist klar erkennbar, wenn die Abscheidung des Metalls stark verzögert einsetzt, so z. B. erst nach 15 h bei T̄ = 800°C.