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वैनेडियम हाइड्राइड। वैनेडियम उपसमूह




वैनेडियम में एक शरीर-केंद्रित घन जाली है जिसकी अवधि = 3.0282A है। वैनेडियम अपनी शुद्ध अवस्था में निंदनीय है और दबाव द्वारा आसानी से काम किया जा सकता है। घनत्व 6.11 ग्राम/सेमी3; टी पी एल 1900 डिग्री सेल्सियस, टी बीपी 3400 डिग्री सेल्सियस; विशिष्ट ताप क्षमता (20-100 डिग्री सेल्सियस पर) 0.120 कैलोरी/जी डिग्री; रैखिक विस्तार का थर्मल गुणांक (20-1000 डिग्री सेल्सियस पर) 10.6 10-6 डिग्री -1; 20 डिग्री सेल्सियस 24.8 10-8 ओम मीटर (24.8 10-6 ओम सेमी) पर विद्युत प्रतिरोधकता; 4.5 K से नीचे, वैनेडियम सुपरकंडक्टिविटी की स्थिति में जाता है। यांत्रिक गुण एनीलिंग के बाद उच्च शुद्धता वाले वैनेडियम: लोच का मापांक 135.25 n/m 2 (13520 kgf/mm 2), तन्य शक्ति 120 mn/m 2 (12 kgf/mm 2), सापेक्ष विस्तार 17%, ब्रिनेल कठोरता 700 mn / m 2 (70 किग्रा / मिमी 2)। गैस की अशुद्धियाँ वैनेडियम की प्लास्टिसिटी को तेजी से कम करती हैं और इसकी कठोरता और भंगुरता को बढ़ाती हैं।

    1. रासायनिक गुण वैनेडियम

वैनेडियम हवा में नहीं बदलता है, यह पानी, खनिज लवण और क्षार के समाधान के लिए प्रतिरोधी है। अम्ल केवल उन्हीं पर कार्य करते हैं जो ऑक्सीकरण एजेंट भी होते हैं। ठंड में यह तनु नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड से प्रभावित नहीं होता है। जाहिरा तौर पर, सबसे पतली ऑक्साइड फिल्म धातु की सतह पर बनती है, जो धातु के आगे ऑक्सीकरण को रोकती है। वैनेडियम को तीव्र प्रतिक्रिया देने के लिए, इसे गरम किया जाना चाहिए। 600-700 डिग्री सेल्सियस पर, कॉम्पैक्ट धातु का गहन ऑक्सीकरण होता है, और बारीक विभाजित अवस्था में, यह कम तापमान पर प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है।

हीटिंग के दौरान तत्वों की सीधी बातचीत से सल्फाइड, कार्बाइड, नाइट्राइड, आर्सेनाइड, सिलिकाइड प्राप्त किए जा सकते हैं। प्रौद्योगिकी के लिए, पीला-कांस्य नाइट्राइड VN (tmelt = 2050°C), पानी और एसिड के लिए प्रतिरोधी, और उच्च कठोरता (tmelt = 2800°C) के साथ कार्बाइड VC भी महत्वपूर्ण है।

वैनेडियम गैस की अशुद्धियों (O2, N2, H2) के प्रति बहुत संवेदनशील है, जो नाटकीय रूप से इसके गुणों को बदल देती है, भले ही यह सबसे छोटी मात्रा में मौजूद हो। इसलिए, अब भी विभिन्न संदर्भ पुस्तकों में वैनेडियम के विभिन्न गलनांक मिलना संभव है। दूषित वैनेडियम, धातु प्राप्त करने की शुद्धता और विधि के आधार पर, 1700 से 1900 डिग्री सेल्सियस की सीमा में पिघल सकता है। 99.8 - 99.9% की शुद्धता के साथ, इसका घनत्व 20 ° C पर 6.11 g / cm3 है, गलनांक 1919 ° ​​C है, और क्वथनांक 3400 ° C है।

धातु कार्बनिक और अधिकांश अकार्बनिक आक्रामक वातावरण दोनों में बेहद प्रतिरोधी है। HC1, HBr और ठंडे सल्फ्यूरिक एसिड के प्रतिरोध के संदर्भ में, यह टाइटेनियम और स्टेनलेस स्टील से काफी बेहतर है। यह उनमें से सबसे आक्रामक - फ्लोरीन को छोड़कर, हैलोजन के साथ यौगिक नहीं बनाता है। फ्लोरीन के साथ, हालांकि, यह 111 डिग्री सेल्सियस पर तरल में बदले बिना VF 5 क्रिस्टल, रंगहीन, उदात्त देता है। कार्बन डाइऑक्साइड के वातावरण का धात्विक वैनेडियम पर इसके समकक्षों, नाइओबियम और टैंटलम की तुलना में बहुत कमजोर प्रभाव पड़ता है। इसमें पिघली हुई धातुओं का उच्च प्रतिरोध है, इसलिए इसका उपयोग परमाणु रिएक्टरों के डिजाइन में किया जा सकता है, जहां पिघली हुई धातुओं को शीतलक के रूप में उपयोग किया जाता है। वैनेडियम या तो ताजे या समुद्र के पानी में या क्षार के घोल में जंग नहीं लगाता है।

अम्लों में से, केंद्रित सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड, हाइड्रोफ्लोरिक और उनके मिश्रण इस पर कार्य करते हैं।

वैनेडियम की एक विशेषता इसमें हाइड्रोजन की उच्च घुलनशीलता है। इस परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप ठोस विलयन और हाइड्राइड बनते हैं। हाइड्राइड्स के अस्तित्व का सबसे संभावित रूप इलेक्ट्रॉनिक चालकता वाले धातु जैसे यौगिक हैं। वे अतिचालकता की स्थिति में आसानी से प्रवेश कर सकते हैं। वैनेडियम हाइड्राइड्स कुछ ठोस या तरल धातुओं के साथ विलयन बना सकते हैं, जिसमें हाइड्रोजन की विलेयता बढ़ जाती है।

वैनेडियम कार्बाइड स्वतंत्र रुचि के हैं, क्योंकि उनके गुण आधुनिक तकनीक के लिए बहुत मूल्यवान गुणों वाली सामग्री प्रदान करते हैं। वे असाधारण रूप से कठोर, दुर्दम्य हैं और अच्छी विद्युत चालकता रखते हैं। वैनेडियम अन्य धातुओं को अपने कार्बाइड से विस्थापित कर अपने कार्बाइड बनाने में भी सक्षम है:

3V + Fe3C \u003d V 3 C + 3Fe

कार्बन के साथ वैनेडियम के कई यौगिक ज्ञात हैं:

वी 3 सी; वी2सी; कुलपति; वी 3 सी 2; वी 4 सी 3

मुख्य उपसमूह के अधिकांश सदस्यों के साथ, वैनेडियम दोनों द्विआधारी (यानी, केवल दो तत्वों से मिलकर) और अधिक जटिल संरचना वाले यौगिक देता है। नाइट्राइड एक धातु पाउडर या उसके आक्साइड गैसीय अमोनिया के साथ बातचीत से बनते हैं:

6V + 2NH 3 = 2V 3 N + 3H 2

वी 2 ओ 2 + 2एनएच 3 \u003d 2वीएन + 2एच 2 ओ + एच 2

अर्धचालक प्रौद्योगिकी के लिए, फॉस्फाइड वी 3 पी, वी 2 पी, वीपी, वीपी 2 और आर्सेनाइड्स वी 3 एएस, वीए रुचि रखते हैं।

वैनेडियम के जटिल गुण फॉस्फोरिक वैनेडीक एसिड एच 7 पीवी 12 ओ 36 या एच 7 [पी (वी 2 ओ 6) 6] जैसे जटिल यौगिकों के निर्माण में खुद को प्रकट करते हैं।

(54,। (57) वैनेडियम के तरीके, एलिक इरेडिएटेड पीआरएन डीमेटल ओ.टी. इस तथ्य के साथ शामिल हैं कि, 1 पी. आविष्कारों और संबंधित (71) इंस्टीट्यूट ऑफ न्यू केमिकल प्रॉब्लम ऑफ द एकेडमी ऑफ साइंसेज ऑफ यूएसएसआर के उपयोग के उद्देश्य से (71) 56) 1, मिखेवा वी.आई. संक्रमण धातु हाइड्राइड्स। यूएसएसआर के विज्ञान अकादमी, आई। 1946, पी 97-99.2, "1. औसत, स्पेव। 1961, 83Р 17, पीपी। 3728-3729.3 जर्नल ऑफ इनऑर्गेनिक वॉल्यूम। हाइड्रोजन के साथ प्राइमिंग , सेमी"जेनिन ऑफ इनकंपाउंड्स कंपोजिशन 1 जनरल ऑर्डर 10312/24 सर्कुलेशन 471 सब्सक्रिप्शन VNIIPI ऑफ द स्टेट कमेटी ऑफ यूएसएसआर फॉर इन्वेंशन एंड डिस्कवरी 113035, मॉस्को, Zh, रौशस्काया नाब।, डी, 4/5 प्रोजेक्टनाया, 4 आविष्कार। वैनेडियम डाइहाइड्राइड के उत्पादन के तरीकों से संबंधित है, जिसका उपयोग किया जा सकता है पाउडर धातु विज्ञान, साथ ही हाइड्रोजन का एक स्रोत और कार्बनिक पदार्थों के हाइड्रोजनीकरण के लिए एक उत्प्रेरक। कैल्शियम हाइड्राइड 1.1 के साथ वैनेडियम पेंटोक्साइड को कम करके वैनेडियम हाइड्रोड का उत्पादन करने की एक विधि है। वैनेडियम हाइड्राइड का इलाज करके वैनेडियम डाइहाइड्राइड तैयार करने की एक विधि भी है। 6 घंटे के लिए कमरे के तापमान पर 70 एटीएम के दबाव में हाइड्रोजन के साथ संरचना सीएन ओ। अधिकतम। तकनीकी सार में निकटतम और प्रस्तावित एक के लिए प्राप्त परिणाम प्रसंस्करण द्वारा वैनेडियम डाइहाइड्राइड प्राप्त करने की एक विधि है। टाइटेनियम हाइड्राइड के थर्मल अपघटन के दौरान गठित धातु वैनेडियम हाइड्रोजन। संरचना के लिए कमरे के तापमान पर पहले 30 पर हाइड्रोजन उपचार किया जाता है; वैनेडियम मोनोहाइड्राइड के अनुरूप, जिसके बाद -70 से -20 सी के तापमान पर हाइड्रोजन उपचार किया जाता है। हाइड्रोजन का दबाव 1 एटीएम है। प्रक्रिया की अवधि 8-10 दिन है। परिणामी उत्पाद संरचना सीएन, 2 के वैनेडियम डाइहाइड्राइड से मेल खाती है 3), ) तापमान और इसकी अवधि में कमी। लक्ष्य इस तथ्य से हासिल किया जाता है कि धातु वैनेडियम का उपचार 5-30 एटीएम के दबाव में हाइड्रोजन के साथ किया जाता है, जो संरचना एलएआई 1 एचबीजेड के इंटरमेटेलिक यौगिकों के अपघटन से प्राप्त होता है। या टी 1 रेन 2, जब रचना 50 एलएबी 1 एचबी बी या टी 1 जीईएच हाइड्रोजन के इंटरमेटेलिक यौगिकों के हाइड्राइड 99.9999 की शुद्धता के साथ जारी किए जाते हैं। इस शुद्धता का हाइड्रोजन सतह पर स्थित ऑक्साइड फिल्म के माध्यम से आसानी से प्रवेश करने में सक्षम है। धातु के नमूने की गहराई में और unoxidized धातु के साथ बातचीत। इसमें एक बड़ा प्रसार गुणांक और उच्च गतिशीलता है। यह परिणामी वैनेडियम डाइहाइड्राइड के पृथक्करण दबाव को कम करने के लिए आवश्यक कम तापमान के उपयोग के बिना हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया को उच्च दर पर और पर्याप्त गहराई पर ले जाने की अनुमति देता है। जब हाइड्रोजन का दबाव 5 एटीएम से कम हो जाता है, तो हाइड्रोजनीकरण का समय बढ़ जाता है। 30 एटीएम से ऊपर दबाव में वृद्धि प्रक्रिया की गति को प्रभावित नहीं करती है, लेकिन इसकी जटिलता की ओर ले जाती है। नमूना 250 डिग्री सेल्सियस पर 0.5 घंटे के लिए पंप किया जाता है। ठंडा करने के बाद 20 सी तक, आटोक्लेव एक कनस्तर से हाइड्रोजन से भरा होता है जिसमें संरचना ला 1 आर 1 एच एन के हाइड्राइड के साथ 10 एटीएम का दबाव होता है। प्रतिक्रिया तुरंत शुरू होती है और 1 घंटे तक चलती है।ऑटोक्लेव में दबाव कम होने पर प्रतिक्रिया का अंत सेट हो जाता है। हाइड्रोजनीकरण के परिणामस्वरूप, रचना CNO का वैनेडियम डाइहाइड्राइड प्राप्त होता है, जो एक्स-रे चरण, गैस वॉल्यूमेट्रिक और रासायनिक विश्लेषण, उदाहरण 2 से डेटा के आधार पर स्थापित होता है। इसी तरह उदाहरण 1 के लिए, वैनेडियम पाउडर के 4 ग्राम से 20 ° C और 1.5 h के लिए 5 atm के हाइड्रोजन दबाव में वैनेडियम हाइड्राइड संरचना ChNdr प्राप्त करें। PRI me R 3. इसी तरह उदाहरण के लिए वैनेडियम के 8 ग्राम से 20 C पर एक टुकड़े के रूप में और 30 के हाइड्रोजन दबाव में 2 घंटे के लिए एटीएम वैनेडियम हाइड्राइड रचना सीएचएन प्राप्त करता है। इस प्रकार, आविष्कार कम (माइनस) तापमान का उपयोग करने और इसकी अवधि को 8-10 दिनों से घटाकर 1-2 घंटे करने की आवश्यकता को समाप्त करके प्रक्रिया को सरल बनाना संभव बनाता है।

प्रार्थना

3421538, 13.04.1982

यूएसएसआर के रूप में नई रासायनिक समस्याओं का संस्थान

सेमेनेंको किरिल निकोलाइविच, फोकिना एवेलिना अर्नेस्टोवना, फॉकिन वैलेन्टिन नाज़रोविच, ट्रॉट्सकाया स्टेला लियोनिदोव्ना, बर्नशेवा वेनियाना वेनेडिक्टोविच, वर्बेट्स्की विक्टर निकोलाइविच, मित्रोखिन सर्गेई व्लादिलेनोविच

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वैनेडियम डाइहाइड्राइड प्राप्त करने की विधि

संबंधित पेटेंट

उदाहरण के लिए, वैनेडियम संरचना के स्पैपियम ऑक्साइड के लिए, वैनेडियम के रसायन का उपयोग किया जा सकता है। सल्फाइड की कम खपत के साथ 0% पर उच्च हाँ (0.8 l / g U, Oa) 1 मात्र से कम के लिए। एक हाइड्रेटेड स्पॉट के साथ 5 - 20% नमी की मात्रा चाय है और एक ट्यूब इलेक्ट्रिक भट्टी में लोड की जाती है। भट्टी को सल्फर डाइऑक्साइड से शुद्ध किया जाता है, 650 C तक गर्म किया जाता है और zatsm इस प्रक्रिया को 5 घंटे तक लगातार सल्फ्यूरस acgclrcla (इसकी विशिष्ट खपत) पर किया जाता है 0.8 एल / जी बी 0 है; कैलक्लाइंड) और प्रीमिक्सिंग प्यत्सोक यट्स वत्सल आई, ...

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रासायनिक सूत्र

VH, वैनेडियम (I) हाइड्राइड का मोलर द्रव्यमान 51.94944 जी / मोल

यौगिक में तत्वों का द्रव्यमान अंश

मोलर मास कैलकुलेटर का उपयोग करना

  • रासायनिक फ़ार्मुलों को केस संवेदी दर्ज किया जाना चाहिए
  • इंडेक्स नियमित संख्या के रूप में दर्ज किए जाते हैं
  • उदाहरण के लिए, क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स के सूत्रों में उपयोग की जाने वाली मिडलाइन (गुणन चिह्न) पर डॉट को एक नियमित डॉट द्वारा बदल दिया जाता है।
  • उदाहरण: प्रवेश में आसानी के लिए कनवर्टर CuSO₄ 5H₂O के बजाय वर्तनी CuSO4.5H2O का उपयोग करता है।

कीनेमेटीक्स चिपचिपापन

मोलर मास कैलकुलेटर

तिल

सभी पदार्थ परमाणुओं और अणुओं से बने होते हैं। रसायन विज्ञान में, किसी प्रतिक्रिया में प्रवेश करने वाले और उससे उत्पन्न होने वाले पदार्थों के द्रव्यमान को सटीक रूप से मापना महत्वपूर्ण है। परिभाषा के अनुसार, तिल किसी पदार्थ की मात्रा के लिए SI इकाई है। एक तिल में बिल्कुल 6.02214076×10²³ प्राथमिक कण होते हैं। मोल⁻¹ की इकाइयों में व्यक्त किए जाने पर यह मान संख्यात्मक रूप से अवोगाद्रो स्थिरांक N A के बराबर होता है और इसे अवोगाद्रो की संख्या कहा जाता है। पदार्थ की मात्रा (प्रतीक एन) एक प्रणाली के संरचनात्मक तत्वों की संख्या का एक उपाय है। एक संरचनात्मक तत्व एक परमाणु, एक अणु, एक आयन, एक इलेक्ट्रॉन या कोई कण या कणों का समूह हो सकता है।

एवोगैड्रो स्थिरांक N A = 6.02214076×10²³ mol⁻¹। अवोगाद्रो की संख्या 6.02214076×10²³ है।

दूसरे शब्दों में, मोल किसी पदार्थ की वह मात्रा है जो पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं के परमाणु द्रव्यमान के योग के द्रव्यमान के बराबर होती है, जिसे अवोगाद्रो संख्या से गुणा किया जाता है। तिल SI प्रणाली की सात बुनियादी इकाइयों में से एक है और इसे तिल द्वारा निरूपित किया जाता है। चूंकि इकाई का नाम और उसका प्रतीक समान हैं, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रतीक को अस्वीकार नहीं किया गया है, इकाई के नाम के विपरीत, जिसे रूसी भाषा के सामान्य नियमों के अनुसार अस्वीकार किया जा सकता है। शुद्ध कार्बन-12 का एक मोल ठीक 12 ग्राम के बराबर होता है।

दाढ़ जन

मोलर द्रव्यमान किसी पदार्थ का भौतिक गुण है, जिसे उस पदार्थ के द्रव्यमान के मोल में पदार्थ की मात्रा के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। दूसरे शब्दों में, यह किसी पदार्थ के एक मोल का द्रव्यमान है। SI प्रणाली में मोलर द्रव्यमान की इकाई किलोग्राम/मोल (kg/mol) है। हालांकि, रसायनज्ञ अधिक सुविधाजनक इकाई g/mol का उपयोग करने के आदी हैं।

मोलर मास = जी/मोल

तत्वों और यौगिकों का मोलर द्रव्यमान

यौगिक विभिन्न परमाणुओं से बने पदार्थ होते हैं जो रासायनिक रूप से एक दूसरे से बंधे होते हैं। उदाहरण के लिए, निम्नलिखित पदार्थ, जो किसी भी गृहिणी की रसोई में पाए जा सकते हैं, रासायनिक यौगिक हैं:

  • नमक (सोडियम क्लोराइड) NaCl
  • चीनी (सुक्रोज) C₁₂H₂₂O₁₁
  • सिरका (एसिटिक एसिड समाधान) CH₃COOH

ग्राम प्रति मोल में रासायनिक तत्वों का दाढ़ द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (या डाल्टन) में व्यक्त तत्व के परमाणुओं के द्रव्यमान के समान होता है। यौगिकों का दाढ़ द्रव्यमान उन तत्वों के दाढ़ द्रव्यमान के योग के बराबर होता है जो यौगिक में परमाणुओं की संख्या को ध्यान में रखते हुए यौगिक बनाते हैं। उदाहरण के लिए, पानी का मोलर द्रव्यमान (H₂O) लगभग 1 × 2 + 16 = 18 g/mol है।

मॉलिक्यूलर मास्स

आणविक भार (पुराना नाम आणविक भार है) एक अणु का द्रव्यमान है, जिसकी गणना अणु को बनाने वाले प्रत्येक परमाणु के द्रव्यमान के योग के रूप में की जाती है, जिसे इस अणु में परमाणुओं की संख्या से गुणा किया जाता है। आणविक भार है आयामरहितएक भौतिक मात्रा संख्यात्मक रूप से दाढ़ द्रव्यमान के बराबर होती है। अर्थात्, आणविक भार दाढ़ द्रव्यमान से आयाम में भिन्न होता है। हालांकि आणविक द्रव्यमान एक आयाम रहित मात्रा है, फिर भी इसका एक मूल्य है जिसे परमाणु द्रव्यमान इकाई (एएमयू) या डाल्टन (डीए) कहा जाता है, और लगभग एक प्रोटॉन या न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के बराबर होता है। परमाणु द्रव्यमान इकाई भी संख्यात्मक रूप से 1 g/mol के बराबर होती है।

मोलर द्रव्यमान गणना

दाढ़ द्रव्यमान की गणना निम्नानुसार की जाती है:

  • आवर्त सारणी के अनुसार तत्वों के परमाणु द्रव्यमान का निर्धारण कर सकेंगे;
  • यौगिक सूत्र में प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या निर्धारित कर सकेंगे;
  • यौगिक में शामिल तत्वों के परमाणु द्रव्यमान को उनकी संख्या से गुणा करके दाढ़ द्रव्यमान का निर्धारण करें।

उदाहरण के लिए, आइए एसिटिक अम्ल के मोलर द्रव्यमान की गणना करें

यह मिश्रण है:

  • दो कार्बन परमाणु
  • चार हाइड्रोजन परमाणु
  • दो ऑक्सीजन परमाणु
  • कार्बन C = 2 × 12.0107 g/mol = 24.0214 g/mol
  • हाइड्रोजन H = 4 × 1.00794 g/mol = 4.03176 g/mol
  • ऑक्सीजन O = 2 × 15.9994 g/mol = 31.9988 g/mol
  • मोलर द्रव्यमान = 24.0214 + 4.03176 + 31.9988 = 60.05196 g/mol

हमारा कैलकुलेटर बस यही करता है। आप इसमें एसिटिक अम्ल का सूत्र डाल सकते हैं और देख सकते हैं कि क्या होता है।

क्या आपको मापन की इकाइयों का एक भाषा से दूसरी भाषा में अनुवाद करने में कठिनाई होती है? सहकर्मी आपकी मदद के लिए तैयार हैं। टीसी टर्म्स पर प्रश्न पोस्ट करेंऔर कुछ ही मिनटों में आपको उत्तर मिल जाएगा।

अकार्बनिक सामग्री, 2015, खंड 51, संख्या 8, पी। 850-853

यूडीसी 546.112+546.881+546.76

उच्च दबाव पर हाइड्रोजन के साथ वैनेडियम मिश्र धातुओं की सहभागिता © वी. एन. वर्बेट्स्की, एस. ए. लुश्निकोव, और ई. ए.

मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी एम.वी. लोमोनोसोव ईमेल: [ईमेल संरक्षित] 2 जुलाई 2014 को प्राप्त किया गया

250 एमपीए तक के हाइड्रोजन दबाव पर हाइड्रोजन के साथ V0.95Cu0 05, V0.94Co006, और V0.9W0.i मिश्र धातुओं की परस्पर क्रिया का अध्ययन किया गया है। हाइड्रोजन अवशोषण और desorption isotherms विभिन्न तापमानों पर निर्मित होते हैं, और सिस्टम के थर्मोडायनामिक पैरामीटर निर्धारित होते हैं। उच्च दबाव पर बनने वाले हाइड्राइड चरणों V0 94Co0 06Hi 4 और V0.9W0.1H1.2 के नमूनों के XRD विश्लेषण से पता चला है कि वे वैनेडियम डाइहाइड्राइड के y-चरण के समान एक फेस-केंद्रित क्यूबिक जाली के साथ एक चरण से मिलकर बने हैं। तांबे के साथ एक मिश्र धातु के मामले में, हाइड्राइड की अधिकतम संरचना V0.95Cu0 · 05H05 है।

डीओआई: 10.7868/S0002337X15080199

परिचय

हाइड्रोजन (3.8%) की उच्च द्रव्यमान सामग्री वाला वैनेडियम हाइड्राइड हाइड्रोजन भंडारण के लिए एक आशाजनक सामग्री है। हालांकि, धातु वैनेडियम की हाइड्रोजनीकरण की स्थिति और वैनेडियम मोनो- और डाइहाइड्राइड के पृथक्करण दबाव के मूल्य इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग की संभावना को सीमित करते हैं। इन संकेतकों को बेहतर बनाने के लिए, वैनेडियम मिश्र धातुओं के साथ हाइड्रोजन की बातचीत का गहन अध्ययन किया जाता है और वैनेडियम के हाइड्रोजन सोखने वाले गुणों पर विभिन्न तत्वों के प्रभाव का अध्ययन किया जाता है।

पहले कार्यों में से एक में, जिसमें वैनेडियम के डोपिंग के प्रभाव का अध्ययन किया गया था, यह पाया गया कि अधिकांश तत्व वैनेडियम डाइहाइड्राइड के पृथक्करण के संतुलन के दबाव को बढ़ाते हैं, जिसमें 81, Ge, ^ Fe, Mo और सबसे मजबूत प्रभाव होता है। एन 1। कार्यों में, 1, 3 और 6 की मात्रा में अन्य धातुओं (T1, Cr, Mn, Fe, Co, N1, Cu) के साथ मिश्रित वैनेडियम मिश्र धातुओं के साथ हाइड्रोजन की सहभागिता। %। अन्य धातु के 1% वाले वैनेडियम मिश्र धातुओं के लिए, हाइड्रोजन अवशोषण और desorption isotherms को 313 K के तापमान और 4 MPa तक के दबाव पर मापा गया। U0.99Co001 मिश्र धातु के साथ-साथ वैनेडियम-हाइड्रोजन प्रणाली के लिए, s- और y-हाइड्राइड चरणों का गठन स्थापित किया गया था। डायहाइड्राइड चरण के गठन का क्षेत्र 0.8 N/M से 1.8 N/M की सीमा में है, और वैनेडियम की तुलना में पृथक्करण दबाव बढ़ जाता है। जब वैनेडियम कोबाल्ट (3 और 6%%) की एक बड़ी मात्रा के साथ डोप किया जाता है, तो β-हाइड्राइड चरण की और अस्थिरता होती है, और इस प्रयोग की शर्तों के तहत γ-चरण अब नहीं बनता है। कार्य के अनुसार, यौगिक YCo और U3Co 10 MPa तक के दबाव पर हाइड्रोजन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं।

कॉपर U0.99Cu0.01 के साथ वैनेडियम के एक मिश्र धातु के लिए, समान हाइड्राइड चरण भी निर्धारित किए गए थे, और यह दिखाया गया था कि संबंधित डायहाइड्राइड चरण का पृथक्करण दबाव व्यावहारिक रूप से वैनेडियम की तुलना में नहीं बदलता है। तांबे की उच्च सामग्री वाले मिश्र धातुओं के साथ हाइड्रोजन की बातचीत का अध्ययन नहीं किया गया है। काम के लेखक परमाणु त्रिज्या और तत्वों की इलेक्ट्रोनगेटिविटी के साथ दबाव परिवर्तन के परिमाण को जोड़ते हैं: एक छोटे परमाणु त्रिज्या या उच्च इलेक्ट्रोनगेटिविटी वाले तत्व वैनेडियम डाइहाइड्राइड से हाइड्रोजन डिसोर्शन के दबाव को बढ़ाते हैं।

क्रोमियम, मोलिब्डेनम और टंगस्टन के साथ वैनेडियम मिश्र धातुओं के हाइड्रोजन सोखने के गुणों का अध्ययन कार्यों में किया गया। यह स्थापित किया गया है कि मिश्र धातु में क्रोमियम सामग्री में वृद्धि के साथ, वैनेडियम डाइहाइड्राइड से हाइड्रोजन desorption का दबाव बढ़ जाता है। इस कार्य में, उच्च हाइड्रोजन दबाव के उपयोग ने 0.2 से 0.5 तक x के साथ Y1_xCrx मिश्र धातुओं के हाइड्राइड्स को संश्लेषित करना संभव बना दिया, जो कम दबाव पर हाइड्राइड चरण नहीं बनाते हैं। उच्च हाइड्रोजन दबाव पर नमूने Y09Cr01 और Y08Cr02 के हाइड्रोजनीकरण के उत्पादों का मुख्य चरण वैनेडियम डाइहाइड्राइड UN2 के समान एक एफसीसी संरचना वाला चरण है। अनुमानित संरचना Y0.6Cr0.4H10 और Y05Cr05H09 के उच्च दबाव वाले हाइड्राइड्स में CrH क्रोमियम हाइड्राइड के समान एक hcp जाली है।

मिश्र धातुओं Y1-xMox के साथ हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया के कार्य में अध्ययन (0< х < 0.1) также показало, что с увеличением содержания молибдена повышается давление диссоциации гидридных фаз. Так, например, гидрид состава У09Мо01Н1.74 был синтезирован авторами только лишь при снижении температуры реакции до - 30°С.

मिश्र धातु V0.94Co006 और V0.9W01 के हाइड्रोजन अवशोषण गुण

मिश्र धातु की मिश्र धातु जाली अवधि, हाइड्राइड चरणों की एनएम जाली अवधि, एनएम अधिकतम हाइड्रोजन सामग्री N/M 20°C AN, kJ/molH2 AS, JDmol^K पर

वी 0.303 वीएच0.9 (बीसीटी): ए = 0.604, सी = 0.672 वीएच21 (एफसीसी): ए = 0.424 2.1 (1 एमपीए) 41 142

V0.94Co0.06 0.3000(2) V0.94Co0.06Hx.4 (एफसीसी): ए = 0.4268(3) 1.4 (170 एमपीए) 34.23(2) 130.86(2)

V0.9W0.1 0.3055(1) V0.9W0.1H0.6 (बीसीटी): ए = 0.6077(2) सी = 0.6630(1) वी0.9डब्ल्यू0.1एचएल2 (एफसीसी): ए = 0.4282(3) 1.2 (160) एमपीए) 32.47(2) 150.15(2)

वैनेडियम पर आधारित बाइनरी (V08Mo0.2 और V0.75Mo0.25) और टर्नरी (Ti-V-Mo) मिश्र धातु। अध्ययन प्रणालियों में हाइड्रोजन अवशोषण और desorption isotherms का निर्माण किया गया था और उनके आधार पर, हाइड्राइड चरणों के अपघटन के थर्मोडायनामिक पैरामीटर निर्धारित किए गए थे। एक्सपीए परिणामों से पता चला है कि सभी अध्ययन किए गए मिश्र धातुओं के आधार पर स्थिर हाइड्राइड चरणों में शुद्ध वैनेडियम मोनोहाइड्राइड के बीसीटी जाली के विपरीत एक बीसीसी जाली है। उच्च दबाव पर बनने वाले सभी यौगिकों के हाइड्राइड चरणों में वैनेडियम डाइहाइड्राइड के समान एफसीसी जाली होती है। बाइनरी और टर्नरी दोनों मिश्र धातुओं में मोलिब्डेनम सामग्री में वृद्धि के साथ, हाइड्राइड चरणों में अधिकतम हाइड्रोजन सामग्री घट जाती है और हाइड्रोजन डिसोर्शन दबाव बढ़ जाता है। हाइड्रोजन के साथ वैनेडियम की बातचीत की प्रकृति पर टंगस्टन के प्रभाव का व्यावहारिक रूप से अध्ययन नहीं किया गया है। काम में यह पाया गया कि V095W005 मिश्र धातु के लिए, तापमान में वृद्धि के साथ भी हाइड्रोजन पारगम्यता कम हो जाती है। 400 से 500 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में, अधिकतम हाइड्रोजन सामग्री 0.5–0.6 H/V095W005 की संरचना के अनुरूप है।

इस काम का उद्देश्य उच्च दबाव तकनीकों का उपयोग करके कोबाल्ट, तांबे और टंगस्टन के साथ वैनेडियम के मिश्र धातुओं के साथ हाइड्रोजन की बातचीत का अध्ययन करना था। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि वैनेडियम मिश्र धातु परमाणु ऊर्जा रिएक्टरों के लिए एक आशाजनक संरचनात्मक सामग्री है। इस संबंध में, हाइड्रोजन के प्रभाव में इस तरह के मिश्र धातुओं में चरण संक्रमण के अध्ययन के परिणाम निस्संदेह नई संरचनात्मक सामग्री के विकासकर्ताओं के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं।

प्रायोगिक भाग

एक निष्क्रिय वातावरण में इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में शुद्ध धातुओं से मिश्र धातु के नमूने तैयार किए गए थे। पिघलने के बाद, नमूने एक तापमान पर निकाले गए क्वार्ट्ज ampoules में निरूपित किए गए थे

240 घंटे के लिए 800 डिग्री सेल्सियस का तापमान हाइड्रोजनीकरण से पहले, हाइड्रोजनीकरण रिएक्टर में नमूनों को रखने के लिए मिश्र धातुओं के "मोतियों" को निहाई में टुकड़ों में विभाजित किया गया था। कार्य में वर्णित सेटअप का उपयोग करके 250 एमपीए तक के हाइड्रोजन दबाव पर हाइड्राइड्स का संश्लेषण और मिश्र धातु-हाइड्रोजन संतुलन का अध्ययन किया गया। हाइड्रोजनीकरण के दौरान हाइड्रोजन के दाढ़ मात्रा को निर्धारित करने के लिए वास्तविक गैसों के लिए वैन डेर वाल्स समीकरण का उपयोग किया गया था। उच्च हाइड्रोजन दबाव पर बनने वाले हाइड्राइड चरणों की संरचना की सटीकता 0.1 N/IMS थी। उच्च दबाव पर संश्लेषित हाइड्राइड्स के नमूने एक्स-रे फोटोग्राफी के लिए हवा में प्रारंभिक रूप से पारित किए गए थे। ऐसा करने के लिए, नमूने के साथ आटोक्लेव को उच्च हाइड्रोजन दबाव पर तरल नाइट्रोजन (77 K) के तापमान तक ठंडा किया गया और फिर दबाव को वायुमंडलीय दबाव तक कम कर दिया गया। उसके बाद, नमूने के साथ खुले आटोक्लेव को तरल नाइट्रोजन तापमान (77 K) पर एक घंटे के लिए हवा में रखा गया था।

परिणाम और चर्चा

एक्स-रे विवर्तन डेटा के अनुसार, प्राप्त नमूने एकल-चरण हैं और एक बीसीसी जाली है। प्रारंभिक U0 95Cu0 05 मिश्र धातु की जाली अवधि, XRD डेटा के अनुसार, 0.3021 (3) एनएम थी। मिश्रित उच्च और निम्न दबाव हाइड्राइड्स के मिश्र धातुओं और XPA के हाइड्रोजन सोखने के गुणों पर डेटा तालिका में प्रस्तुत किया गया है।

मिश्र धातु V0.94Co0.06 के हाइड्रोजन के साथ सहभागिता।

वैनेडियम में कोबाल्ट मिलाने से उत्क्रमणीय रूप से संग्रहित हाइड्रोजन की मात्रा कम हो गई और इसकी अधिकतम मात्रा कम हो गई (चित्र 1)। जैसे कि चित्र से देखा जा सकता है। 1, हाइड्रोजन desorption isotherms पर दो खंड देखे गए हैं। 20 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 0.6 N/M की संरचना तक का पहला खंड एक स्थिर हाइड्राइड चरण के गठन का क्षेत्र है, जो दिए गए माप तापमान पर हाइड्रोजन को विशेष रूप से जारी नहीं करता है। उच्च हाइड्रोजन सांद्रता पर

वर्बेट्स्की और अन्य।

0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1. एन/एम

चावल। चित्र 1. Y0.94Co0.06_H2 प्रणाली में (1) 20, (2) 50, और (3) 70°C पर हाइड्रोजन विशोषण समतापी।

1 - -2 - 3 --4

चावल। चित्र 2. V0.9W0.1-H2 प्रणाली में (1) 0, (2) 20, (3) 40, और (4) 60°C पर हाइड्रोजन विशोषण समताप रेखा।

एक पठार देखा जाता है - 1.3 एनएम / एम की संरचना तक एक उच्च दबाव वाले हाइड्राइड चरण के गठन का क्षेत्र। 170 एमपीए पर, उच्च दबाव वाले हाइड्राइड चरण में अधिकतम हाइड्रोजन सामग्री संरचना V0.94Co0.06H14 से मेल खाती है। पठारी क्षेत्र में साम्य दाबों से परिकलित हाइड्रोजन विशोषण अभिक्रिया की एन्थैल्पी तथा एन्ट्रापी के मान तालिका में दिए गए हैं।

मिश्र धातु V0.95Cu0.05 के हाइड्रोजन के साथ सहभागिता।

मिश्र धातु के नमूने के हाइड्रोजनीकरण के दौरान, लगभग 0.3 N/M की उच्चतम हाइड्रोजन सामग्री के साथ पहली बार एक स्थिर हाइड्राइड चरण का गठन किया गया। 200 एमपीए के दबाव में और वृद्धि के साथ, हाइड्रोजन का एक नगण्य अवशोषण देखा गया, और हाइड्राइड की अधिकतम संरचना 200 एमपीए और कमरे के तापमान पर 0.5 एच / एम के अनुरूप थी।

हाइड्रोजन मिश्र धातु V09W01 के साथ सहभागिता।

टंगस्टन को वैनेडियम में मिलाने से उत्क्रमणीय रूप से संग्रहीत हाइड्रोजन की मात्रा काफी कम हो जाती है (चित्र 2)। निर्मित इज़ोटेर्म पर, दो वर्गों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। पहला 0.6 N/IMS की संरचना तक होता है और एक स्थिर हाइड्राइड चरण के गठन से मेल खाता है, जो व्यावहारिक रूप से कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन को नहीं हटाता है। प्रणाली में हाइड्रोजन के दबाव में वृद्धि के साथ, कमरे के तापमान पर लगभग 0.8 से 1.0 एनएम / एम की रचना सीमा में एक झुका हुआ पठार के साथ इज़ोटेर्म पर एक दूसरा खंड दिखाई देता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, उच्च दबाव वाले हाइड्राइड चरण का क्षेत्र संकरा हो जाता है, जबकि स्थिर हाइड्राइड चरण का क्षेत्र फैलता है। हाइड्राइड चरण में अधिकतम हाइड्रोजन सामग्री 160 एमपीए के दबाव और 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 1.2 एन / एम से मेल खाती है। प्राप्त प्रायोगिक संतुलन दबावों के आधार पर, थैलेपी के मान और

वर्बेट्स्की वी.एन., मित्रोखिन एस.वी. - 2005

  • जब ZR3AL2 यौगिक का हाइड्रोजन और अमोनिया के साथ उपचार किया जाता है तो हाइड्राइड चरणों का निर्माण

    आई. आई. कोरोबोव, बी. पी. तारासोव, वी. एन. फोकिना और ई. ई. फोकिना - 2013

    • Cu, Zr, Pb की तुलना में वैनेडियम पृथ्वी की पपड़ी में अधिक आम है, लेकिन इसके यौगिक बड़े जमा के रूप में शायद ही कभी पाए जाते हैं। वैनेडियम विभिन्न सिलिकेट और सल्फाइड अयस्कों में बिखरा हुआ है। इसका सबसे महत्वपूर्ण खनिज है संरक्षकवीएस 2-2.5, सल्वानाइटघन 3 बनाम 4, अलाइट V2O3 × H2O, vanadiniteपीबी 5 (वीओ 4) 3 सीएल। नाइओबियम और टैंटलम लगभग हमेशा एक साथ पाए जाते हैं, सबसे अधिक बार रचना M + 2 E 2 O 6 (M = Fe, Mn) के नाइओबेट-टेंटालेट खनिजों की संरचना में। टैंटलम की प्रबलता के मामले में, खनिज M + 2 (TaO 3) 2 को कहा जाता है tantalate, नाइओबियम की प्रबलता के साथ कोलंबाइटएम (एनबीओ 3) 2।

    सरल पदार्थ।सरल पदार्थों के रूप में V, Nb और Ta शरीर-केंद्रित घन जाली के साथ धूसर दुर्दम्य धातु हैं। उनके कुछ स्थिरांक नीचे सूचीबद्ध हैं:

    वैनेडियम, नाइओबियम और टैंटलम के भौतिक-रासायनिक गुण अनिवार्य रूप से उनकी शुद्धता पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, शुद्ध फोर्जिंग धातुएँ, जबकि अशुद्धियाँ (विशेष रूप से O, H, N और C) धातुओं की लोच को बहुत कम करती हैं और धातुओं की कठोरता को बढ़ाती हैं।

    सामान्य परिस्थितियों में, V और विशेष रूप से Nb और Ta उच्च रासायनिक प्रतिरोध द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। ठंड में वैनेडियम केवल एक्वा रेजिया और केंद्रित एचएफ में घुल जाता है, और जब एचएनओ 3 में गर्म किया जाता है और एच 2 एसओ 4 केंद्रित होता है। नाइओबियम और टैंटलम केवल हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में घुलते हैं और हाइड्रोफ्लोरिक और नाइट्रिक एसिड का मिश्रण उनके उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था के अनुरूप एनीओनिक फ्लोरीन कॉम्प्लेक्स के गठन के साथ होता है:

    3Ta 0 + 5HNO 3 + 2INF \u003d 3H 2 [Ta +5 F 7] + 5NO + 10H 2 O

    वैनेडियम, नाइओबियम और टैंटलम भी ऑक्सीकरण एजेंटों की उपस्थिति में क्षार के साथ संलयन के दौरान बातचीत करते हैं, यानी उनके उच्चतम ऑक्सीकरण राज्य के अनुरूप आयनिक ऑक्सो कॉम्प्लेक्स के गठन के अनुकूल परिस्थितियों में:

    4E 0 + 5O 2 + 12KOH ===== 4K 3 [E +5 O 4] + 6H 2 O

    ग पिघलना

    गर्म होने पर, धातुएँ ऑक्सीजन द्वारा E2O5 में, फ्लोरीन द्वारा EF5 में ऑक्सीकृत हो जाती हैं। उच्च तापमान पर, वे क्लोरीन, नाइट्रोजन, कार्बन आदि के साथ भी प्रतिक्रिया करते हैं।

    वैनेडियम, नाइओबियम और टैंटलम प्राप्त करने के लिए, उनके प्राकृतिक यौगिकों को पहले ऑक्साइड या सरल या जटिल हलाइड्स में परिवर्तित किया जाता है, जो बाद में मेटलोथर्मिक विधि द्वारा कम हो जाते हैं।

    ई 2 ओ 5 + 5सीए = 5सीएओ + 2ई

    के 2 [ईएफ 7] + 5 एनए \u003d 2 केएफ + 5 एनएएफ + ई

    टैंटलम भी पिघला हुआ जटिल फ्लोराइड्स K 2 [TaF 7] में Ta 2 O 5 के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है।

    नाइओबियम और टैंटलम के घनिष्ठ गुणों के कारण, उनका एक दूसरे से अलग होना काफी कठिनाइयाँ प्रस्तुत करता है। आयोडाइड्स के थर्मल अपघटन द्वारा अत्यधिक शुद्ध धातु प्राप्त की जाती है। तकनीकी उद्देश्यों के लिए, आमतौर पर गलाना फेरोवानेडियम, फेरोनोबियमतथा फेरोटेंटल.

    वैनेडियम का मुख्य उपभोक्ता लौह धातु विज्ञान है। V, Nb और Ta के मूल्यवान भौतिक और रासायनिक गुण उन्हें परमाणु रिएक्टरों के निर्माण में उपयोग करना संभव बनाते हैं। रासायनिक उद्योग में विशेष रूप से आक्रामक मीडिया के लिए संरचनात्मक सामग्री के रूप में नाइओबियम और, एक बड़ी हद तक, टैंटलम रुचि के हैं।



    वैनेडियम उपसमूह के तत्वों के यौगिक

    धात्विक और धातु जैसे यौगिक।पाउडर V, Nb, और Ta हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की महत्वपूर्ण मात्रा को अधिशोषित करते हैं, जिससे अंतराकाशी ठोस विलयन बनते हैं। इस मामले में, गैर-धातुएं परमाणु अवस्था में चली जाती हैं और उनके इलेक्ट्रॉन निर्माण में भाग लेते हैं डी- एक धातु क्रिस्टल के क्षेत्र। गर्म करने पर अधातुओं की विलेयता बढ़ जाती है; उसी समय, रासायनिक बंधन की प्रकृति और गठित यौगिकों के गुण बदल जाते हैं। इस प्रकार, ऑक्साइड के निर्माण के दौरान, ऑक्सीजन के साथ नाइओबियम (साथ ही वी और टा) का क्रमिक ऑक्सीकरण निम्न चरणों के माध्यम से आगे बढ़ता है:

    एनबी + ओ® एनबी-ओ® एनबी 6 ओ® एनबी 2 ओ® एनबीओ® एनबीओ 2® एनबी 2 ओ 5

    ठोस उपाय

    एनबी 6 ओ और एनबी 2 ओ के गुणों के अनुसार, विशिष्ट धातु यौगिक; NbO (ग्रे) - एक धात्विक चमक और धात्विक चालकता के साथ चर संरचना (NbO 0.94–1.04) का एक यौगिक। डाइऑक्साइड NbO2 (काला) भी परिवर्तनशील संरचना (NbO 0.19-2.09) का है, लेकिन पहले से ही एक अर्धचालक है। और, अंत में, Nb 2 O 5 की कमोबेश स्थिर रचना है और इसमें इलेक्ट्रॉनिक चालकता नहीं है। इस प्रकार, जैसे-जैसे ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ती है, धात्विक बंधन का अनुपात धीरे-धीरे कम होता जाता है और सहसंयोजक बंधन का अनुपात बढ़ता जाता है, जिससे ऑक्साइड के गुणों में परिवर्तन होता है।

    वैनेडियम के हाइड्राइड्स और इसके एनालॉग्स एन- भूरे या काले रंग के भंगुर धातु जैसे पाउडर, एक चर संरचना होती है। हाइड्राइड्स रासायनिक रूप से स्थिर होते हैं, पानी और पतला एसिड के साथ बातचीत नहीं करते हैं।

    उनके पास उच्च संक्षारण प्रतिरोध भी है नाइट्राइड्स(एन, एनबी 2 एन, टा 2 एन), कार्बाइड(ईएस, ई 2 सी), borides(EV, EV 2, E 3 V 4), वैनेडियम के कई अन्य यौगिक और इसके एनालॉग निष्क्रिय गैर-धातुओं के साथ।

    वैनेडियम, नाइओबियम और टैंटलम आपस में और आवधिक प्रणाली (लोहे, टाइटेनियम और क्रोमियम के उपसमूह) में उनके करीब धातुओं के साथ धात्विक ठोस विलयन बनाते हैं। जैसे-जैसे परस्पर क्रिया करने वाली धातुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना में अंतर बढ़ता है, ठोस घोल बनाने की संभावना कम होती जाती है और इंटरमेटेलिक यौगिकों के बनने की संभावना बढ़ती जाती है, उदाहरण के लिए, Co 3 V, Fe 3 V, Ni 3 V, Al 3 V प्रकार के , आदि।

    वैनेडियम और उसके अनुरूपों के इंटरमेटेलिक यौगिक मिश्र धातुओं को मूल्यवान भौतिक और रासायनिक गुण प्रदान करते हैं। इस प्रकार, वैनेडियम तेजी से स्टील की ताकत, क्रूरता और पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाता है। नाइओबियम स्टील्स को संक्षारण प्रतिरोध और गर्मी प्रतिरोध में वृद्धि करता है। इस संबंध में, अधिकांश निकाले गए वैनेडियम और नाइओबियम का उपयोग धातु विज्ञान में उपकरण और संरचनात्मक स्टील के निर्माण के लिए किया जाता है।

    कार्बाइड्स, नाइट्राइड्स, बोराइड्स और नाइओबियम और टैंटलम के सिलिसाइड्स पर आधारित मिश्रधातु बहुत रुचिकर हैं, जो असाधारण कठोरता, रासायनिक जड़ता और गर्मी प्रतिरोध द्वारा प्रतिष्ठित हैं।

    यौगिक V (II), Nb (II), टा (II)।डेरिवेटिव में से जिसमें वैनेडियम उपसमूह के तत्व +2 के ऑक्सीकरण अवस्था को प्रदर्शित करते हैं, वैनेडियम यौगिक अपेक्षाकृत अधिक स्थिर होते हैं। वैनेडियम (II) की समन्वय संख्या 6 है, जो यौगिकों में इसके परिसरों (संरचनात्मक इकाइयों) की ऑक्टाहेड्रल संरचना से मेल खाती है।

    वैनेडियम ऑक्साइड (P) VO (UO 0.9 -VO 1.3) में NaCl प्रकार का एक क्रिस्टल जाली है। यह काले रंग का होता है, इसमें धात्विक चमक और अपेक्षाकृत उच्च विद्युत चालकता होती है। हाइड्रोजन की धारा में VO अपचयन V2O5 प्राप्त करें। VO पानी के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है, लेकिन एक मूल यौगिक के रूप में यह तनु अम्लों के साथ काफी आसानी से प्रतिक्रिया करता है:

    वीओ + 2 ओएच 3 + + 3 एच 2 ओ \u003d 2+

    आयन 2+ बैंगनी। क्रिस्टलीय हाइड्रेट का एक ही रंग होता है, उदाहरण के लिए, M +1 2 SO 4 × VSO 4 × 6H 2 O, VSO 4 × 7H 2 O, VCl 2 × 6H 2 O।

    यौगिक V (II) प्रबल अपचायक हैं। 2+ डेरिवेटिव के वायलेट घोल आसानी से 3+ में ऑक्सीकृत हो जाते हैं और उनका रंग हरा हो जाता है। ऑक्सीकरण एजेंटों (उदाहरण के लिए, वायुमंडलीय ऑक्सीजन) की अनुपस्थिति में, वी (द्वितीय) यौगिकों के समाधान धीरे-धीरे हाइड्रोजन के विकास के साथ पानी को भी विघटित कर देते हैं।

    एनबी (द्वितीय) और टा (द्वितीय) के डेरिवेटिव क्लस्टर-प्रकार के यौगिकों से संबंधित हैं।

    यौगिक V (III), Nb (III), टा (III)।वैनेडियम (III) की समन्वय संख्या 6 है। संरचना के संदर्भ में, यौगिक V (III) Al (IP) के समान प्रकार के डेरिवेटिव के समान हैं। वैनेडियम (III) वी 2 ओ 3 के ब्लैक ऑक्साइड में क्रिस्टल जाली जैसे कोरन्डम ए-ए 1 2 ओ 3 है; इसकी रचना परिवर्तनशील VO 1.60-1.80 है। यौगिकों V (III) के क्षारीय समाधानों से, चर संरचना V 2 O × nH 2 O के हरे हाइड्रॉक्साइड V (OH) 3 को छोड़ा जाता है। ये यौगिक एम्फ़ोटेरिक हैं, लेकिन बुनियादी गुणों की प्रबलता के साथ। तो, वी 2 ओ 3 और वी 2 ओ 3 × एनएच 2 ओ एसिड में घुल जाते हैं:

    वी 2 ओ 3 + 6 ओएच 3 + + 3 एच 2 ओ \u003d 2 3+

    परिणामी 3+ एक्वो कॉम्प्लेक्स और क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स VCl 3 × 6H 2 O, VI 3 × 6H 2 O उनसे उत्पन्न होते हैं जो हरे रंग के होते हैं। वैनेडियम फिटकरी M +1 × 12H 2 O में बैंगनी रंग होता है, जो घुलने पर हरा घोल देता है।

    वैनेडियम ट्राइहैलाइड्स VHal 3 क्रिस्टलीय पदार्थ हैं। ट्राइक्लोराइड वीसीएल 3 में एक स्तरित संरचना है। संगत मूल हलाइड्स के साथ, VHal 3 फॉर्म हलाइड वैनडेट्स - आयनों के डेरिवेटिव 3- और 3-:

    3 केएफ + वीएफ 3 \u003d के 3; EXl + 2VCl 3 = K 3

    वैनेडियम (III) के डेरिवेटिव मजबूत कम करने वाले एजेंट हैं, समाधान में वे वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा डेरिवेटिव V (IV) में आसानी से ऑक्सीकृत होते हैं। गर्म होने पर ट्राइहैलाइड्स अनुपातहीन हो जाते हैं:

    2VCl 3 (t) \u003d VCl 2 (t) + VCl 4 (g)

    यह प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है, और इसकी घटना एंट्रॉपी कारक (वाष्पशील वीसीएल 4 के गठन के कारण) के कारण होती है।

    Nb (PI) और Ta (III) के डेरिवेटिव मुख्य रूप से क्लस्टर-प्रकार के यौगिक हैं।

    यौगिक V (IV), Nb (IV), टा (IV)।सामान्य परिस्थितियों में, ऑक्सीकरण अवस्था वैनेडियम के लिए +4 सबसे विशेषता है. यौगिक V (III) को आणविक ऑक्सीजन द्वारा डेरिवेटिव V (IV) में आसानी से ऑक्सीकृत किया जाता है, और यौगिक V (V) को डेरिवेटिव V (IV) में घटाया जाता है। वैनेडियम (IV) की सबसे स्थिर समन्वय संख्या 6 है, और समन्वय संख्या 4 और 5 भी स्थिर हैं।

    V (IV) के डेरिवेटिव में से, नीला VO 2 (VO 1.8-2.17), भूरा VF 4 और लाल-भूरा तरल VCl 4, साथ ही VOHal 2 प्रकार के ऑक्सोलाइड्स ज्ञात हैं। VO डाइऑक्साइड हाइड्रोजन के साथ V2O5 और क्लोरीन के साथ वैनेडियम (या फेरोवैनेडियम) के ऑक्सीकरण द्वारा या CCl4 के साथ गर्म V2O5 के संपर्क से VCl4 के सावधानीपूर्वक अपचयन से बनता है।

    डाइऑक्साइड में रूटाइल टीआईओ 2 प्रकार का क्रिस्टल जाली है। VCl 4 अणु, TiCl 4 की तरह, चतुष्फलकीय आकार का होता है।

    समान डेरिवेटिव V (II) और V (IP) की तुलना में बाइनरी कंपाउंड V (IV) अधिक स्पष्ट रूप से अम्लीय गुण दिखाते हैं। इस प्रकार, पानी में अघुलनशील VO2 गर्म होने पर क्षार के साथ अपेक्षाकृत आसानी से संपर्क करता है। इस मामले में, भूरे रंग के ऑक्सोवनाडेट्स (IV) बनते हैं, जो कि अक्सर रचना M 2 के होते हैं:

    4VO 2 + 2KOH \u003d K 2 + H 2 O

    VO2 एसिड में घुलना और भी आसान है। इस मामले में, साधारण एक्वोकॉम्प्लेक्स वी 4+ नहीं बनते हैं, लेकिन एक्वा डेरिवेटिव ऑक्सोवानाडिल VO 2+, हल्के नीले रंग की विशेषता: VO 2 + 2H + + 4H 2 O \u003d 2+

    ऑक्सोवानाडिल समूह वीओ 2+ अत्यधिक स्थिर है, क्योंकि वीओ बांड डबल के करीब है:

    वैनाडिल समूह में अंतरपरमाणुक दूरी d VO 0.167 ni है, जबकि दूरी d V - OH 2 = 0.23 im है।

    विभिन्न प्रतिक्रियाओं के दौरान VO2+ का समूहन अपरिवर्तित रहता है; लिगेंड्स की प्रकृति के आधार पर, यह cationic या anionic complexes और तटस्थ अणुओं दोनों का हिस्सा हो सकता है।

    बेसिक हलाइड्स के साथ VHal 4 की परस्पर क्रिया विशिष्ट नहीं है, लेकिन K 2, (NH 4) 3 प्रकार के आयनिक ऑक्सोवैनाडिल परिसरों के डेरिवेटिव V (IV) के लिए बहुत विशिष्ट हैं।

    वैनेडियम टेट्राहैलाइड्स आसानी से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं। तो, पानी में, VCl 4 तुरन्त VOCl 2 (वैनाडिल डाइक्लोराइड) में बदल जाता है:

    वीसीएल 4 + एच 2 ओ \u003d वीओसीएल 2 + 2एचसीएल

    नाइओबियम और टैंटलम के लिए, EO2 डाइऑक्साइड, ENal4 टेट्राहैलाइड्स और EONal 2 ऑक्सोडाइहैलाइड्स ज्ञात हैं। ऐसा माना जाता है कि इन यौगिकों में धातु-धातु बंधन प्रकट होता है, अर्थात वे गुच्छों से संबंधित होते हैं।

    रासायनिक बंधन के निर्माण में अपने सभी वैलेंस इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करने के लिए नाइओबियम और टैंटलम की विशेषता प्रवृत्ति आमतौर पर उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था +5 में उनके संक्रमण के कारण होती है। ऑक्सीकरण की कम डिग्री पर, यह प्रवृत्ति एम-एम बांड के गठन के कारण होती है।

    यौगिक वी (वी), एनबी (वी), टा (वी)।श्रृंखला वी (वी) - एनबी (वी) - टा (वी) में, यौगिकों की स्थिरता बढ़ जाती है। यह, विशेष रूप से, एक ही प्रकार के यौगिकों के गठन की गिब्स ऊर्जा की तुलना से स्पष्ट है, उदाहरण के लिए:

    वैनेडियम (V) के लिए, केवल V2O5 ऑक्साइड और VF5 फ्लोराइड ज्ञात हैं, जबकि नाइओबियम (V) और टैंटलम (V) के लिए अन्य सभी ENal 5 हैलाइड ज्ञात हैं, E (V) के लिए, इसके अलावा, EONal प्रकार विशेषता 3 हैं। ये सभी यौगिक आमतौर पर अम्लीय होते हैं। कुछ संबंधित एनीओनिक परिसरों को नीचे सूचीबद्ध किया गया है:

    वी (वी) के लिए, सबसे विशिष्ट समन्वय संख्या 4 और 6 हैं, और एनबी (वी) और टा (वी) 6 और 7 के लिए। इसके अलावा, ऐसे यौगिक हैं जिनमें एनबी (वी) और टा (के समन्वय संख्या) वी) 8 तक पहुंचें।

    आक्साइडलाल V 2 O 5 (T pl। 670 ° C), सफ़ेद Nb 2 O 5 (T pl। 1490 ° C) और Ta 2 O 5 (T pl। 1870 ° C) दुर्दम्य क्रिस्टलीय पदार्थ हैं। E2O5 की संरचनात्मक इकाई EO6 अष्टफलक है। (वी 2 ओ 5 के मामले में, वीओ 6 ऑक्टाहेड्रॉन बहुत दृढ़ता से विकृत है - लगभग एक त्रिकोणीय द्विपिरामिड जिसमें एक अतिरिक्त ऑक्सीजन परमाणु हटा दिया गया है।) ऑक्साइड में उच्च ताप और गठन की गिब्स ऊर्जा होती है। इस मामले में, लैंथेनाइड संपीड़न के कारण, Nb 2 O 5 और Ta 2 O 5 के लिए DH 0 f और DG of के मान करीब हैं और V 2 O 5 के लिए अलग-अलग हैं।

    वैनेडियम (वी) ऑक्साइड एनएच 4 वीओ 3 के थर्मल अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है:

    एनएच 4 वीओ 3 \u003d वी 2 ओ 5 + 2 एच 3 एन + एच 2 ओ

    यह पानी में बहुत खराब घुलनशील है (25 डिग्री सेल्सियस पर ~ 0.007 ग्राम / लीटर), एक अम्लीय हल्का पीला घोल बनाता है; क्षार में और एसिड में काफी आसानी से घुलनशील - केवल लंबे समय तक गर्म रहने पर। ऑक्साइड Nb (V) और Ta (V) रासायनिक रूप से निष्क्रिय हैं, व्यावहारिक रूप से पानी और एसिड में नहीं घुलते हैं, और क्षार के साथ केवल फ्यूज होने पर प्रतिक्रिया करते हैं:

    ई 2 ओ 5 + 2KOH \u003d 2KEO 5 + एच 2 ओ

    ऑक्सोवनाडेट्स (वी), ऑक्सोनीओबेट्स (वी) और ऑक्सोटैंटलेट्स (वी) एक जटिल संरचना और संरचना के साथ क्रिस्टलीय हैं। उनकी विविधता और रचना की जटिलता को संबंधित फ्यूज़िबिलिटी आरेखों (उदाहरण के लिए, चित्र 2) की प्रकृति से आंका जा सकता है। रचना में M +1 EO 3 और M +1 3 EO 4 प्रकार के सबसे सरल यौगिक। अधिकांश भाग के लिए, ऑक्सोवानाडेट्स (वी) और, विशेष रूप से, ऑक्सोनीओबेट्स (वी) और ऑक्सोटैंटलेट (वी) बहुलक यौगिक हैं।

    एसिड, ऑक्सोवानाडेट्स के समाधान पर कार्य करते हुए, हाइड्रेटेड ऑक्साइड वी 2 ओ 5 × एनएच 2 ओ के अवक्षेप के गठन तक वनाडेट आयनों के पोलीमराइजेशन का कारण बनते हैं। वनाडेट आयनों की संरचना में परिवर्तन लगभग बेरंग से रंग परिवर्तन के साथ होता है। वीओ 4 3- नारंगी वी 2 ओ 5 × एनएच 2 ओ।

    एनल 5 पेंटागैलाइड्स में एक द्वीप संरचना है, इसलिए वे फ़्यूज़िबल, वाष्पशील, कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील और रासायनिक रूप से सक्रिय हैं। फ्लोराइड्स रंगहीन होते हैं, बाकी हलाइड्स रंगीन होते हैं।

    NbF 5 (T pl। 80 ° C, T bp। 235 ° C) और TaF 5 (T pl। 95 ° C, T b। 229 ° C) के क्रिस्टल में टेट्रामेरिक अणु (EF 5) 4, और ESL 5 होते हैं। और EVr 5 (T pl। और T फोड़ा। लगभग 200-300 ° C) - डिमर अणुओं से (ENal 5) 2:

    VF 5 एक चिपचिपा तरल (T pl। 19.5 ° C) है, जो SbF 5 की संरचना के समान है। अम्लीय यौगिक होने के नाते, पेंटाहैलाइड्स आसानी से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, जो हाइड्रेटेड ऑक्साइड के अक्रिस्टल अवक्षेप बनाते हैं:

    2ENal 5 + 5H 2 O \u003d E 2 O 5 + 10HHal

    पेंटाफ्लोराइड्स, साथ ही एनबी और टीए पेंटाक्लोराइड्स, इसके अलावा, एनीओनिक कॉम्प्लेक्स [ईएफ 6] - बनाने के लिए संबंधित बुनियादी हैलाइड्स के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, और एनबी (वी) और टा (वी) के मामले में, इसके अलावा, [ईएफ 7 ] 2-, [ईएफ 8] 3- और [ईएसएल 6] - उदाहरण के लिए:

    केएफ + वीएफ 5 = के

    2KF + TaF 5 \u003d K 2 [TaF 7]

    ऑक्सोहैलाइड्स EONal 3 आमतौर पर ठोस होते हैं, ज्यादातर वाष्पशील होते हैं, और VOCl 3 एक तरल (T pl. - 77 o C, T bp. 127 o C) होता है।

    VOCl 3 अणु के केंद्र में एक वैनेडियम परमाणु के साथ एक विकृत टेट्राहेड्रॉन का आकार होता है:

    NbOCl 3 जाली में, Nb 2 Cl 6 डिमर समूह Nb-O-Nb पुलों के माध्यम से जुड़े हुए हैं, NbO 2 Cl 4 ऑक्टाहेड्रा की अंतहीन श्रृंखला बनाते हैं।

    हाइड्रेटेड ऑक्साइड E2O5 ×nH2O और HHal के गठन के साथ ऑक्सोहैलाइड्स आसानी से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं

    2EONal 3 + 3H 2 O \u003d E 2 O 5 + 6HNal

    और संरचना 2- के एनीओनिक परिसरों के निर्माण के लिए मूल हिस्सों के साथ बातचीत करें, और एनबी (वी) और टा (वी) के अलावा, [ईओसीएल 4] -, [ईओनल 5 आई 2-, [ईओएफ 6] 3- ( एचएएल = एफ, सीएल), उदाहरण के लिए:

    2 केएफ + वीओएफ 3 = के 2

    3KF + NbOF 3 \u003d K 3

    KF और HF युक्त जलीय घोल के साथ बातचीत करते समय, Nb 2 O 5 K 2 देता है, और Ta 2 O 5 K 2 बनाता है [TaF 7]:

    एनबी 2 ओ 5 + 4 केएफ + 6 एचएफ = 2 के 2 + 3 एच 2 ओ

    टा 2 ओ 5 + 4केएफ + 10एचएफ \u003d 2के 2 [टीएएफ 7] + 5एच 2 ओ

    नाइओबियम और टैंटलम को अलग करने के तरीकों में से एक K2 [TaF7] और K2 की घुलनशीलता में अंतर पर आधारित है।

    वैनेडियम (V) और इसके एनालॉग्स के लिए, पीले 3-, नीले-बैंगनी 3- और रंगहीन 3- और [Ta(O 2) 4 ] 3- प्रकार के पेरोक्सो कॉम्प्लेक्स बहुत विशिष्ट हैं। संरचना के अनुसार [ई (ओ 2) 4] 3- एक द्वादशफलक हैं।

    हाइड्रोजन परॉक्साइड और संबंधित E(M) यौगिकों की क्षारीय माध्यम में क्रिया द्वारा पेरॉक्सोवानाडेट्स, पेरॉक्सोनीओबेट्स, और पेरोक्सोटेंटलेट्स बनते हैं। उदाहरण के लिए:

    ठोस अवस्था में, ये यौगिक स्थिर होते हैं। एसिड की क्रिया के तहत, पेरोक्सोवानाडेट्स विघटित हो जाते हैं, और पेरोक्सोनीओबेट्स और पेरोक्सोटेंटलेट्स को एचईओ 4 संरचना के संबंधित पेरोक्सो एसिड में परिवर्तित कर दिया जाता है।

    एक अम्लीय वातावरण में वैनेडियम (वी) के डेरिवेटिव ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करते हैं, उदाहरण के लिए, वे केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड को ऑक्सीकरण करते हैं:

    निओबियम (वी) और विशेष रूप से टैंटलम (वी) को कम ऑक्सीकरण राज्यों में स्थानांतरित करने के लिए, जोरदार कम करने वाले एजेंटों और हीटिंग की आवश्यकता होती है।

    वैनेडियम यौगिकों का उपयोग रासायनिक उद्योग में उत्प्रेरक (सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन) के रूप में किया जाता है, और इसका उपयोग कांच और अन्य उद्योगों में भी किया जाता है।