Hydrid vanádu. Vanádová podskupina
Vanád má na telo centrovanú kubickú mriežku s periódou a=3,0282A. Vanád je v čistom stave kujný a dá sa ľahko opracovať tlakom. Hustota 6,11 g/cm3; tp 1900°С, tbp 3400°С; merná tepelná kapacita (pri 20-100 °C) 0,120 cal/g deg; tepelný koeficient lineárnej rozťažnosti (pri 20-1000°C) 10,6 10-6 deg-1; elektrický odpor pri 20 °C 24,8 10-8 ohm m (24,8 10-6 ohm cm); pod 4,5 K prechádza vanád do stavu supravodivosti. Mechanické vlastnosti Vanád vysokej čistoty po žíhaní: modul pružnosti 135,25 n/m 2 (13520 kgf/mm 2), pevnosť v ťahu 120 mn/m 2 (12 kgf/mm 2), relatívne predĺženie 17 %, tvrdosť podľa Brinella 700 mn/m 2 (70 kgf / mm2). Nečistoty plynu prudko znižujú plasticitu vanádu a zvyšujú jeho tvrdosť a krehkosť.
Chemické vlastnosti Vanád
Vanád sa na vzduchu nemení, je odolný voči vode, roztokom minerálnych solí a zásadám. Kyseliny naň pôsobia len tie, ktoré sú zároveň oxidačnými činidlami. V chlade jej nevadia zriedená kyselina dusičná a sírová. Na povrchu kovu sa zrejme vytvorí najtenší oxidový film, ktorý zabráni ďalšej oxidácii kovu. Aby vanád intenzívne reagoval, musí sa zahriať. Pri 600-700°C dochádza k intenzívnej oxidácii kompaktného kovu a v jemne rozomletom stave vstupuje do reakcií pri nižšej teplote.
Sulfidy, karbidy, nitridy, arzenidy, silicidy je možné získať priamou interakciou prvkov počas zahrievania. Pre technológiu je dôležitý žltobronzový nitrid VN (tmelt = 2050°C), odolný voči vode a kyselinám a tiež karbid VC s vysokou tvrdosťou (tmelt = 2800°C).
Vanád je veľmi citlivý na plynné nečistoty (O 2, N 2, H 2 ), ktoré dramaticky menia jeho vlastnosti, aj keď sú prítomné v najmenších množstvách. Preto aj teraz je možné stretnúť sa s rôznymi bodmi topenia vanádu v rôznych referenčných knihách. Kontaminovaný vanád sa v závislosti od čistoty a spôsobu získavania kovu môže roztaviť v rozmedzí od 1700 do 1900°C. S čistotou 99,8 - 99,9%, jeho hustota je 6,11 g / cm3 pri 20 ° C, bod topenia je 1919 ° C a bod varu je 3400 ° C.
Kov je mimoriadne odolný ako v organickom, tak aj vo väčšine anorganických agresívnych prostrediach. Z hľadiska odolnosti voči HC1, HBr a studenej kyseline sírovej výrazne prevyšuje titán a nehrdzavejúcu oceľ. Netvorí zlúčeniny s halogénmi, okrem najagresívnejšieho z nich - fluóru. S fluórom však dáva kryštály VF 5, bezfarebné, vznešené bez toho, aby sa pri 111 ° C zmenili na kvapalinu. Atmosféra oxidu uhličitého má oveľa slabší vplyv na kovový vanád ako na jeho náprotivky, niób a tantal. Má vysokú odolnosť voči roztaveným kovom, preto je možné ho použiť pri konštrukcii jadrových reaktorov, kde sa roztavené kovy používajú ako chladivá. Vanád nehrdzavie ani v sladkej, ani v morskej vode, ani v alkalických roztokoch.
Z kyselín na ňu pôsobí koncentrovaná kyselina sírová a dusičná, fluorovodíková a ich zmesi.
Charakteristickým znakom vanádu je vysoká rozpustnosť vodíka v ňom. V dôsledku tejto interakcie vznikajú tuhé roztoky a hydridy. Najpravdepodobnejšou formou existencie hydridov sú zlúčeniny podobné kovom s elektrónovou vodivosťou. Môžu pomerne ľahko prejsť do stavu supravodivosti. Hydridy vanádu môžu vytvárať roztoky s niektorými pevnými alebo tekutými kovmi, v ktorých sa zvyšuje rozpustnosť vodíka.
Karbidy vanádu sú predmetom nezávislého záujmu, pretože ich kvality poskytujú materiál s veľmi cennými vlastnosťami pre moderné technológie. Sú výnimočne tvrdé, žiaruvzdorné a majú dobrú elektrickú vodivosť. Vanád je schopný dokonca vytesniť iné kovy z ich karbidov a vytvoriť tak svoje karbidy:
3V + Fe3C \u003d V 3 C + 3Fe
Je známych niekoľko zlúčenín vanádu s uhlíkom:
V3C; V2C; VC; V3C2; V 4 C 3
U väčšiny členov hlavnej podskupiny poskytuje vanád zlúčeniny ako binárne (t. j. pozostávajúce iba z dvoch prvkov), tak aj zložitejšie zloženie. Nitridy vznikajú interakciou kovového prášku alebo jeho oxidov s plynným amoniakom:
6V + 2NH3 = 2V3N + 3H2
V202 + 2NH3 \u003d 2VN + 2H20 + H2
Pre polovodičovú technológiu sú zaujímavé fosfidy V 3 P, V 2 P, VP, VP 2 a arzenidy V 3 As, VA.
Komplexotvorné vlastnosti vanádu sa prejavujú pri tvorbe komplexných zlúčenín, ako je kyselina fosforečná vanádová H 7 PV 12 O 36 alebo H 7 [P(V 2 O 6) 6 ].
(54,. (57) METÓDY VANÁDU, zahŕňajú allický ožiarený prn demetal o.t s tým, že za účelom využitia 1 str. vynálezov a súvisiacich (71) Ústav nových chemických problémov Akadémie vied ZSSR ( 56) 1, Mikheeva V.I. Prechodné hydridy kovov. Akadémia vied ZSSR, I. 1946, str. 97-99.2, "1. Aveg, Spev. 1961, 83Р 17, str. 3728-3729.3 Journal of anorganic vol. priming with hydrogen. , semi"ženín hydridov zlúčenín zloženie 1 Všeobecné nariadenie 10312/24 Náklad 471 Predplatné VNIIPI Štátneho výboru ZSSR pre vynálezy a objavy 113035, Moskva, Zh, Raushskaya nab., d, 4/5 Projectnaya, 4 The vynález sa týka spôsobov výroby dihydridu vanádu, ktorý sa môže použiť v prášková metalurgia, ako aj zdroj vodíka a katalyzátor na hydrogenáciu organických látok Existuje spôsob výroby hydrogénu vanádu redukciou oxidu vanadičného hydridom vápenatým 1.1 Existuje tiež spôsob prípravy dihydridu vanádu úpravou hydridu vanádu so zložením CN O s vodíkom pod tlakom 70 atm pri izbovej teplote po dobu 6 hodín.maximálne.technickou podstatou a dosiahnutým výsledkom je navrhovanému najbližší spôsob získavania dihydridu vanádu spracovaním. kov vanád vodík vznikajúci pri tepelnom rozklade hydridu titánu. Spracovanie vodíkom sa uskutočňuje najskôr 30 °C pri teplote miestnosti na kompozíciu; čo zodpovedá monohydridu vanádu, po ktorom prebieha vodíková úprava pri teplote -70 až -20 C. Tlak vodíka je 1 atm. Trvanie procesu je 8-10 dní. Výsledný produkt zodpovedá dihydridu vanádu v zložení ChN, 2 3), ) teplota a skrátenie jej trvania.Cieľ je dosiahnutý tým, že úprava kovového vanádu prebieha pri tlaku 5-30 atm vodíkom získaným rozkladom intermetalických zlúčenín zloženia LaI 1 Hbz. alebo T 1 Ren 2, Keď sa uvoľňujú hydridy intermetalických zlúčenín zloženia 50 LaB 1 Hb B alebo T 1 GeH vodík s čistotou 99,9999. Vodík tejto čistoty je schopný ľahko preniknúť cez oxidový film umiestnený na povrchu kovu do hĺbky vzorky a interagujú s neoxidovaným kovom. Má veľký difúzny koeficient a vysokú pohyblivosť. To umožňuje, aby sa hydrogenačný proces uskutočňoval vysokou rýchlosťou a v dostatočnej hĺbke bez použitia nízkych teplôt potrebných na zníženie disociačného tlaku výsledného dihydridu vanádu. Pri poklese tlaku vodíka pod 5 atm sa doba hydrogenácie predlžuje Zvýšenie tlaku nad 30 atm neovplyvňuje rýchlosť procesu, ale vedie k jeho komplikácii vzorka sa odčerpáva 0,5 h pri 250 C. Po ochladení do 20 C sa autokláv naplní vodíkom z kanistra s hydridom zloženia La 1 R 1 H n na tlak 10 atm. Reakcia začína okamžite a trvá 1 hod. Koniec reakcie sa nastaví, keď prestane pokles tlaku v autokláve. Ako výsledok hydrogenácie sa získa dihydrid vanádu v zložení CNO, ktorý je stanovený na základe údajov z röntgenovej fázy, plynovej volumetrickej a chemickej analýzy, PRÍKLAD 2. Podobne ako v príklade 1 zo 4 g prášku vanádu pri 20 °C a pod tlakom vodíka 5 atm počas 1,5 h získajte zloženie hydridu vanádu ChNdr.PRI me R 3. Podobne ako v príklade 1 z 8 g vanádu vo forme kúska pri 20 C a pod tlakom vodíka 30 atm počas 2 hodín prijmite zloženie hydridu vanádu ChN. Vynález teda umožňuje zjednodušiť proces odstránením potreby používať nízke (mínusové) teploty a skrátiť jeho trvanie z 8-10 dní na 1-2 hodiny.
Žiadosť
3421538, 13.04.1982
INŠTITÚT NOVÝCH CHEMICKÝCH PROBLÉMOV AKO ZSSR
SEMENENKO KIRILL NIKOLAEVICH, FOKINA EVELINA ERNESTOVNA, FOKIN VALENTIN NAZAROVICH, TROITSKAYA STELLA LEONIDOVNA, BURNASHEVA VENIANNA VENEDIKTOVICH, VERBETSKY VIKTOR NIKOLADIKTOVICH, MITROKHIN SERGEY V.
IPC / Tagy
Kód odkazu
Spôsob získania dihydridu vanádu
Súvisiace patenty
Na oxid sppium zloženia vanádu možno použiť napríklad chémiu vanádu.vysoká pri 0%) s nízkou spotrebou sulfidu áno (0,8 l / g U, Oa) na menej ako 1 púhu. Hydratovaná škvrna s vlhkosti 5 - 20% je čaj a naložený do rúrkovej elektrickej pece.Pec sa prepláchne oxidom siričitým, zahreje na 650 C a zatsm proces prebieha 5 hodín pri konštantnom cirkuse sírnej acgclrcla (jeho merná spotreba je 0,8 l / g b 0; kalcinované) a predmiešanie pyattsok yts vatsal i, ...
Výroba polotovarov pre fyzikálne modelovanie procesov tlakového spracovania v stave superplasticity. Tieto dobre známe polyméry, ako je monodisperzný polybutadién, monodisperzný polyizoprén a iné, sú medziproduktom pri výrobe umelého kaučuku a majú vlastnosti, ktoré poskytujú schopnosť Tekhred K. Shufrich Korektor M. SharoshiOrder 270/6 Circulation 986 Signature TsNIIPI of the Štátny výbor ZSSR pre vynálezy a objavy 13035, Moskva, Zh - 35, Raushskaya o 6., 4 / Bbranch PPP Patent, Užhorod, st. Design, 4 si zachovávajú tvar, ktorý im dáva „izbová“ teplota. Modelovanie na lineárnom ...
Rovnováha acidobázického potenciálu (Pb=7) výplachovej kvapaliny a kontrola jeho zmeny v procese vŕtania celého vrtu Vo vrtnom vrte sa zisťuje obsah draslíka v horninách. Stanovenie koncentrácie draslíka vo vyvŕtaných horninách je možné vykonať štúdiom vzoriek jadra alebo odrezkov na výstupe z vrtu akýmikoľvek analytickými metódami. Keďže draslík má rádioaktívny izotop (v prírodnej zmesi obsahuje 0,0119 % rádioaktívneho izotopu Kf) , koncentráciu draslíka možno určiť meraním gama aktivity horniny (jadro, kal 1) v dôsledku žiarenia emitovaného pri rozpade rádioaktívneho izotopu draslíka. Okrem vysokej účinnosti ponúka spektrometrická metóda na stanovenie...
Prevodník dĺžky a vzdialenosti Prevodník hmotnosti Hromadný konvertor objemu potravín a potravín Konvertor objemu a jednotiek receptov Konvertor teploty Konvertor tlaku, stresu, Youngovho modulu Konvertor energie a práce Konvertor energie Konvertor sily Konvertor času Konvertor lineárnej rýchlosti Konvertor s plochým uhlom Tepelná účinnosť a palivová účinnosť Konvertor čísel v rôznych číselných sústavách Prevodník jednotiek merania množstva informácií Menové kurzy Rozmery dámskeho oblečenia a obuvi Rozmery pánskeho oblečenia a obuvi Menič uhlovej rýchlosti a frekvencie otáčania Menič zrýchlenia Menič uhlového zrýchlenia Menič hustoty Menič špecifického objemu Moment meniča zotrvačnosti Moment meniča sily Prevodník krútiaceho momentu Prevodník mernej výhrevnosti (hmotnostne) Prevodník hustoty energie a špecifickej výhrevnosti paliva (objemovo) Prevodník rozdielu teplôt Prevodník koeficientu Koeficient tepelnej rozťažnosti Konvertor tepelného odporu Konvertor tepelnej vodivosti Konvertor mernej tepelnej kapacity Konvertor energie Expozícia a sálavý výkon Konvertor tepelného toku Hustota toku Prevodník koeficientu prenosu tepla Konvertor objemového toku Konvertor hmotnostného toku Konvertor molárneho toku Konvertor hmotnostného toku Konvertor hustoty hmotnostného toku Konvertor hustoty povrchového toku Vpormatická Koncentrácia molárna Kporinová koncentrácia Prevodník priepustnosti Prevodník hustoty toku vodnej pary Prevodník úrovne zvuku Prevodník citlivosti mikrofónu Prevodník hladiny akustického tlaku (SPL) Prevodník akustického tlaku Prevodník hladiny akustického tlaku s voliteľnou referenčnou hodnotou Prevodník jasu Prevodník intenzity svetla Prevodník intenzity osvetlenia Prevodník rozlíšenia počítačovej grafiky Prevodník frekvencie a vlnovej dĺžky Ohniskový výkon v dioptriách Dioptrická vzdialenosť Výkon a zväčšenie šošovky (×) Prevodník elektrického náboja Lineárny prevod hustoty náboja Konvertor povrchovej hustoty náboja Objemový náboj hustoty Prevodník elektrického prúdu Prevodník lineárneho prúdu Hustota prúdu Prevodník hustoty povrchového prúdu Prevodník sily elektrického poľa Konvertor elektrostatického potenciálu a odporu Prevodník napätia Elektrický prevodník Konvertor elektrickej vodivosti Konvertor elektrickej vodivosti Konvertor kapacity Indukčnosť Konvertor US Wire Gauge Converter Úrovne v dBm (dBm alebo dBm), dBV (dBV), wattoch atď. jednotky Magnetomotorický menič sily Menič sily magnetického poľa Menič magnetického toku Magnetoindukčný menič Žiar. Konvertor rádioaktivity absorbovaného dávkového príkonu ionizujúceho žiarenia. Rádioaktívny rozpadový konvertor žiarenie. Prevodník dávky expozície Žiarenie. Prevodník absorbovanej dávky Prevodník desiatkovej predpony Prenos dát Prevodník typografických a obrazových jednotiek Prevodník jednotiek objemu dreva Výpočet molárnej hmotnosti Periodická tabuľka chemických prvkov od D. I. Mendelejeva
Chemický vzorec
Molová hmotnosť VH, hydrid vanádu (I). 51.94944 g/mol
Hmotnostné zlomky prvkov v zlúčenine
Použitie kalkulačky molárnej hmotnosti
- V chemických vzorcoch sa musia rozlišovať malé a veľké písmená
- Indexy sa zadávajú ako bežné čísla
- Bodka na strednej čiare (znamienko násobenia), používaná napríklad vo vzorcoch kryštalických hydrátov, je nahradená pravidelnou bodkou.
- Príklad: namiesto CuSO₄ 5H2O konvertor používa hláskovanie CuSO4.5H2O na uľahčenie zadávania.
Kinematická viskozita
Kalkulačka molárnej hmotnosti
Krtko
Všetky látky sa skladajú z atómov a molekúl. V chémii je dôležité presne zmerať hmotnosť látok vstupujúcich do reakcie a z nej vyplývajúcich. Podľa definície je mol jednotkou SI pre množstvo látky. Jeden mol obsahuje presne 6,02214076×10²³ elementárnych častíc. Táto hodnota sa číselne rovná Avogadrovej konštante N A, keď je vyjadrená v jednotkách mólov⁻¹ a nazýva sa Avogadrovo číslo. Množstvo látky (symbol n) systému je mierou počtu konštrukčných prvkov. Štrukturálnym prvkom môže byť atóm, molekula, ión, elektrón alebo akákoľvek častica alebo skupina častíc.
Avogadrova konštanta NA = 6,02214076 × 10²³ mol⁻¹. Avogadroovo číslo je 6,02214076×10²³.
Inými slovami, mol je množstvo látky, ktoré sa svojou hmotnosťou rovná súčtu atómových hmotností atómov a molekúl látky, vynásobeným číslom Avogadro. Krtek je jednou zo siedmich základných jednotiek sústavy SI a označuje sa krtkom. Keďže názov jednotky a jej symbol sú rovnaké, treba poznamenať, že symbol sa neodmieta, na rozdiel od názvu jednotky, ktorý je možné odmietnuť podľa zvyčajných pravidiel ruského jazyka. Jeden mol čistého uhlíka-12 sa rovná presne 12 gramom.
Molárna hmota
Molová hmotnosť je fyzikálna vlastnosť látky definovaná ako pomer hmotnosti tejto látky k množstvu látky v móloch. Inými slovami, je to hmotnosť jedného mólu látky. V sústave SI je jednotkou molárnej hmotnosti kilogram/mol (kg/mol). Chemici sú však zvyknutí používať vhodnejšiu jednotku g/mol.
molárna hmotnosť = g/mol
Molová hmotnosť prvkov a zlúčenín
Zlúčeniny sú látky zložené z rôznych atómov, ktoré sú navzájom chemicky viazané. Napríklad nasledujúce látky, ktoré možno nájsť v kuchyni každej ženy v domácnosti, sú chemické zlúčeniny:
- soľ (chlorid sodný) NaCl
- cukor (sacharóza) C1₂H₂₂O₁₁
- ocot (roztok kyseliny octovej) CH3COOH
Molárna hmotnosť chemických prvkov v gramoch na mol je číselne rovnaká ako hmotnosť atómov prvku vyjadrená v atómových hmotnostných jednotkách (alebo daltonoch). Molárna hmotnosť zlúčenín sa rovná súčtu molárnych hmotností prvkov, ktoré tvoria zlúčeninu, berúc do úvahy počet atómov v zlúčenine. Napríklad molárna hmotnosť vody (H2O) je približne 1 × 2 + 16 = 18 g/mol.
Molekulová hmotnosť
Molekulová hmotnosť (starý názov je molekulová hmotnosť) je hmotnosť molekuly, vypočítaná ako súčet hmotností každého atómu, ktorý tvorí molekulu, vynásobený počtom atómov v tejto molekule. Molekulová hmotnosť je bezrozmerný fyzikálna veličina, ktorá sa číselne rovná molárnej hmotnosti. To znamená, že molekulová hmotnosť sa líši od molárnej hmotnosti v rozmeroch. Hoci molekulová hmotnosť je bezrozmerná veličina, stále má hodnotu nazývanú jednotka atómovej hmotnosti (amu) alebo dalton (Da) a približne sa rovná hmotnosti jedného protónu alebo neutrónu. Jednotka atómovej hmotnosti sa tiež číselne rovná 1 g/mol.
Výpočet molárnej hmotnosti
Molárna hmotnosť sa vypočíta takto:
- určiť atómové hmotnosti prvkov podľa periodickej tabuľky;
- určiť počet atómov každého prvku vo vzorci zlúčeniny;
- určiť molárnu hmotnosť sčítaním atómových hmotností prvkov obsiahnutých v zlúčenine vynásobených ich počtom.
Vypočítajme napríklad molárnu hmotnosť kyseliny octovej
Skladá sa to z:
- dva atómy uhlíka
- štyri atómy vodíka
- dva atómy kyslíka
- uhlík C = 2 × 12,0107 g/mol = 24,0214 g/mol
- vodík H = 4 x 1,00794 g/mol = 4,03176 g/mol
- kyslík O = 2 × 15,9994 g/mol = 31,9988 g/mol
- molárna hmotnosť = 24,0214 + 4,03176 + 31,9988 = 60,05196 g/mol
Naša kalkulačka to robí. Môžete do nej zadať vzorec kyseliny octovej a skontrolovať, čo sa stane.
Zdá sa vám ťažké preložiť merné jednotky z jedného jazyka do druhého? Kolegovia sú pripravení vám pomôcť. Uverejnite otázku v TCTerms a do niekoľkých minút dostanete odpoveď.
ANORGANICKÉ MATERIÁLY, 2015, ročník 51, č. 8, s. 850-853
MDT 546.112+546.881+546.76
INTERAKCIA ZLIATIEN VANÁDU S VODÍKOM ZA VYSOKÉHO TLAKU © V. N. Verbetsky, S. A. Lushnikov a E. A. Movlaev
Moskovská štátna univerzita M.V. Lomonosov e-mail: [e-mail chránený] Prijaté 2. júla 2014
Študovala sa interakcia zliatin V0.95Cu0 05, V0.94Co006 a V0.9W0.i s vodíkom pri tlaku vodíka do 250 MPa. Pri rôznych teplotách sa konštruujú izotermy absorpcie a desorpcie vodíka a stanovujú sa termodynamické parametre systémov. XRD analýza vzoriek hydridových fáz V0 94Co0 06Hi 4 a V0.9W0.1H1.2 vytvorených pri vysokom tlaku ukázala, že pozostávajú z fázy s plošne centrovanou kubickou mriežkou, podobnou y-fáze dihydridu vanádu. V prípade zliatiny s meďou je maximálne zloženie hydridu V0,95Cu0 05H05.
DOI: 10.7868/S0002337X15080199
ÚVOD
Perspektívnym materiálom na skladovanie vodíka je hydrid vanádu s vysokým hmotnostným obsahom vodíka (3,8 %). Avšak podmienky hydrogenácie kovového vanádu a hodnoty disociačného tlaku mono- a dihydridu vanádu limitujú možnosť jeho praktického využitia. S cieľom zlepšiť tieto ukazovatele sa intenzívne študuje interakcia vodíka so zliatinami vanádu a skúma sa vplyv rôznych prvkov na vlastnosti vanádu sorpcie vodíka.
V jednej z prvých prác, v ktorej sa skúmal vplyv dopovania vanádu, sa zistilo, že väčšina prvkov zvyšuje rovnovážny tlak disociácie dihydridu vanádu, pričom najsilnejší vplyv majú 81, Ge, ^ Fe, Mo a N1. V prácach interakcia vodíka so zliatinami vanádu legovanými inými kovmi (T1, Cr, Mn, Fe, Co, N1, Cu) v množstve 1, 3 a 6 at. %. Pre zliatiny vanádu s obsahom 1 % iného kovu boli namerané izotermy absorpcie a desorpcie vodíka pri teplote 313 K a tlaku do 4 MPa. Pre zliatinu U0.99Co001, ako aj v systéme vanád-vodík, bola zistená tvorba s- a y-hydridových fáz. Oblasť tvorby dihydridovej fázy leží v rozmedzí od 0,8 N/M do 1,8 N/M a disociačný tlak sa v porovnaní s vanádom zvyšuje. Pri dopovaní vanádu veľkým množstvom kobaltu (3 a 6 at.%) dochádza k ďalšej destabilizácii β-hydridovej fázy a γ-fáza sa už v podmienkach tohto experimentu nevytvára. Podľa práce zlúčeniny YCo a U3Co neinteragujú s vodíkom pri tlakoch do 10 MPa.
Pre zliatinu vanádu s meďou U0,99Cu0,01 boli tiež stanovené podobné hydridové fázy a ukázalo sa, že disociačný tlak zodpovedajúcej dihydridovej fázy sa v porovnaní s vanádom prakticky nemení. Interakcia vodíka so zliatinami s vysokým obsahom medi nebola študovaná. Autori práce spájajú veľkosť zmeny tlaku s atómovým polomerom a elektronegativitou prvkov: prvky s malým atómovým polomerom alebo vysokou elektronegativitou zvyšujú tlak desorpcie vodíka z dihydridu vanádu.
V rámci prác sa uskutočnilo štúdium vlastností sorpcie vodíka zliatin vanádu s chrómom, molybdénom a volfrámom. Zistilo sa, že so zvyšujúcim sa obsahom chrómu v zliatine sa zvyšuje tlak desorpcie vodíka z dihydridu vanádu. V tejto práci použitie vysokého tlaku vodíka umožnilo syntetizovať hydridy zliatin Y1 _ xCrx s x od 0,2 do 0,5, ktoré pri nízkom tlaku netvoria hydridové fázy. Hlavnou fázou produktov hydrogenácie vzoriek Y09Cr01 a Y08Cr02 pri vysokom tlaku vodíka je fáza so štruktúrou fcc, podobná dihydridu vanádu UN2. Vysokotlakové hydridy približného zloženia Y0.6Cr0.4H10 a Y05Cr05H09 majú mriežku hcp podobnú mriežke CrH chrómhydridu.
Štúdium v práci interakcie vodíka so zliatinami U1-xMox (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.
Absorpčné vlastnosti vodíka zliatin V0.94Co006 a V0.9W01
Zliatina Perióda mriežky zliatiny, nm Perióda mriežky hydridových fáz, nm Maximálny obsah vodíka N/M pri 20°C AN, kJ/molH2 AS, JDmol^K
V 0,303 VH 0,9 (bct): a = 0,604, c = 0,672 VH21 (fcc): a = 0,424 2,1 (1 MPa) 41 142
V0,94Co0,06 0,3000(2) V0,94Co0,06Hx,4 (fcc): a = 0,4268(3) 1,4 (170 MPa) 34,23(2) 130,86(2)
V0,9W0,1 0,3055(1) V0,9W0,1H0,6 (bct): a = 0,6077 (2) c = 0,6630 (1) V0,9W0,1HL2 (fcc): a = 0,4282 (3) 1,2 (160 MPa) 32,47 (2) 150,15 (2)
binárne (V08Mo0.2 a V0.75Mo0.25) a ternárne (Ti-V-Mo) zliatiny na báze vanádu. V študovaných systémoch boli skonštruované izotermy absorpcie a desorpcie vodíka a na ich základe boli stanovené termodynamické parametre rozkladu hydridových fáz. Výsledky XPA ukázali, že stabilné hydridové fázy na báze všetkých študovaných zliatin majú bcc mriežku, na rozdiel od bct mriežky čistého monohydridu vanádu. Hydridové fázy všetkých zlúčenín vytvorených pri vysokom tlaku majú mriežku fcc podobnú mriežke dihydridu vanádu. S nárastom obsahu molybdénu v binárnych aj ternárnych zliatinách klesá maximálny obsah vodíka v hydridových fázach a zvyšuje sa desorpčný tlak vodíka. Vplyv volfrámu na povahu interakcie vanádu s vodíkom nebol prakticky študovaný. V práci sa zistilo, že pre zliatinu V095W005 klesá priepustnosť vodíka aj so zvýšením teploty. V teplotnom rozsahu od 400 do 500°C zodpovedal maximálny obsah vodíka zloženiu 0,5–0,6 H/V095W005.
Účelom tejto práce bolo študovať interakciu vodíka so zliatinami vanádu s kobaltom, meďou a volfrámom pomocou vysokotlakových techník. Treba tiež poznamenať, že zliatiny vanádu sú sľubným konštrukčným materiálom pre jadrové reaktory. V tomto ohľade majú výsledky štúdia fázových prechodov v takýchto zliatinách pod vplyvom vodíka nepochybne veľký význam pre vývojárov nových konštrukčných materiálov.
EXPERIMENTÁLNA ČASŤ
Vzorky zliatiny boli pripravené z čistých kovov v elektrickej oblúkovej peci v inertnej atmosfére. Po roztavení boli vzorky žíhané vo vákuových kremenných ampulkách pri teplote
teplote 800 °C počas 240 hodín Pred hydrogenáciou sa „guličky“ zliatin rozdelili na kúsky v nákove, aby sa vzorky umiestnili do hydrogenačného reaktora. Syntéza hydridov a štúdium rovnováhy zliatina-vodík sa uskutočňovali pri tlaku vodíka do 250 MPa s použitím zostavy opísanej v práci. Na stanovenie molárnych objemov vodíka počas hydrogenácie bola použitá van der Waalsova rovnica pre reálne plyny. Presnosť zloženia hydridových fáz vytvorených pri vysokom tlaku vodíka bola 0,1 N/IMS. Vzorky hydridov syntetizovaných pri vysokom tlaku boli predbežne pasivované na vzduchu na röntgenovú fotografiu. Na tento účel sa autokláv so vzorkou ochladil na teplotu kvapalného dusíka (77 K) pri vysokom tlaku vodíka a potom sa tlak znížil na atmosférický tlak. Potom sa otvorený autokláv so vzorkou nechal hodinu na vzduchu pri teplote kvapalného dusíka (77 K).
VÝSLEDKY A DISKUSIA
Podľa údajov röntgenovej difrakcie sú získané vzorky jednofázové a majú bcc mriežku. Perióda mriežky počiatočnej zliatiny U095Cu005 podľa XRD údajov bola 0,3021(3) nm. Údaje o vlastnostiach zliatiny sorpcie vodíka a XPA syntetizovaných vysokotlakových a nízkotlakových hydridov sú uvedené v tabuľke.
Interakcia s vodíkom zliatiny V0.94Co0.06.
Prídavok kobaltu k vanádu znížil množstvo reverzibilne uloženého vodíka a znížil jeho maximálny obsah (obr. 1). Ako je možné vidieť na obr. 1 sú pozorované dva segmenty na izotermách desorpcie vodíka. Prvý úsek až do zloženia asi 0,6 N/M pri 20°С je oblasťou tvorby stabilnej hydridovej fázy, ktorá pri daných meracích teplotách výrazne neuvoľňuje vodík. Pri vyšších koncentráciách vodíka
VERBETSKY a ďalší.
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1. N/M
Ryža. Obr. 1. Izotermy desorpcie vodíka v systéme Y0.94Co0.06_H2 pri (1) 20, (2) 50 a (3) 70 °C.
1 - -2 - 3 --4
Ryža. Obr. 2. Izotermy desorpcie vodíka v systéme V0.9W0.1-H2 pri (1) 0, (2) 20, (3) 40 a (4) 60 °C.
pozoruje sa plató - oblasť tvorby vysokotlakovej hydridovej fázy až do zloženia 1,3 N/M. Pri 170 MPa maximálny obsah vodíka vo vysokotlakovej hydridovej fáze zodpovedá zloženiu V0.94Co0.06H14. Hodnoty entalpie a entropie vodíkovej desorpčnej reakcie vypočítané z rovnovážnych tlakov v oblasti plató sú uvedené v tabuľke.
Interakcia s vodíkom zliatiny V0,95Cu0,05.
Počas hydrogenácie vzorky zliatiny sa najprv vytvorila stabilná hydridová fáza s najvyšším obsahom vodíka asi 0,3 N/M. Pri ďalšom zvýšení tlaku na 200 MPa bola pozorovaná nevýznamná absorpcia vodíka a maximálne zloženie hydridu zodpovedalo 0,5 H/M pri 200 MPa a teplote miestnosti.
Interakcia s vodíkovou zliatinou V09W01.
Prídavok volfrámu k vanádu výrazne znižuje množstvo reverzibilne uloženého vodíka (obr. 2). Na zostrojených izotermách možno rozlíšiť dva úseky. Prvý sa pohybuje do zloženia 0,6 N/IMS a zodpovedá tvorbe stabilnej hydridovej fázy, ktorá prakticky nedesorbuje vodík pri izbovej teplote. So zvýšením tlaku vodíka v systéme sa na izoterme objaví druhý úsek so sklonenou plošinou v rozsahu zloženia od asi 0,8 do 1,0 N/M pri teplote miestnosti. S rastúcou teplotou sa oblasť vysokotlakovej hydridovej fázy zužuje, zatiaľ čo oblasť stabilnej hydridovej fázy sa rozširuje. Maximálny obsah vodíka v hydridovej fáze zodpovedá 1,2 N/M pri tlaku 160 MPa a teplote 20 °C. Na základe získaných experimentálnych rovnovážnych tlakov, hodnôt entalpie a
Verbetsky V.N., Mitrochin S.V. - 2005
I. I. Korobov, B. P. Tarasov, V. N. Fokina a E. E. Fokina - 2013
Vanád je v zemskej kôre bežnejší ako Cu, Zr, Pb, ale jeho zlúčeniny sa zriedkavo vyskytujú vo forme veľkých ložísk. Vanád je rozptýlený v rôznych silikátových a sulfidových rudách. Jeho najdôležitejšie minerály patrónka VS 2 – 2,5, sulvanit Cu 3 VS 4, alait V2O3×H2O, vanadinit Pb 5 (VO 4) 3 Cl. Niób a tantal sa takmer vždy nachádzajú spolu, najčastejšie v zložení niobát-tantalátových minerálov zloženia M + 2 E 2 O 6 (M = Fe, Mn). V prípade prevahy tantalu sa minerál M + 2 (TaO 3) 2 tzv. tantalát, s prevahou nióbu kolumbit M (Nb03) 2.
jednoduché látky. Vo forme jednoduchých látok V, Nb a Ta sú sivé žiaruvzdorné kovy s telesne centrovanou kubickou mriežkou. Niektoré z ich konštánt sú uvedené nižšie:
Fyzikálno-chemické vlastnosti vanádu, nióbu a tantalu v podstate závisia od ich čistoty. Napríklad čisté kovy, zatiaľ čo nečistoty (najmä O, H, N a C) značne zhoršujú ťažnosť a zvyšujú tvrdosť kovov.
Za normálnych podmienok sa V a najmä Nb a Ta vyznačujú vysokou chemickou odolnosťou. Vanád sa za studena rozpúšťa len v aqua regia a koncentrovanom HF a pri zahrievaní v HNO 3 a koncentrovanej H 2 SO 4 . Niób a tantal sa rozpúšťajú iba v kyseline fluorovodíkovej a zmesi kyseliny fluorovodíkovej a dusičnej za vzniku aniónových fluórových komplexov zodpovedajúcich ich najvyššiemu oxidačnému stavu:
3Ta 0 + 5HNO3 + 2INF \u003d 3H 2 [Ta +5 F 7] + 5NO + 10H20
Vanád, niób a tantal tiež interagujú počas fúzie s alkáliami v prítomnosti oxidačných činidiel, t.j. za podmienok vedúcich k tvorbe aniónových oxokomplexov zodpovedajúcich ich najvyššiemu oxidačnému stavu:
4E0 + 502 + 12KOH ===== 4K3 [E+504] + 6H20
c topenie
Pri zahrievaní sa kovy oxidujú kyslíkom na E 2 O 5, fluórom na EF 5. Pri vysokých teplotách reagujú aj s chlórom, dusíkom, uhlíkom atď.
Na získanie vanádu, nióbu a tantalu sa ich prírodné zlúčeniny najskôr premenia na oxidy alebo na jednoduché alebo komplexné halogenidy, ktoré sa potom redukujú metalotermickou metódou.
E205 + 5Ca = 5CaO + 2E
K 2 [EF 7] + 5Na \u003d 2KF + 5NaF + E
Tantal sa tiež získava elektrolýzou Ta 2 O 5 v roztavených komplexných fluoridoch K 2 [TaF 7 ].
Vzhľadom na blízke vlastnosti nióbu a tantalu predstavuje ich vzájomné oddelenie značné ťažkosti. Vysoko čisté kovy sa získavajú tepelným rozkladom jodidov. Na technické účely zvyčajne tavené ferovanádium, ferroniobium a ferrotantal.
Hlavným spotrebiteľom vanádu je metalurgia železa. Cenné fyzikálne a chemické vlastnosti V, Nb a Ta umožňujú ich využitie pri vytváraní jadrových reaktorov. Niób a v ešte väčšej miere tantal sú zaujímavé ako konštrukčné materiály pre obzvlášť agresívne médiá v chemickom priemysle.
Zlúčeniny prvkov podskupiny vanádu
Kovové a kovom podobné zlúčeniny. Práškové V, Nb a Ta adsorbujú významné množstvá vodíka, kyslíka a dusíka a vytvárajú intersticiálne tuhé roztoky. V tomto prípade nekovy prechádzajú do atómového stavu a ich elektróny sa podieľajú na výstavbe d- zóny kovového kryštálu. Pri zahrievaní sa zvyšuje rozpustnosť nekovov; zároveň sa mení charakter chemickej väzby a vlastnosti vytvorených zlúčenín. Pri tvorbe oxidov teda postupná oxidácia nióbu (ako aj V a Ta) kyslíkom prebieha cez tieto stupne:
Nb + O ® Nb-O ® Nb 6 O ® Nb 2 O ® NbO ® NbO 2 ® Nb 2 O 5
tuhý roztok
Podľa vlastností Nb 6 O a Nb 2 O sú typické zlúčeniny kovov; NbO (sivá) - zlúčenina rôzneho zloženia (NbO 0,94–1,04) s kovovým leskom a kovovou vodivosťou. Dioxid NbO 2 (čierny) má tiež premenlivé zloženie (NbO 0,19-2,09), ale už je polovodič. A nakoniec, Nb205 má viac-menej konštantné zloženie a nemá elektrickú vodivosť. So zvyšovaním obsahu kyslíka teda postupne klesá podiel kovovej väzby a zvyšuje sa podiel kovalentnej väzby, čo spôsobuje zmenu vlastností oxidov.
Hydridy vanádu a jeho analógy EN- krehké prášky podobné kovu sivej alebo čiernej farby, majú premenlivé zloženie. Hydridy sú chemicky stabilné, neinteragujú s vodou a zriedenými kyselinami.
Majú tiež vysokú odolnosť proti korózii nitridy(EN, Nb 2 N, Ta 2 N), karbidy(ES, E 2 C), boridy(EV, EV 2, E 3 V 4), rad ďalších zlúčenín vanádu a jeho analógov s neaktívnymi nekovmi.
Vanád, niób a tantal medzi sebou as nimi blízkymi kovmi v periodickom systéme (podskupiny železa, titánu a chrómu) tvoria kovové tuhé roztoky. S rastúcimi rozdielmi v elektrónovej štruktúre interagujúcich kovov sa znižuje možnosť tvorby tuhých roztokov a zvyšuje sa možnosť tvorby intermetalických zlúčenín, napríklad typu Co 3 V, Fe 3 V, Ni 3 V, Al 3 V. , atď.
Intermetalické zlúčeniny vanádu a jeho analógov dodávajú zliatinám cenné fyzikálne a chemické vlastnosti. Vanád teda prudko zvyšuje pevnosť, húževnatosť a odolnosť ocele proti opotrebovaniu. Niób dáva oceliam zvýšenú odolnosť proti korózii a tepelnú odolnosť. V tomto smere sa väčšina vyťaženého vanádu a nióbu využíva v metalurgii na výrobu nástrojovej a konštrukčnej ocele.
Veľmi zaujímavé sú zliatiny na báze karbidov, nitridov, boridov a silicidov nióbu a tantalu, ktoré sa vyznačujú mimoriadnou tvrdosťou, chemickou inertnosťou a tepelnou odolnosťou.
Zlúčeniny V (II), Nb (II), Ta (II). Z derivátov, v ktorých prvky vanádovej podskupiny vykazujú oxidačný stav +2, sú zlúčeniny vanádu relatívne stabilnejšie. Koordinačné číslo vanádu (II) je 6, čo zodpovedá oktaedrickej štruktúre jeho komplexov (štrukturálnych jednotiek) v zlúčeninách.
Oxid vanádu (P) VO (UO 0,9 -VO 1,3) má kryštálovú mriežku typu NaCl. Je čiernej farby, má kovový lesk a pomerne vysokú elektrickú vodivosť. Získajte redukciu VO V 2 O 5 v prúde vodíka. VO neinteraguje s vodou, ale ako zásaditá zlúčenina pomerne ľahko reaguje so zriedenými kyselinami:
VO + 2OH3 + + 3H20 \u003d 2+
Ión 2+ fialový. Kryštalické hydráty majú rovnakú farbu, napríklad M+12SO4×VSO4×6H20, VSO4×7H20, VCl2×6H20.
Zlúčeniny V (II) sú silné redukčné činidlá. Fialové roztoky derivátov 2+ sa pomerne ľahko oxidujú na 3+ a ich farba sa zmení na zelenú. V neprítomnosti oxidačných činidiel (napríklad vzdušného kyslíka) roztoky zlúčenín V(II) postupne rozkladajú aj vodu za vývoja vodíka.
Deriváty Nb(II) a Ta(II) patria medzi zlúčeniny klastrového typu.
Zlúčeniny V (III), Nb (III), Ta (III). Koordinačné číslo vanádu (III) je 6. Z hľadiska štruktúry sú zlúčeniny V (III) podobné derivátom rovnakého typu Al (IP). Čierny oxid vanádu (III) V203 má kryštálovú mriežku ako korund a-A1203; jeho zloženie je variabilné VO 1,60-1,80. Z alkalických roztokov zlúčenín V (III) sa uvoľňuje zelený hydroxid V (OH) 3 premenlivého zloženia V 2 O × nH 2 O. Tieto zlúčeniny sú amfotérne, ale s prevahou zásaditých vlastností. Takže V203 a V203 x nH20 sa rozpúšťajú v kyselinách:
V 2 O 3 + 6OH 3 + + 3H 2 O \u003d 2 3+
Výsledné 3+ aquo komplexy a z nich vyrobené kryštalické hydráty VCl3x6H20, VI3x6H20 majú zelenú farbu. Kamenec vanádičný M +1 × 12H 2 O má fialovú farbu, ktorá po rozpustení poskytuje zelené roztoky.
Halogenidy vanádu VHal 3 sú kryštalické látky. Trichlorid VCl 3 má vrstvenú štruktúru. So zodpovedajúcimi zásaditými halogenidmi tvorí VHal 3 halogenid vanadičnany - deriváty iónov 3- a 3-:
3KF + VF 3 \u003d K 3; EXl + 2VCI3 = K3
Deriváty vanádu (III) sú silné redukčné činidlá, v roztokoch sa pomerne ľahko oxidujú vzdušným kyslíkom na deriváty V (IV). Trihalogenidy disproporčné pri zahrievaní:
2VCl3 (t) \u003d VCl2 (t) + VCl4 (g)
Táto reakcia je endotermická a jej výskyt je spôsobený faktorom entropie (vzhľadom na tvorbu prchavého VCl 4).
Deriváty Nb (PI) a Ta (III) sú hlavne zlúčeniny klastrového typu.
Zlúčeniny V (IV), Nb (IV), Ta (IV). Za normálnych podmienok oxidačný stav +4 pre vanád je najcharakteristickejší. Zlúčeniny V (III) sa pomerne ľahko oxidujú na deriváty V (IV) molekulárnym kyslíkom a zlúčeniny V (V) sa redukujú na deriváty V (IV). Najstabilnejšie koordinačné číslo vanádu (IV) je 6 a stabilné sú aj koordinačné čísla 4 a 5.
Z derivátov V (IV) sú známe modré VO 2 (VO 1,8-2,17), hnedé VF 4 a červenohnedé kvapalné VCl 4, ako aj oxohalogenidy typu VOHal 2. Oxid VO vzniká opatrnou redukciou V 2 O 5 vodíkom a VCl 4 oxidáciou vanádu (alebo ferovanádu) chlórom alebo interakciou horúceho V 2 O 5 s CCl 4 .
Oxid má kryštálovú mriežku typu rutilu Ti02. Molekula VCl4 má podobne ako TiCl4 štvorstenný tvar.
V porovnaní s podobnými derivátmi V (II) a V (IP) vykazujú binárne zlúčeniny V (IV) kyslejšie vlastnosti jasnejšie. Vo vode nerozpustný VO2 teda pri zahrievaní pomerne ľahko interaguje s alkáliami. V tomto prípade vznikajú hnedé oxovanadáty (IV), najčastejšie v zložení M 2:
4VO2 + 2KOH \u003d K2 + H20
VO 2 sa ešte ľahšie rozpúšťa v kyselinách. V tomto prípade nevznikajú jednoduché aquokomplexy V 4+, ale akvaderiváty oxovanadil VO 2+, charakterizované svetlomodrou farbou: VO 2 + 2H + + 4H 2 O \u003d 2+
Oxovanadylová skupina VO 2+ je vysoko stabilná, pretože väzba VO je takmer dvojnásobná:
Medziatómová vzdialenosť d VO vo vanadylovej skupine je 0,167 ni, pričom vzdialenosť d V - OH 2 = 0,23 im.
Zoskupenie VO 2+ zostáva nezmenené počas rôznych reakcií; v závislosti od povahy ligandov môže byť súčasťou katiónových alebo aniónových komplexov a neutrálnych molekúl.
Interakcia VHal 4 s bázickými halogenidmi nie je typická, ale pre V (IV) sú veľmi typické deriváty aniónových oxovanadylových komplexov typu K 2, (NH 4) 3 .
Tetrahalogenidy vanádu sa ľahko hydrolyzujú. Takže vo vode sa VCl 4 okamžite zmení na VOCl 2 (vanadyldichlorid):
VCI4 + H20 \u003d VOCI2 + 2HCl
Pre niób a tantal sú známe oxidy EO2, tetrahalogenidy ENal4 a oxodihalogenidy EONal2. Predpokladá sa, že v týchto zlúčeninách sa prejavuje väzba kov-kov, t.j. patria do zhlukov.
Charakteristická tendencia nióbu a tantalu využívať všetky svoje valenčné elektróny pri tvorbe chemickej väzby sa zvyčajne uskutočňuje v dôsledku ich prechodu do najvyššieho oxidačného stavu +5. Pri nízkych stupňoch oxidácie sa táto tendencia uskutočňuje v dôsledku tvorby väzieb M-M.
Zlúčeniny V (V), Nb (V), Ta (V). V sérii V (V) - Nb (V) - Ta (V) sa stabilita zlúčenín zvyšuje. Dokazuje to najmä porovnanie Gibbsových energií tvorby zlúčenín rovnakého typu, napríklad:
Pre vanád (V) sú známe iba oxid V205 a fluorid VF5, zatiaľ čo pre niób (V) a tantal (V) sú známe všetky ostatné halogenidy ENal 5, pre E (V) navyše oxohalogenidy Typ EONal sú charakteristické 3 . Všetky tieto zlúčeniny sú typicky kyslé. Niektoré zodpovedajúce aniónové komplexy sú uvedené nižšie:
Pre V (V) sú najtypickejšie koordinačné čísla 4 a 6 a pre Nb (V) a Ta (V) 6 a 7. Okrem toho existujú zlúčeniny, v ktorých sú koordinačné čísla Nb (V) a Ta ( V) dosiahnuť 8.
oxidyčervený V 2 O 5 (T pl. 670 ° C), biely Nb 2 O 5 (T pl. 1490 ° C) a Ta 2 O 5 (T pl. 1870 ° C) sú žiaruvzdorné kryštalické látky. Štruktúrnou jednotkou E205 je EO6 oktaedrón. (V prípade V 2 O 5 je VO 6 oktaedrón veľmi silne zdeformovaný - takmer trigonálna bipyramída s odstráneným jedným atómom kyslíka navyše.) Oxidy majú vysoké teplo a Gibbsovu energiu tvorby. V tomto prípade sú v dôsledku kompresie lantanoidov hodnoty DH 0f a DGof pre Nb 2 O 5 a Ta 2 O 5 blízke a výrazne sa líšia od hodnôt pre V 2 O 5 .
Oxid vanádičný (V) sa získava tepelným rozkladom NH 4 VO 3:
NH4VO3 \u003d V205 + 2H3N + H20
Je veľmi zle rozpustný vo vode (~0,007 g/l pri 25°C), tvorí kyslý svetložltý roztok; pomerne ľahko rozpustný v zásadách a kyselinách - iba pri dlhodobom zahrievaní. Oxidy Nb (V) a Ta (V) sú chemicky neaktívne, prakticky sa nerozpúšťajú vo vode a kyselinách a reagujú s alkáliami iba pri roztavení:
E205 + 2KOH \u003d 2KEO5 + H20
Oxovanadáty (V), oxoniobáty (V) a oxotantaláty (V) sú kryštalické s komplexným zložením a štruktúrou. Ich rôznorodosť a zložitosť zloženia možno usúdiť z povahy zodpovedajúcich diagramov taviteľnosti (napríklad obr. 2). Zložením najjednoduchšie zlúčeniny typu M +1 EO 3 a M +1 3 EO 4. Oxovanadáty (V) a najmä oxoniobáty (V) a oxotantaláty (V) sú väčšinou polymérne zlúčeniny.
Kyseliny, pôsobiace na roztoky oxovanadátov, spôsobujú polymerizáciu vanadičnanových iónov až po vznik zrazeniny hydratovaného oxidu V 2 O 5 × nH 2 O. Zmena zloženia vanadičnanových iónov je sprevádzaná zmenou farby z takmer bezfarebného VO 4 3- až oranžová V 2 O 5 × nH 2 O.
Pentagalidy Enal 5 majú ostrovčekovú štruktúru, takže sú taviteľné, prchavé, rozpustné v organických rozpúšťadlách a chemicky aktívne. Fluoridy sú bezfarebné, zvyšok halogenidov je farebný.
Kryštály NbF 5 (T pl. 80 ° C, T bp. 235 ° C) a TaF 5 (T pl. 95 ° C, T b. 229 ° C) pozostávajú z tetramérnych molekúl (EF 5) 4 a ESl 5 a EVr 5 (T pl. a T var. asi 200-300 °C) - z molekúl diméru (ENal 5) 2:
VF5 je viskózna kvapalina (T pl. 19,5 °C), štruktúrou podobná SbF5. Keďže ide o kyslé zlúčeniny, pentahalogenidy sa ľahko hydrolyzujú a vytvárajú amorfné zrazeniny hydratovaných oxidov:
2ENal 5 + 5H20 \u003d E205 + 10HHal
Pentafluoridy, ako aj chloridy Nb a Ta, navyše reagujú so zodpovedajúcimi zásaditými halogenidmi za vzniku aniónových komplexov [EF 6 ] - a v prípade Nb (V) a Ta (V) navyše [EF 7 ] 2-, [EF 8] 3- a [ESl 6] -, napríklad:
KF + VF5 = K
2KF + TaF 5 \u003d K 2 [TaF 7]
Oxohalogenidy EONal 3 sú zvyčajne pevné látky, väčšinou prchavé a VOCl 3 je kvapalina (T pl. - 77 o C, T bp. 127 o C).
Molekula VOCl 3 má tvar zdeformovaného štvorstenu s atómom vanádu v strede:
V mriežke NbOCl3 sú dimérne skupiny Nb2C16 spojené pomocou mostíkov Nb-O-Nb, čím sa vytvárajú nekonečné reťazce oktaérov Nb02Cl4.
Oxohalogenidy sa ľahko hydrolyzujú za vzniku hydratovaných oxidov E 2 O 5 × nH 2 O a HHal
2EONal 3 + 3H20 \u003d E205 + 6HNal
a interagujú so zásaditými halogenidmi za vzniku aniónových komplexov zloženia 2- a pre NB (V) a Ta (V) navyše [EOCl 4] -, [EONal 5 I 2-, [EOF 6] 3- ( Нal = F, Сl), napríklad:
2KF + VOF3 = K2
3KF + NbOF 3 \u003d K 3
Pri interakcii s vodnými roztokmi obsahujúcimi KF a HF Nb205 dáva K2 a Ta205 tvorí K2 [TaF 7]:
Nb205 + 4KF + 6HF = 2K2 + 3H20
Ta205 + 4KF + 10HF \u003d 2K2 [TaF7] + 5H20
Jedna z metód separácie nióbu a tantalu je založená na rozdiele v rozpustnosti K2 [TaF7] a K2.
Pre vanád (V) a jeho analógy sú veľmi charakteristické peroxomplexy žltého 3-, modrofialového 3- a bezfarebného 3- a [Ta(O 2) 4 ] 3- typu. Podľa štruktúry [E (O 2) 4] 3- sú dvanásťsten.
Peroxovanadáty, peroxoniobáty a peroxotantaláty vznikajú pôsobením peroxidu vodíka a zodpovedajúcich zlúčenín E(M) v alkalickom prostredí. Napríklad:
V pevnom stave sú tieto zlúčeniny stabilné.Pôsobením kyselín sa peroxovanadáty rozkladajú a peroxoniobany a peroxotantaláty sa premieňajú na zodpovedajúce peroxokyseliny zloženia HEO 4.
Deriváty vanádu (V) v kyslom prostredí vykazujú oxidačné vlastnosti, napríklad oxidujú koncentrovanú kyselinu chlorovodíkovú:
Na prenos nióbu (V) a najmä tantalu (V) do nižších oxidačných stavov sú potrebné silné redukčné činidlá a zahrievanie.
Zlúčeniny vanádu sa používajú v chemickom priemysle ako katalyzátory (výroba kyseliny sírovej), používajú sa aj v sklárskom a inom priemysle.
