Vanadium hydride. Subgroup ng Vanadium
Ang Vanadium ay may body-centered cubic lattice na may period a=3.0282A. Ang Vanadium ay malleable sa dalisay nitong estado at madaling gawin sa pamamagitan ng pressure. Densidad 6.11 g/cm3; t pl 1900°С, t bp 3400°С; tiyak na kapasidad ng init (sa 20-100°C) 0.120 cal/g deg; thermal coefficient ng linear expansion (sa 20-1000°C) 10.6 10-6 deg-1; electrical resistivity sa 20°C 24.8 10-8 ohm m (24.8 10-6 ohm cm); sa ibaba 4.5 K, ang vanadium ay pumasa sa estado ng superconductivity. Mga mekanikal na katangian Mataas na kadalisayan ng vanadium pagkatapos ng pagsusubo: modulus ng elasticity 135.25 n/m 2 (13520 kgf/mm 2), lakas ng makunat 120 mn/m 2 (12 kgf/mm 2), relatibong elongation 17%, Brinell hardness 700 mn / m 2 (70 kgf / mm 2). Ang mga dumi ng gas ay makabuluhang binabawasan ang plasticity ng vanadium at pinatataas ang katigasan at brittleness nito.
Mga katangian ng kemikal Vanadium
Ang Vanadium ay hindi nagbabago sa hangin, ito ay lumalaban sa tubig, mga solusyon ng mga mineral na asing-gamot at alkalis. Ang mga acid ay kumikilos lamang dito sa mga ahente ng pag-oxidizing din. Sa malamig, hindi ito apektado ng dilute na nitric at sulfuric acid. Tila, ang thinnest oxide film ay nabuo sa ibabaw ng metal, na pumipigil sa karagdagang oksihenasyon ng metal. Upang makagawa ng matinding reaksyon ng Vanadium, dapat itong pinainit. Sa 600-700 ° C, ang masinsinang oksihenasyon ng compact metal ay nangyayari, at sa isang pinong hinati na estado, ito ay pumapasok sa mga reaksyon sa isang mas mababang temperatura.
Ang mga sulfide, carbides, nitrides, arsenides, silicides ay maaaring makuha sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnayan ng mga elemento sa panahon ng pag-init. Para sa teknolohiya, ang yellow-bronze nitride VN (tmelt = 2050°C), lumalaban sa tubig at mga acid, at gayundin ang carbide VC na may mataas na tigas (tmelt = 2800°C) ay mahalaga.
Ang Vanadium ay napaka-sensitibo sa mga dumi ng gas (O 2, N 2, H 2), na kapansin-pansing nagbabago sa mga katangian nito, kahit na nasa pinakamaliit na halaga. Samakatuwid, kahit ngayon ay posible na matugunan ang iba't ibang mga punto ng pagkatunaw ng Vanadium sa iba't ibang mga reference na libro. Ang kontaminadong vanadium, depende sa kadalisayan at paraan ng pagkuha ng metal, ay maaaring matunaw sa saklaw mula 1700 hanggang 1900°C. Sa kadalisayan ng 99.8 - 99.9%, ang density nito ay 6.11 g / cm3 sa 20 ° C, ang punto ng pagkatunaw ay 1919 ° C, at ang kumukulo na punto ay 3400 ° C.
Ang metal ay lubos na lumalaban sa parehong organiko at sa karamihan ng mga hindi organikong agresibong kapaligiran. Sa mga tuntunin ng paglaban sa HC1, HBr at malamig na sulfuric acid, ito ay higit na nakahihigit sa titanium at hindi kinakalawang na asero. Hindi ito bumubuo ng mga compound na may mga halogens, maliban sa pinaka-agresibo sa kanila - fluorine. Sa fluorine, gayunpaman, nagbibigay ito ng VF 5 na mga kristal, walang kulay, napakaganda nang hindi nagiging likido sa 111 ° C. Ang kapaligiran ng carbon dioxide ay may mas mahinang epekto sa metal na vanadium kaysa sa mga katapat nito, niobium at tantalum. Ito ay may mataas na pagtutol sa mga nilusaw na metal, kaya maaari itong magamit sa disenyo ng mga nuclear reactor, kung saan ang mga tinunaw na metal ay ginagamit bilang mga coolant. Ang Vanadium ay hindi kinakalawang sa tubig na sariwa o dagat, o sa mga solusyon sa alkali.
Sa mga acid, puro sulfuric at nitric acid, hydrofluoric at ang kanilang mga mixtures ay kumikilos dito.
Ang isang tampok ng Vanadium ay ang mataas na solubility ng hydrogen sa loob nito. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan na ito, nabuo ang mga solidong solusyon at hydride. Ang pinaka-malamang na anyo ng pagkakaroon ng hydride ay mga metal-like compound na may electronic conductivity. Madali silang makapasa sa estado ng superconductivity. Ang vanadium hydride ay maaaring bumuo ng mga solusyon na may ilang solid o likidong metal, kung saan tumataas ang solubility ng hydrogen.
Ang mga vanadium carbide ay may independiyenteng interes, dahil ang kanilang mga katangian ay nagbibigay ng isang materyal na may napakahalagang mga katangian para sa modernong teknolohiya. Ang mga ito ay pambihirang matigas, matigas ang ulo at may magandang electrical conductivity. Ang Vanadium ay may kakayahang kahit na ilipat ang iba pang mga metal mula sa kanilang mga karbida upang mabuo ang mga karbida nito:
3V + Fe3C \u003d V 3 C + 3Fe
Ang isang bilang ng mga compound ng vanadium na may carbon ay kilala:
V 3 C; V2C; VC; V 3 C 2 ; V 4 C 3
Sa karamihan ng mga miyembro ng pangunahing subgroup, ang Vanadium ay nagbibigay ng mga compound na parehong binary (i.e., binubuo lamang ng dalawang elemento.), At mas kumplikadong komposisyon. Ang mga nitride ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng isang metal na pulbos o mga oxide nito na may gas na ammonia:
6V + 2NH 3 = 2V 3 N + 3H 2
V 2 O 2 + 2NH 3 \u003d 2VN + 2H 2 O + H 2
Para sa teknolohiyang semiconductor, ang mga phosphides V 3 P, V 2 P, VP, VP 2 at arsenides V 3 As, VA ay interesado.
Ang mga kumplikadong katangian ng vanadium ay nagpapakita ng kanilang sarili sa pagbuo ng mga kumplikadong compound tulad ng phosphoric vanadic acid H 7 PV 12 O 36 o H 7 [P(V 2 O 6) 6 ].
(54,. (57) MGA PARAAN NG VANADIUM, isama ang allic irradiated prn demetal o.t sa katotohanan na, para sa layunin ng paggamit ng 1 p. imbensyon at kaugnay na (71) Institute of New Chemical Problems ng Academy of Sciences ng USSR ( 56) 1, Mikheeva V.I. Transition metal hydrides. Academy of Sciences of the USSR, I. 1946, p97-99.2, "1. Aveg, Spev. 1961, 83Р 17, pp. 3728-3729.3 Journal of inorganic vol. , semi"zhenin of hydrides of incompounds composition 1 General Order 10312/24 Circulation 471 Subscription VNIIPI ng State Committee of the USSR for Inventions and Discoveries 113035, Moscow, Zh, Raushskaya nab., d, 4/5 Projectnaya, 4 Ang imbensyon nauugnay sa mga pamamaraan para sa paggawa ng vanadium dihydride, na maaaring magamit sa powder metallurgy, pati na rin ang pinagmumulan ng hydrogen at isang katalista para sa hydrogenation ng mga organikong sangkap. May paraan para sa paggawa ng vanadium hydrode sa pamamagitan ng pagbabawas ng vanadium pentoxide na may calcium hydride 1.1. Mayroon ding paraan para sa paghahanda ng vanadium dihydride sa pamamagitan ng paggamot sa vanadium hydride na may komposisyon na CN O na may hydrogen sa ilalim ng presyon ng 70 atm sa temperatura ng silid sa loob ng 6 na oras. maximum. Ang pinakamalapit sa teknikal na kakanyahan at ang nakamit na resulta sa iminungkahing isa ay isang paraan para sa pagkuha ng vanadium dihydride sa pamamagitan ng pagproseso. metal vanadium hydrogen na nabuo sa panahon ng thermal decomposition ng titanium hydride. Ang paggamot sa hydrogen ay isinasagawa sa unang 30 sa temperatura ng silid sa komposisyon; naaayon sa vanadium monohydride, pagkatapos kung saan ang paggamot sa hydrogen ay isinasagawa sa temperatura na -70 hanggang -20 C. Ang presyon ng hydrogen ay 1 atm. Ang tagal ng proseso ay 8-10 araw. Ang resultang produkto ay tumutugma sa vanadium dihydride ng komposisyon ChN, 2 3), ) temperatura at pagbabawas ng tagal nito. Ang layunin ay nakamit sa pamamagitan ng katotohanan na ang paggamot ng metal na vanadium ay isinasagawa sa isang presyon ng 5-30 atm na may hydrogen na nakuha sa pamamagitan ng agnas ng mga intermetallic compound ng komposisyon LaI 1 Hbz o T 1 Ren 2, Kapag ang mga hydride ng intermetallic compound ng komposisyon 50 LaB 1 Hb B o T 1 GeH hydrogen ay inilabas na may kadalisayan ng 99.9999. Ang hydrogen ng kadalisayan na ito ay madaling tumagos sa pamamagitan ng oxide film na matatagpuan sa ibabaw ng metal sa lalim ng sample at nakikipag-ugnayan sa unoxidized metal. Ito ay may malaking diffusion coefficient at mataas na mobility. Ito ay nagpapahintulot sa proseso ng hydrogenation na maisagawa sa isang mataas na rate at sa isang sapat na lalim nang hindi gumagamit ng mababang temperatura na kinakailangan upang mabawasan ang dissociation pressure ng nagreresultang vanadium dihydride. Kapag bumaba ang presyon ng hydrogen sa ibaba 5 atm, tataas ang oras ng hydrogenation. Ang pagtaas ng presyon sa itaas ng 30 atm ay hindi makakaapekto sa bilis ng proseso, ngunit humahantong sa komplikasyon nito. Ang sample ay pumped out para sa 0.5 h sa 250 C. Pagkatapos ng paglamig hanggang 20 C, ang autoclave ay puno ng hydrogen mula sa isang canister na may hydride ng komposisyon La 1 R 1 H n sa isang presyon ng 10 atm. Ang reaksyon ay nagsisimula kaagad at tumatagal ng 1 oras. Ang pagtatapos ng reaksyon ay nakatakda kapag ang pagbaba ng presyon sa autoclave ay tumigil. Bilang resulta ng hydrogenation, ang vanadium dihydride ng komposisyon na CNO ay nakuha, na itinatag batay sa data mula sa X-ray phase, gas volumetric at chemical analysis, EXAMPLE 2. Katulad ng halimbawa 1, mula sa 4 g ng vanadium powder sa 20 ° C at sa ilalim ng hydrogen pressure na 5 atm sa loob ng 1.5 h makakuha ng vanadium hydride composition ChNdr. PRI me R 3. Katulad ng halimbawa 1 mula sa 8 g ng vanadium sa anyo ng isang piraso sa 20 C at sa ilalim ng hydrogen pressure na 30 atm para sa 2 h makatanggap ng vanadium hydride komposisyon ChN. Kaya, ginagawang posible ng imbensyon na gawing simple ang proseso sa pamamagitan ng pag-aalis ng pangangailangan na gumamit ng mababang (minus) na temperatura at bawasan ang tagal nito mula 8-10 araw hanggang 1-2 oras.
Kahilingan
3421538, 13.04.1982
INSTITUTE NG BAGONG CHEMICAL PROBLEM BILANG USSR
SEMENENKO KIRILL NIKOLAEVICH, FOKINA EVELINA ERNESTOVNA, FOKIN VALENTIN NAZAROVICH, TROITSKAYA STELLA LEONIDOVNA, BURNASHEVA VENIANNA VENEDIKTOVICH, VERBETSKY VIKTOR NIKOLAEVICH, MITROKHIN SERGEY VOLADILE
IPC / Mga Tag
Link Code
Paraan para sa pagkuha ng vanadium dihydride
Mga Kaugnay na Patent
Sa sppium oxide ng komposisyon ng vanadium, halimbawa, maaaring gamitin ang chemistry ng vanadium. mataas sa 0%) na may mababang pagkonsumo ng sulfide yes (0.8 l / g U, Oa) nang mas mababa sa 1 mere. Isang hydrated spot na may isang moisture content ng 5 - 20% ay tsaa at ni-load sa isang tube electric furnace. Ang pugon ay nililinis ng sulfur dioxide, pinainit sa 650 C at zatsm ang proseso ay isinasagawa sa loob ng 5 oras sa isang pare-parehong sirko ng sulfurous acgclrcla (ang tiyak na pagkonsumo nito ay 0.8 l / g b 0; calcined) at premixing pyattsok yts vatsal i, ...
Paggawa ng mga blangko para sa pisikal na pagmomodelo ng mga proseso ng paggamot sa presyon sa isang estado ng superplasticity. Ang mga kilalang polymer na ito, tulad ng monodisperse polybutadiene, monodisperse polyisoprene at iba pa, ay isang intermediate na produkto sa paggawa ng artipisyal na goma at may mga katangian na nagbibigay ng kakayahan Tekhred K. Shufrich Proofreader M. SharoshiOrder 270/6 Circulation 986 Signature TsNIIPI ng USSR State Committee for Inventions and Discoveries 13035, Moscow, Zh - 35, Raushskaya sa 6., 4 / Bbranch PPP Patent, Uzhgorod, st. Disenyo, 4 panatilihin ang hugis na ibinigay sa kanila ng "kuwarto" na temperatura. Pagmomodelo sa isang linear ...
Ang equilibrium ng acid-base potential (Pb=7) ng flushing fluid at kontrolin ang pagbabago nito sa proseso ng pagbabarena ng buong wellbore. Sa isang drilling well, ang nilalaman ng potassium sa mga bato ay tinutukoy. Ang pagtukoy sa konsentrasyon ng potassium sa mga drilled na bato ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga core sample o pinagputulan sa labasan mula sa balon sa pamamagitan ng anumang analytical na pamamaraan. Dahil ang potassium ay may radioactive isotope (sa natural na timpla ay naglalaman ito ng 0.0119% ng radioactive isotope Kf) , ang konsentrasyon ng potassium ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagsukat ng gamma activity ng bato (core, sludge 1) dahil sa radiation na ibinubuga sa panahon ng pagkabulok ng radioactive isotope ng potassium. Bilang karagdagan sa mataas na kahusayan, ang spectrometric na paraan para sa pagtukoy...
Haba at Distansya Converter Mass Converter Bulk Food at Food Volume Converter Area Converter Volume at Recipe Units Converter Temperature Converter Pressure, Stress, Young's Modulus Converter Energy at Work Converter Power Converter Force Converter Time Converter Linear Velocity Converter Flat Angle Converter thermal efficiency at fuel efficiency Converter ng mga numero sa iba't ibang sistema ng numero Tagapagpalit ng mga yunit ng pagsukat ng dami ng impormasyon Mga rate ng pera Mga dimensyon ng damit at sapatos ng kababaihan Mga Dimensyon ng damit at sapatos ng lalaki Angular velocity at rotation frequency converter Acceleration converter Angular acceleration converter Density converter Specific volume converter Moment of inertia converter Sandali of force converter Torque converter Specific calorific value converter (ayon sa masa) Energy density at fuel specific calorific value converter (ayon sa volume) Temperature difference converter Coefficient converter Thermal Expansion Coefficient Thermal Resistance Converter Thermal Conductivity Converter Specific Heat Capacity Converter Exposure ng Enerhiya at Radiant Power Converter Heat Flux Density Converter Heat Transfer Coefficient Converter Volume Flow Converter Mass Flow Converter Molar Flow Converter Mass Flux Density Converter Molar Concentration Converter Kinematic Viscosity Converter Surface Tension Converter Permeability Converter Water Vapor Flux Density Converter Sound Level Converter Microphone Sensitivity Converter Sound Pressure Level (SPL) Converter Sound Pressure Level Converter na may Selectable Reference Pressure Brightness Converter Light Intensity Converter Illuminance Converter Computer Graphics Resolution Converter Frequency at wavelength converter Power sa diopters at focal length Distance Diopter Power at Lens Magnification (×) Electric Charge Converter Linear Charge Density Converter Surface Charge Density Converter Volumetric Charge Density Converter Electric Current Converter Linear Current Density Converter Surface Current Density Converter Konverter ng Lakas ng Electric Field Electrostatic Potential at Voltage Converter Converter ng Electrical Resistance Converter Electrical Resistivity Electrical Conductivity Converter Electrical Conductivity Converter Capacitance Inductance Converter Mga Level ng US Wire Gauge Converter sa dBm (dBm o dBm), dBV (dBV), watts, atbp. units Magnetomotive force converter Magnetic field strength converter Magnetic flux converter Magnetic induction converter Radiation. Ionizing Radiation Absorbed Dose Rate Converter Radioactivity. Radioactive Decay Converter Radiation. Exposure Dose Converter Radiation. Absorbed Dose Converter Decimal Prefix Converter Data Transfer Typographic at Image Processing Unit Converter Timber Volume Unit Converter Pagkalkula ng Molar Mass Periodic Table ng Chemical Elements ni D. I. Mendeleev
Formula ng kemikal
Molar mass ng VH, Vanadium(I) Hydride 51.94944 g/mol
Mass fractions ng mga elemento sa compound
Gamit ang Molar Mass Calculator
- Ang mga formula ng kemikal ay dapat ilagay na case sensitive
- Ang mga index ay ipinasok bilang mga regular na numero
- Ang tuldok sa midline (multiplication sign), na ginamit, halimbawa, sa mga formula ng crystalline hydrates, ay pinalitan ng isang regular na tuldok.
- Halimbawa: sa halip na CuSO₄ 5H₂O, ginagamit ng converter ang spelling na CuSO4.5H2O para sa kadalian ng pagpasok.
Kinematic lagkit
Molar mass calculator
nunal
Ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng mga atomo at molekula. Sa kimika, mahalaga na tumpak na sukatin ang masa ng mga sangkap na pumapasok sa isang reaksyon at nagreresulta mula dito. Sa pamamagitan ng kahulugan, ang nunal ay ang SI unit para sa dami ng isang substance. Ang isang nunal ay naglalaman ng eksaktong 6.02214076×10²³ elementarya na particle. Ang halagang ito ay katumbas ng numero sa Avogadro constant N A kapag ipinahayag sa mga yunit ng moles⁻¹ at tinatawag na numero ng Avogadro. Dami ng sangkap (simbolo n) ng isang sistema ay isang sukatan ng bilang ng mga elemento ng istruktura. Ang isang istrukturang elemento ay maaaring isang atom, isang molekula, isang ion, isang elektron, o anumang particle o grupo ng mga particle.
Ang pare-parehong N A ni Avogadro = 6.02214076×10²³ mol⁻¹. Ang numero ni Avogadro ay 6.02214076×10²³.
Sa madaling salita, ang isang nunal ay ang halaga ng isang sangkap na katumbas ng masa sa kabuuan ng mga atomic na masa ng mga atomo at mga molekula ng sangkap, na pinarami ng numero ng Avogadro. Ang nunal ay isa sa pitong pangunahing yunit ng SI system at tinutukoy ng nunal. Dahil ang pangalan ng yunit at ang simbolo nito ay pareho, dapat tandaan na ang simbolo ay hindi tinanggihan, hindi katulad ng pangalan ng yunit, na maaaring tanggihan ayon sa karaniwang mga patakaran ng wikang Ruso. Ang isang nunal ng purong carbon-12 ay katumbas ng eksaktong 12 gramo.
Molar mass
Ang molar mass ay isang pisikal na katangian ng isang substance, na tinukoy bilang ratio ng mass ng substance na iyon sa dami ng substance sa mga moles. Sa madaling salita, ito ay ang masa ng isang nunal ng isang sangkap. Sa sistema ng SI, ang yunit ng molar mass ay kilo/mol (kg/mol). Gayunpaman, nakasanayan na ng mga chemist ang paggamit ng mas maginhawang unit g/mol.
molar mass = g/mol
Molar mass ng mga elemento at compound
Ang mga compound ay mga sangkap na binubuo ng iba't ibang mga atomo na chemically bonded sa isa't isa. Halimbawa, ang mga sumusunod na sangkap, na matatagpuan sa kusina ng sinumang maybahay, ay mga kemikal na compound:
- asin (sodium chloride) NaCl
- asukal (sucrose) C₁₂H₂₂O₁₁
- suka (acetic acid solution) CH₃COOH
Ang molar mass ng mga kemikal na elemento sa gramo bawat mole ay ayon sa bilang na kapareho ng masa ng mga atom ng elemento na ipinahayag sa atomic mass units (o daltons). Ang molar mass ng mga compound ay katumbas ng kabuuan ng mga molar mass ng mga elemento na bumubuo sa compound, na isinasaalang-alang ang bilang ng mga atom sa compound. Halimbawa, ang molar mass ng tubig (H₂O) ay humigit-kumulang 1 × 2 + 16 = 18 g/mol.
Molecular mass
Ang molekular na timbang (ang lumang pangalan ay molekular na timbang) ay ang masa ng isang molekula, na kinakalkula bilang ang kabuuan ng mga masa ng bawat atom na bumubuo sa molekula, na pinarami ng bilang ng mga atomo sa molekulang ito. Ang molekular na timbang ay walang sukat isang pisikal na dami ayon sa bilang na katumbas ng molar mass. Iyon ay, ang molecular weight ay naiiba sa molar mass sa dimensyon. Bagama't ang molecular mass ay isang walang sukat na dami, mayroon pa rin itong halaga na tinatawag na atomic mass unit (amu) o dalton (Da), at tinatayang katumbas ng mass ng isang proton o neutron. Ang atomic mass unit ay numerong katumbas din ng 1 g/mol.
Pagkalkula ng molar mass
Ang molar mass ay kinakalkula tulad ng sumusunod:
- matukoy ang atomic mass ng mga elemento ayon sa periodic table;
- matukoy ang bilang ng mga atomo ng bawat elemento sa compound formula;
- matukoy ang molar mass sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga atomic na masa ng mga elementong kasama sa tambalan, na pinarami ng kanilang bilang.
Halimbawa, kalkulahin natin ang molar mass ng acetic acid
Ito ay binubuo ng:
- dalawang carbon atoms
- apat na hydrogen atoms
- dalawang atomo ng oxygen
- carbon C = 2 × 12.0107 g/mol = 24.0214 g/mol
- hydrogen H = 4 × 1.00794 g/mol = 4.03176 g/mol
- oxygen O = 2 × 15.9994 g/mol = 31.9988 g/mol
- molar mass = 24.0214 + 4.03176 + 31.9988 = 60.05196 g/mol
Iyon lang ang ginagawa ng aming calculator. Maaari mong ipasok ang formula ng acetic acid dito at suriin kung ano ang mangyayari.
Nahihirapan ka bang isalin ang mga yunit ng pagsukat mula sa isang wika patungo sa isa pa? Ang mga kasamahan ay handang tumulong sa iyo. Mag-post ng tanong sa TCTerms at sa loob ng ilang minuto makakatanggap ka ng sagot.
INORGANIC MATERIALS, 2015, Volume 51, No. 8, p. 850-853
UDC 546.112+546.881+546.76
INTERAKSYON NG VANADIUM ALLOYS NA MAY HYDROGEN SA MATAAS NA PRESSURE © V. N. Verbetsky, S. A. Lushnikov, at E. A. Movlaev
Moscow State University M.V. Lomonosov e-mail: [email protected] Natanggap noong Hulyo 2, 2014
Ang pakikipag-ugnayan ng V0.95Cu0 05, V0.94Co006, at V0.9W0.i na mga haluang metal na may hydrogen sa presyon ng hydrogen na hanggang 250 MPa ay napag-aralan. Ang hydrogen absorption at desorption isotherms ay itinayo sa iba't ibang temperatura, at ang mga thermodynamic na parameter ng mga system ay tinutukoy. Ang XRD analysis ng mga sample ng hydride phase na V0 94Co0 06Hi 4 at V0.9W0.1H1.2 na nabuo sa mataas na presyon ay nagpakita na ang mga ito ay binubuo ng isang phase na may face-centered cubic lattice, katulad ng y-phase ng vanadium dihydride. Sa kaso ng isang haluang metal na may tanso, ang maximum na komposisyon ng hydride ay V0.95Cu0 05H05.
DOI: 10.7868/S0002337X15080199
PANIMULA
Ang Vanadium hydride na may mataas na mass content ng hydrogen (3.8%) ay isang promising material para sa hydrogen storage. Gayunpaman, ang mga kondisyon ng hydrogenation ng metal na vanadium at ang mga halaga ng presyon ng dissociation ng vanadium mono- at dihydride ay nililimitahan ang posibilidad ng praktikal na aplikasyon nito. Upang mapabuti ang mga tagapagpahiwatig na ito, ang pakikipag-ugnayan ng hydrogen sa vanadium alloys ay masinsinang pinag-aralan at ang impluwensya ng iba't ibang elemento sa mga katangian ng hydrogen sorption ng vanadium ay pinag-aralan.
Sa isa sa mga unang gawa, kung saan pinag-aralan ang impluwensya ng doping ng vanadium, natagpuan na ang karamihan sa mga elemento ay nagpapataas ng presyon ng balanse ng dissociation ng vanadium dihydride, na may pinakamalakas na impluwensya na ibinibigay ng 81, Ge, ^ Fe, Mo at N1. Sa mga gawa, ang pakikipag-ugnayan ng hydrogen na may vanadium alloys na pinaghalo sa iba pang mga metal (T1, Cr, Mn, Fe, Co, N1, Cu) sa halagang 1, 3 at 6 sa. %. Para sa vanadium alloys na naglalaman ng 1% ng isa pang metal, ang hydrogen absorption at desorption isotherms ay sinusukat sa temperatura na 313 K at isang presyon ng hanggang 4 MPa. Para sa U0.99Co001 haluang metal, pati na rin sa vanadium-hydrogen system, ang pagbuo ng s- at y-hydride phase ay itinatag. Ang lugar ng pagbuo ng dihydride phase ay nasa hanay mula 0.8 N/M hanggang 1.8 N/M, at ang dissociation pressure ay tumataas kumpara sa vanadium. Kapag ang vanadium ay doped na may malaking halaga ng cobalt (3 at 6 at.%), ang karagdagang destabilization ng β-hydride phase ay nangyayari, at ang γ-phase ay hindi na nabuo sa ilalim ng mga kondisyon ng eksperimentong ito. Ayon sa trabaho, ang mga compound na YCo at U3Co ay hindi nakikipag-ugnayan sa hydrogen sa mga presyon hanggang sa 10 MPa.
Para sa isang haluang metal ng vanadium na may tansong U0.99Cu0.01, ang mga katulad na hydride phase ay natukoy din, at ipinakita na ang dissociation pressure ng kaukulang dihydride phase ay halos hindi nagbabago kumpara sa vanadium. Ang pakikipag-ugnayan ng hydrogen sa mga haluang metal na may mataas na nilalaman ng tanso ay hindi pa pinag-aralan. Iniuugnay ng mga may-akda ng gawain ang magnitude ng pagbabago ng presyon sa atomic radius at electronegativity ng mga elemento: ang mga elemento na may maliit na atomic radius o mataas na electronegativity ay nagpapataas ng presyon ng hydrogen desorption mula sa vanadium dihydride.
Ang pag-aaral ng mga katangian ng hydrogen sorption ng vanadium alloys na may chromium, molibdenum at tungsten ay isinagawa sa mga gawa. Ito ay itinatag na sa isang pagtaas sa nilalaman ng chromium sa haluang metal, ang presyon ng hydrogen desorption mula sa vanadium dihydride ay tumataas. Sa gawaing ito, ang paggamit ng mataas na presyon ng hydrogen ay naging posible upang i-synthesize ang mga hydride ng Y1 _ xCrx alloy na may x mula 0.2 hanggang 0.5, na hindi bumubuo ng mga hydride phase sa mababang presyon. Ang pangunahing yugto ng mga produkto ng hydrogenation ng mga sample na Y09Cr01 at Y08Cr02 sa mataas na presyon ng hydrogen ay isang yugto na may istraktura ng fcc, katulad ng vanadium dihydride UN2. Ang high-pressure hydride ng tinatayang komposisyon na Y0.6Cr0.4H10 at Y05Cr05H09 ay may hcp lattice na katulad ng sa CrH chromium hydride.
Pag-aaral sa gawain ng pakikipag-ugnayan ng hydrogen sa mga haluang metal 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.
Mga katangian ng pagsipsip ng hydrogen ng mga haluang metal V0.94Co006 at V0.9W01
Alloy Lattice period of alloy, nm Lattice period of hydride phases, nm Maximum hydrogen content N/M sa 20°C AN, kJ/molH2 AS, JDmol^K
V 0.303 VH0.9 (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)
binary (V08Mo0.2 at V0.75Mo0.25) at ternary (Ti-V-Mo) alloys batay sa vanadium. Ang hydrogen absorption at desorption isotherms ay itinayo sa mga pinag-aralan na sistema at, sa kanilang batayan, ang mga thermodynamic na parameter ng agnas ng mga hydride phase ay natukoy. Ang mga resulta ng XPA ay nagpakita na ang mga stable hydride phase batay sa lahat ng pinag-aralan na mga haluang metal ay may bcc sala-sala, sa kaibahan sa bct na sala-sala ng purong vanadium monohydride. Ang mga hydride phase ng lahat ng compound na nabuo sa mataas na presyon ay may fcc lattice na katulad ng sa vanadium dihydride. Sa pagtaas ng nilalaman ng molibdenum sa parehong binary at ternary na haluang metal, bumababa ang pinakamataas na nilalaman ng hydrogen sa mga phase ng hydride at tumataas ang presyon ng hydrogen desorption. Ang impluwensya ng tungsten sa likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ng vanadium sa hydrogen ay hindi praktikal na pinag-aralan. Natagpuan sa trabaho na para sa V095W005 na haluang metal, ang hydrogen permeability ay bumababa kahit na may pagtaas sa temperatura. Sa hanay ng temperatura mula 400 hanggang 500°C, ang pinakamataas na nilalaman ng hydrogen ay tumutugma sa komposisyon na 0.5–0.6 H/V095W005.
Ang layunin ng gawaing ito ay pag-aralan ang pakikipag-ugnayan ng hydrogen sa mga haluang metal ng vanadium na may kobalt, tanso, at tungsten gamit ang mga diskarteng may mataas na presyon. Dapat ding tandaan na ang vanadium alloys ay isang promising structural material para sa nuclear power reactors. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga resulta ng pag-aaral ng mga phase transition sa naturang mga haluang metal sa ilalim ng impluwensya ng hydrogen ay walang alinlangan na may malaking kahalagahan para sa mga developer ng mga bagong istrukturang materyales.
EKSPERIMENTAL NA BAHAGI
Ang mga sample ng haluang metal ay inihanda mula sa mga purong metal sa isang electric arc furnace sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran. Pagkatapos matunaw, ang mga sample ay na-annealed sa evacuated quartz ampoules sa isang temperatura
temperatura na 800°C sa loob ng 240 h. Bago ang hydrogenation, ang "kuwintas" ng mga haluang metal ay hinati sa mga piraso sa isang anvil upang mailagay ang mga sample sa hydrogenation reactor. Ang synthesis ng hydride at ang pag-aaral ng alloy-hydrogen equilibrium ay isinagawa sa isang hydrogen pressure na hanggang 250 MPa gamit ang setup na inilarawan sa trabaho. Ang van der Waals equation para sa mga tunay na gas ay ginamit upang matukoy ang molar volume ng hydrogen sa panahon ng hydrogenation. Ang katumpakan ng komposisyon ng mga hydride phase na nabuo sa mataas na presyon ng hydrogen ay 0.1 N/IMS. Ang mga sample ng hydride na na-synthesize sa mataas na presyon ay preliminarily passivated sa hangin para sa X-ray photography. Upang gawin ito, ang autoclave na may sample ay pinalamig sa temperatura ng likidong nitrogen (77 K) sa isang mataas na presyon ng hydrogen at pagkatapos ay ang presyon ay nabawasan sa atmospheric pressure. Pagkatapos nito, ang bukas na autoclave na may sample ay pinananatili sa hangin sa loob ng isang oras sa temperatura ng likidong nitrogen (77 K).
RESULTA AT DISKUSYON
Ayon sa data ng X-ray diffraction, ang mga nakuhang sample ay single-phase at may bcc lattice. Ang panahon ng sala-sala ng paunang U0 95Cu0 05 haluang metal, ayon sa data ng XRD, ay 0.3021(3) nm. Ang data sa mga katangian ng hydrogen sorption ng mga haluang metal at XPA ng synthesized na high at low pressure hydride ay ipinakita sa talahanayan.
Pakikipag-ugnayan sa hydrogen ng haluang metal V0.94Co0.06.
Ang pagdaragdag ng kobalt sa vanadium ay nagbawas ng dami ng reversibly stored hydrogen at nabawasan ang maximum na nilalaman nito (Larawan 1). Gaya ng makikita sa fig. 1, dalawang mga segment ay sinusunod sa hydrogen desorption isotherms. Ang unang seksyon hanggang sa isang komposisyon na humigit-kumulang 0.6 N/M sa 20°C ay ang rehiyon ng pagbuo ng isang matatag na yugto ng hydride, na hindi kapansin-pansing naglalabas ng hydrogen sa ibinigay na mga temperatura ng pagsukat. Sa mas mataas na konsentrasyon ng hydrogen
VERBETSKY at iba pa.
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1. N/M
kanin. Fig. 1. Hydrogen desorption isotherms sa Y0.94Co0.06_H2 system sa (1) 20, (2) 50, at (3) 70°C.
1 - -2 - 3 --4
kanin. Fig. 2. Hydrogen desorption isotherms sa V0.9W0.1-H2 system sa (1) 0, (2) 20, (3) 40, at (4) 60°C.
ang isang talampas ay sinusunod - ang rehiyon ng pagbuo ng isang high-pressure hydride phase hanggang sa isang komposisyon na 1.3 N/M. Sa 170 MPa, ang pinakamataas na nilalaman ng hydrogen sa high-pressure hydride phase ay tumutugma sa komposisyon na V0.94Co0.06H14. Ang mga halaga ng enthalpy at entropy ng hydrogen desorption reaction na kinakalkula mula sa equilibrium pressures sa rehiyon ng talampas ay ibinibigay sa talahanayan.
Pakikipag-ugnayan sa hydrogen ng haluang metal V0.95Cu0.05.
Sa panahon ng hydrogenation ng sample ng haluang metal, isang stable hydride phase ang unang nabuo na may pinakamataas na hydrogen content na humigit-kumulang 0.3 N/M. Sa isang karagdagang pagtaas sa presyon sa 200 MPa, ang isang hindi gaanong pagsipsip ng hydrogen ay naobserbahan, at ang maximum na komposisyon ng hydride ay tumutugma sa 0.5 H / M sa 200 MPa at temperatura ng silid.
Pakikipag-ugnayan sa hydrogen alloy V09W01.
Ang pagdaragdag ng tungsten sa vanadium ay makabuluhang binabawasan ang dami ng reversibly stored hydrogen (Larawan 2). Sa mga itinayong isotherms, maaaring makilala ang dalawang seksyon. Ang una ay umaabot hanggang sa isang komposisyon na 0.6 N/IMS at tumutugma sa pagbuo ng isang matatag na bahagi ng hydride, na halos hindi nag-desorb ng hydrogen sa temperatura ng silid. Sa pagtaas ng presyon ng hydrogen sa system, lumilitaw ang pangalawang seksyon sa isotherm na may hilig na talampas sa hanay ng komposisyon mula sa humigit-kumulang 0.8 hanggang 1.0 N/M sa temperatura ng silid. Habang tumataas ang temperatura, lumiliit ang rehiyon ng high-pressure hydride phase, habang lumalawak ang rehiyon ng stable hydride phase. Ang pinakamataas na nilalaman ng hydrogen sa hydride phase ay tumutugma sa 1.2 N/M sa presyon na 160 MPa at temperatura na 20°C. Batay sa nakuha na pang-eksperimentong equilibrium pressures, ang mga halaga ng enthalpy at
Verbetsky V.N., Mitrokhin S.V. - 2005
I. I. Korobov, B. P. Tarasov, V. N. Fokina, at E. E. Fokina - 2013
Ang Vanadium ay mas karaniwan sa crust ng lupa kaysa sa Cu, Zr, Pb, ngunit ang mga compound nito ay bihirang matatagpuan sa anyo ng malalaking deposito. Ang Vanadium ay nakakalat sa iba't ibang silicate at sulfide ores. Ang pinakamahalagang mineral nito patronite VS 2–2.5, sulbanite Cu 3 VS 4, alait V2O3×H2O, vanadinite Pb 5 (VO 4) 3 Cl. Ang Niobium at tantalum ay halos palaging magkasama, kadalasan sa komposisyon ng niobate-tantalate mineral ng komposisyon M + 2 E 2 O 6 (M = Fe, Mn). Sa kaso ng pamamayani ng tantalum, ang mineral M + 2 (TaO 3) 2 ay tinatawag masungit, na may nangingibabaw na niobium columbite M (NbO 3) 2.
mga simpleng sangkap. Sa anyo ng mga simpleng sangkap na V, Nb at Ta ay mga gray na refractory metal na may body-centered cubic lattice. Ang ilan sa kanilang mga constant ay nakalista sa ibaba:
Ang mga katangian ng physicochemical ng vanadium, niobium, at tantalum ay mahalagang nakasalalay sa kanilang kadalisayan. Halimbawa, ang mga purong forging na metal, habang ang mga impurities (lalo na ang O, H, N at C) ay lubhang nakapipinsala sa ductility at nagpapataas ng tigas ng mga metal.
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang V at lalo na ang Nb at Ta ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na paglaban sa kemikal. Ang Vanadium sa malamig ay natutunaw lamang sa aqua regia at puro HF, at kapag pinainit sa HNO 3 at puro H 2 SO 4 . Ang Niobium at tantalum ay natutunaw lamang sa hydrofluoric acid at isang pinaghalong hydrofluoric at nitric acid na may pagbuo ng mga anionic fluorine complex na tumutugma sa kanilang pinakamataas na estado ng oksihenasyon:
3Ta 0 + 5HNO 3 + 2INF \u003d 3H 2 [Ta +5 F 7] + 5NO + 10H 2 O
Ang Vanadium, niobium at tantalum ay nakikipag-ugnayan din sa panahon ng pagsasanib sa alkalis sa pagkakaroon ng mga ahente ng oxidizing, i.e. sa ilalim ng mga kondisyon na nakakatulong sa pagbuo ng mga anionic oxo complex na naaayon sa kanilang pinakamataas na estado ng oksihenasyon:
4E 0 + 5O 2 + 12KOH ===== 4K 3 [E +5 O 4] + 6H 2 O
c natutunaw
Kapag pinainit, ang mga metal ay na-oxidize ng oxygen sa E 2 O 5, ng fluorine sa EF 5. Sa mataas na temperatura, tumutugon din sila sa chlorine, nitrogen, carbon, atbp.
Upang makakuha ng vanadium, niobium at tantalum, ang kanilang mga likas na compound ay unang binago sa mga oxide o sa simple o kumplikadong halides, na pagkatapos ay binabawasan ng metallothermic na pamamaraan.
E 2 O 5 + 5Ca = 5CaO + 2E
K 2 [EF 7] + 5Na \u003d 2KF + 5NaF + E
Ang Tantalum ay nakukuha din sa pamamagitan ng electrolysis ng Ta 2 O 5 sa molten complex fluoride K 2 [TaF 7].
Dahil sa malapit na mga katangian ng niobium at tantalum, ang kanilang paghihiwalay sa isa't isa ay nagpapakita ng malaking paghihirap. Ang mga mataas na purong metal ay nakukuha sa pamamagitan ng thermal decomposition ng iodide. Para sa mga teknikal na layunin, kadalasang tinutunaw ferrovanadium, ferroniobium at ferrotantal.
Ang pangunahing mamimili ng vanadium ay ferrous metalurhiya. Ginagawang posible ng mahahalagang pisikal at kemikal na katangian ng V, Nb at Ta na gamitin ang mga ito sa paglikha ng mga nuclear reactor. Ang Niobium at, sa isang mas malaking lawak, ang tantalum ay interesado bilang mga materyales sa istruktura para sa partikular na agresibong media sa industriya ng kemikal.
Mga compound ng mga elemento ng vanadium subgroup
Metallic at metal-like compound. Ang pulbos na V, Nb, at Ta ay sumisipsip ng malaking halaga ng hydrogen, oxygen, at nitrogen, na bumubuo ng mga interstitial solid na solusyon. Sa kasong ito, ang mga non-metal ay pumasa sa atomic state at ang kanilang mga electron ay lumahok sa pagtatayo d- mga zone ng isang metal na kristal. Kapag pinainit, ang solubility ng mga di-metal ay tumataas; kasabay nito, nagbabago ang likas na katangian ng bono ng kemikal at ang mga katangian ng mga compound. Kaya, sa panahon ng pagbuo ng mga oxide, ang unti-unting oksihenasyon ng niobium (pati na rin ang V at Ta) na may oxygen ay nagpapatuloy sa mga sumusunod na yugto:
Nb + O ® Nb-O ® Nb 6 O ® Nb 2 O ® NbO ® NbO 2 ® Nb 2 O 5
matibay na solusyon
Ayon sa mga katangian ng Nb 6 O at Nb 2 O, tipikal na mga compound ng metal; NbO (gray) - isang tambalan ng variable na komposisyon (NbO 0.94–1.04) na may metal na kinang at metal na kondaktibiti. Ang dioxide NbO 2 (itim) ay mayroon ding variable na komposisyon (NbO 0.19-2.09), ngunit isa nang semiconductor. At, sa wakas, ang Nb 2 O 5 ay may higit pa o hindi gaanong pare-parehong komposisyon at hindi nagtataglay ng elektronikong kondaktibiti. Kaya, habang tumataas ang nilalaman ng oxygen, ang proporsyon ng metal na bono ay unti-unting bumababa at ang proporsyon ng covalent bond ay tumataas, na nagiging sanhi ng pagbabago sa mga katangian ng mga oxide.
Hydride ng vanadium at mga analogue nito EN- malutong na mga pulbos na tulad ng metal na kulay abo o itim, ay may variable na komposisyon. Hydride ay chemically stable, hindi nakikipag-ugnayan sa tubig at dilute acids.
Mayroon din silang mataas na resistensya sa kaagnasan nitride(EN, Nb 2 N, Ta 2 N), karbida(ES, E 2 C), borides(EV, EV 2, E 3 V 4), isang bilang ng iba pang mga compound ng vanadium at mga analogue nito na may mga hindi aktibong non-metal.
Ang vanadium, niobium at tantalum sa kanilang mga sarili at may mga metal na malapit sa kanila sa periodic system (mga subgroup ng iron, titanium at chromium) ay bumubuo ng mga metal na solidong solusyon. Habang tumataas ang mga pagkakaiba-iba sa elektronikong istraktura ng mga nakikipag-ugnay na metal, bumababa ang posibilidad ng pagbuo ng mga solidong solusyon at tumataas ang posibilidad ng pagbuo ng mga intermetallic compound, halimbawa, ng uri ng Co 3 V, Fe 3 V, Ni 3 V, Al 3 V. , atbp.
Ang mga intermetallic compound ng vanadium at ang mga analog nito ay nagbibigay ng mahalagang katangiang pisikal at kemikal sa mga haluang metal. Kaya, ang vanadium ay matalas na pinatataas ang lakas, katigasan at pagsusuot ng resistensya ng bakal. Ang Niobium ay nagbibigay sa mga bakal ng mas mataas na paglaban sa kaagnasan at paglaban sa init. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang karamihan sa nakuha na vanadium at niobium ay ginagamit sa metalurhiya para sa paggawa ng tool at structural steel.
Malaking interes ang mga haluang metal batay sa mga carbides, nitride, boride, at silicides ng niobium at tantalum, na nakikilala sa pamamagitan ng pambihirang tigas, chemical inertness, at heat resistance.
Mga Compound V (II), Nb (II), Ta (II). Sa mga derivatives kung saan ang mga elemento ng vanadium subgroup ay nagpapakita ng isang estado ng oksihenasyon na +2, ang mga compound ng vanadium ay medyo mas matatag. Ang bilang ng koordinasyon ng vanadium (II) ay 6, na tumutugma sa istraktura ng octahedral ng mga complex nito (mga yunit ng istruktura) sa mga compound.
Ang Vanadium oxide (P) VO (UO 0.9 -VO 1.3) ay may kristal na sala-sala ng uri ng NaCl. Ito ay itim sa kulay, may metal na kinang at medyo mataas na electrical conductivity. Kumuha ng pagbawas ng VO V 2 O 5 sa isang stream ng hydrogen. Ang VO ay hindi nakikipag-ugnayan sa tubig, ngunit bilang isang pangunahing tambalan ay madali itong tumutugon sa mga dilute na acid:
VO + 2OH 3 + + 3H 2 O \u003d 2+
Ion 2+ purple. Ang mga crystalline hydrates ay may parehong kulay, halimbawa, M +1 2 SO 4 × VSO 4 × 6H 2 O, VSO 4 × 7H 2 O, VCl 2 × 6H 2 O.
Ang mga compound V (II) ay malakas na mga ahente ng pagbabawas. Ang mga violet na solusyon ng 2+ derivatives ay medyo madaling na-oxidize sa 3+ at ang kanilang kulay ay nagiging berde. Sa kawalan ng mga oxidizing agent (halimbawa, atmospheric oxygen), ang mga solusyon ng V(II) compound ay unti-unting nabubulok kahit na ang tubig na may ebolusyon ng hydrogen.
Ang mga derivatives ng Nb(II) at Ta(II) ay nabibilang sa cluster-type compounds.
Mga Compound V (III), Nb (III), Ta(III). Ang bilang ng koordinasyon ng vanadium (III) ay 6. Sa mga tuntunin ng istraktura, ang mga compound V (III) ay katulad ng parehong uri ng mga derivatives ng Al (IP). Ang black oxide ng vanadium (III) V 2 O 3 ay may kristal na sala-sala tulad ng corundum a-A1 2 O 3; ang komposisyon nito ay variable VO 1.60-1.80. Mula sa mga alkaline na solusyon ng mga compound V (III), ang berdeng hydroxide V (OH) 3 ng variable na komposisyon ay inilabas V 2 O × nH 2 O. Ang mga compound na ito ay amphoteric, ngunit may isang predominance ng mga pangunahing katangian. Kaya, ang V 2 O 3 at V 2 O 3 × nH 2 O ay natunaw sa mga acid:
V 2 O 3 + 6OH 3 + + 3H 2 O \u003d 2 3+
Ang nagreresultang 3+ aquo complexes at ang crystalline hydrates VCl 3 ×6H 2 O, VI 3 ×6H 2 O na ginawa mula sa kanila ay berde ang kulay. Ang Vanadium alum M +1 × 12H 2 O ay may kulay violet, na, kapag natunaw, nagbibigay ng mga berdeng solusyon.
Ang Vanadium trihalides VHal 3 ay mga kristal na sangkap. Ang Trichloride VCl 3 ay may layered na istraktura. Gamit ang kaukulang mga pangunahing halide, ang VHal 3 ay bumubuo ng mga halide vanadates - mga derivatives ng mga ion 3- at 3-:
3KF + VF 3 \u003d K 3; EXl + 2VCl 3 = K 3
Ang mga derivatives ng vanadium (III) ay malakas na pagbabawas ng mga ahente, sa mga solusyon ay madali silang na-oxidized ng atmospheric oxygen sa mga derivatives V (IV). Ang trihalides ay hindi katimbang kapag pinainit:
2VCl 3 (t) \u003d VCl 2 (t) + VCl 4 (g)
Ang reaksyong ito ay endothermic, at ang paglitaw nito ay dahil sa entropy factor (dahil sa pagbuo ng volatile VCl 4).
Ang mga derivatives ng Nb (PI) at Ta (III) ay pangunahing mga cluster-type compound.
Mga Compound V (IV), Nb (IV), Ta (IV). Sa ilalim ng normal na kondisyon, ang estado ng oksihenasyon +4 para sa vanadium ang pinaka-katangian. Ang mga compound V (III) ay madaling na-oxidize sa mga derivatives na V (IV) ng molekular na oxygen, at ang mga compound na V (V) ay nababawasan sa mga derivatives na V (IV). Ang pinaka-matatag na bilang ng koordinasyon ng vanadium (IV) ay 6, at ang mga numero ng koordinasyon na 4 at 5 ay matatag din.
Sa mga derivatives ng V (IV), ang asul na VO 2 (VO 1.8-2.17), kayumanggi VF 4 at pula-kayumanggi likidong VCl 4, pati na rin ang mga oxohalides ng uri ng VOHal 2 ay kilala. Ang VO dioxide ay nabuo sa pamamagitan ng maingat na pagbawas ng V 2 O 5 na may hydrogen, at VCl 4 sa pamamagitan ng oksihenasyon ng vanadium (o ferrovanadium) na may chlorine o sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mainit na V 2 O 5 sa CCl 4 .
Ang dioxide ay may rutile TiO 2 na uri ng kristal na sala-sala. Ang molekula ng VCl 4, tulad ng TiCl 4, ay may hugis na tetrahedral.
Kung ikukumpara sa mga katulad na derivatives na V (II) at V (IP), ang mga binary compound na V (IV) ay nagpapakita ng mga acidic na katangian nang mas malinaw. Kaya, ang hindi malulutas sa tubig na VO 2 ay madaling nakikipag-ugnayan sa alkalis kapag pinainit. Sa kasong ito, ang mga brown oxovanadates (IV) ay nabuo, kadalasan sa komposisyon M 2:
4VO 2 + 2KOH \u003d K 2 + H 2 O
Ang VO 2 ay mas madaling matunaw sa mga acid. Sa kasong ito, hindi simpleng aquocomplexes V 4+ ang nabuo, ngunit aqua derivatives oxovanadil VO 2+, nailalarawan sa isang mapusyaw na asul na kulay: VO 2 + 2H + + 4H 2 O \u003d 2+
Ang oxovanadyl group na VO 2+ ay lubos na matatag, dahil ang VO bond ay malapit sa doble:
Ang interatomic na distansya d VO sa pangkat na vanadyl ay 0.167 ni, habang ang distansya d V - OH 2 = 0.23 im.
Ang pagpapangkat ng VO 2+ ay nananatiling hindi nagbabago sa panahon ng iba't ibang reaksyon; depende sa likas na katangian ng mga ligand, maaari itong maging bahagi ng parehong cationic o anionic complex at neutral na mga molekula.
Ang pakikipag-ugnayan ng VHal 4 sa mga pangunahing halides ay hindi pangkaraniwan, ngunit ang mga derivatives ng anionic oxovanadyl complex ng K 2, (NH 4) 3 na uri ay napaka tipikal para sa V (IV).
Ang vanadium tetrahalides ay madaling na-hydrolyzed. Kaya, sa tubig, ang VCl 4 ay agad na nagiging VOCl 2 (vanadyl dichloride):
VCl 4 + H 2 O \u003d VOCl 2 + 2HCl
Para sa niobium at tantalum, kilala ang EO 2 dioxides, ENal4 tetrahalides, at EONal 2 oxodihalides. Ito ay pinaniniwalaan na sa mga compound na ito ang isang metal-metal bond ay ipinahayag, i.e. nabibilang sila sa mga kumpol.
Ang katangiang tendensya para sa niobium at tantalum na gamitin ang lahat ng valence electron nito sa pagbuo ng isang kemikal na bono ay karaniwang isinasagawa dahil sa kanilang paglipat sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon +5. Sa mababang antas ng oksihenasyon, ang ugali na ito ay isinasagawa dahil sa pagbuo ng mga bono ng M-M.
Mga Compound V (V), Nb (V), Ta (V). Sa seryeng V (V) - Nb (V) - Ta (V), tumataas ang katatagan ng mga compound. Ito, sa partikular, ay napatunayan ng isang paghahambing ng Gibbs energies ng pagbuo ng mga compound ng parehong uri, halimbawa:
Para sa vanadium (V), ang V 2 O 5 oxide at VF 5 fluoride lamang ang kilala, habang para sa niobium (V) at tantalum (V) lahat ng iba pang ENal 5 halides ay kilala, para sa E (V), bilang karagdagan, oxohalides ng Ang uri ng EONal ay katangian 3 . Ang lahat ng mga compound na ito ay karaniwang acidic. Ang ilang mga kaukulang anionic complex ay nakalista sa ibaba:
Para sa V (V), ang pinakakaraniwang mga numero ng koordinasyon ay 4 at 6, at para sa Nb (V) at Ta (V) 6 at 7. Bilang karagdagan, mayroong mga compound kung saan ang mga numero ng koordinasyon ng Nb (V) at Ta ( V) umabot sa 8.
mga oksido pula V 2 O 5 (T pl. 670 ° C), puti Nb 2 O 5 (T pl. 1490 ° C) at Ta 2 O 5 (T pl. 1870 ° C) ay mga refractory crystalline substance. Ang structural unit ng E 2 O 5 ay ang EO 6 octahedron. (Sa kaso ng V 2 O 5, ang VO 6 octahedron ay napakalakas na nabaluktot - halos isang trigonal na bipyramid na may isang karagdagang oxygen atom na inalis.) Ang mga oxide ay may mataas na init at Gibbs energies ng pagbuo. Sa kasong ito, dahil sa lanthanide compression, ang mga halaga ng DH 0 f at DG o f para sa Nb 2 O 5 at Ta 2 O 5 ay malapit at kapansin-pansing naiiba mula sa para sa V 2 O 5 .
Ang vanadium (V) oxide ay nakukuha sa pamamagitan ng thermal decomposition ng NH 4 VO 3:
NH 4 VO 3 \u003d V 2 O 5 + 2H 3 N + H 2 O
Ito ay napakahinang natutunaw sa tubig (~0.007 g/l sa 25°C), bumubuo ng acidic light yellow na solusyon; medyo madaling natutunaw sa alkalis, at sa mga acid - lamang sa matagal na pag-init. Ang mga Oxide Nb (V) at Ta (V) ay hindi aktibo sa kemikal, halos hindi natutunaw sa tubig at mga acid, at tumutugon lamang sa alkali kapag pinagsama:
E 2 O 5 + 2KOH \u003d 2KEO 5 + H 2 O
Ang mga Oxovanadates (V), oxoniobates (V) at oxotantalates (V) ay mala-kristal na may kumplikadong komposisyon at istraktura. Ang kanilang pagkakaiba-iba at pagiging kumplikado ng komposisyon ay maaaring hatulan mula sa likas na katangian ng kaukulang mga diagram ng fusibility (halimbawa, Fig. 2). Ang pinakasimpleng compound ng uri M +1 EO 3 at M +1 3 EO 4 sa komposisyon. Para sa karamihan, ang mga oxovanadates (V) at, sa partikular, ang mga oxoniobates (V) at oxotantalate (V) ay mga polymeric compound.
Ang mga acid, na kumikilos sa mga solusyon ng oxovanadates, ay nagiging sanhi ng polimerisasyon ng mga vanadate ions hanggang sa pagbuo ng isang precipitate ng hydrated oxide V 2 O 5 × nH 2 O. Ang pagbabago sa komposisyon ng mga vanadate ions ay sinamahan ng pagbabago ng kulay mula sa halos walang kulay VO 4 3- hanggang kahel V 2 O 5 × nH 2 O.
Ang Enal 5 pentagalides ay may istraktura ng isla, kaya ang mga ito ay fusible, pabagu-bago ng isip, natutunaw sa mga organikong solvent, at aktibo sa kemikal. Ang mga fluoride ay walang kulay, ang natitirang bahagi ng halides ay may kulay.
Ang mga kristal ng NbF 5 (T pl. 80 ° C, T bp. 235 ° C) at TaF 5 (T pl. 95 ° C, T b. 229 ° C) ay binubuo ng mga tetrameric molecule (EF 5) 4, at ESl 5 at EVr 5 (T pl. at T boil. humigit-kumulang 200-300 ° C) - mula sa dimer molecules (ENal 5) 2:
Ang VF 5 ay isang malapot na likido (T pl. 19.5 ° C), katulad ng istraktura sa SbF 5 . Bilang mga acidic compound, ang pentahalides ay madaling na-hydrolyzed, na bumubuo ng mga amorphous precipitates ng hydrated oxides:
2ENal 5 + 5H 2 O \u003d E 2 O 5 + 10HHal
Ang mga pentafluoride, pati na rin ang Nb at Ta pentachlorides, bilang karagdagan, ay tumutugon sa mga kaukulang pangunahing halides upang bumuo ng mga anionic complex [EF 6 ] - , at sa kaso ng Nb (V) at Ta (V), bilang karagdagan, [EF 7 ] 2-, [EF 8] 3- at [ESl 6] -, halimbawa:
KF + VF 5 = K
2KF + TaF 5 \u003d K 2 [TaF 7]
Ang Oxohalides EONal 3 ay karaniwang mga solid, karamihan ay pabagu-bago, at ang VOCl 3 ay isang likido (T pl. - 77 o C, T bp. 127 o C).
Ang molekula ng VOCl 3 ay may hugis ng isang distorted tetrahedron na may vanadium atom sa gitna:
Sa NbOCl 3 sala-sala, ang mga pangkat ng Nb 2 Cl 6 dimer ay konektado sa pamamagitan ng mga tulay ng Nb-O-Nb, na bumubuo ng walang katapusang mga kadena ng NbO 2 Cl 4 octahedra.
Ang mga oxohalides ay madaling na-hydrolyzed sa pagbuo ng mga hydrated oxides E 2 O 5 ×nH 2 O at HHal
2EONal 3 + 3H 2 O \u003d E 2 O 5 + 6HNal
at nakikipag-ugnayan sa mga pangunahing halides upang bumuo ng mga anionic complex ng komposisyon 2-, at para sa NB (V) at Ta (V), bilang karagdagan, [EOCl 4] -, [EONal 5 I 2-, [EOF 6] 3- ( Нal = F, Сl), halimbawa:
2KF + VOF 3 = K 2
3KF + NbOF 3 \u003d K 3
Kapag nakikipag-ugnayan sa mga may tubig na solusyon na naglalaman ng KF at HF, ang Nb 2 O 5 ay nagbibigay ng K 2, at ang Ta 2 O 5 ay bumubuo ng K 2 [TaF 7]:
Nb 2 O 5 + 4KF + 6HF = 2K 2 + 3H 2 O
Ta 2 O 5 + 4KF + 10HF \u003d 2K 2 [TaF 7] + 5H 2 O
Ang isa sa mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng niobium at tantalum ay batay sa pagkakaiba sa solubility ng K 2 [TaF 7 ] at K 2 .
Para sa vanadium (V) at mga analogue nito, ang mga peroxo complex ng dilaw na 3-, blue-violet 3- at walang kulay na 3- at [Ta(O 2) 4 ] 3- na mga uri ay napaka katangian. Ayon sa istraktura [E (O 2) 4] 3- ay isang dodecahedron.
Ang mga peroxovanadates, peroxoniobates, at peroxotantalates ay nabuo sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrogen peroxide at ang katumbas na E(M) compounds sa isang alkaline na medium. Halimbawa:
Sa solid state, ang mga compound na ito ay stable. Sa ilalim ng pagkilos ng mga acid, ang peroxovanadates ay nabubulok, at ang peroxoniobates at peroxotantalates ay na-convert sa kaukulang peroxo acid ng HEO 4 na komposisyon.
Ang mga derivatives ng vanadium (V) sa isang acidic na kapaligiran ay nagpapakita ng oxidizing properties, halimbawa, sila ay nag-oxidize ng concentrated hydrochloric acid:
Upang ilipat ang niobium (V) at lalo na ang tantalum (V) sa mas mababang mga estado ng oksihenasyon, kinakailangan ang mga mabibigat na ahente ng pagbabawas at pag-init.
Ang mga compound ng vanadium ay ginagamit sa industriya ng kemikal bilang mga katalista (produksyon ng sulfuric acid), at ginagamit din sa salamin at iba pang mga industriya.
