Wodorek wanadu. Podgrupa wanadu
Wanad ma sześcienną siatkę centrowaną na ciele o okresie a = 3,0282A. Wanad jest plastyczny w stanie czystym i można go łatwo obrabiać pod ciśnieniem. Gęstość 6,11 g/cm3; tpl 1900°С, tbp 3400°С; ciepło właściwe (przy 20-100°C) 0,120 cal/g st.; współczynnik rozszerzalności cieplnej (przy 20-1000°C) 10,6 10-6 st.-1; rezystywność elektryczna w 20°C 24,8 10-8 omów m (24,8 10-6 omów cm); poniżej 4,5 K wanad przechodzi w stan nadprzewodnictwa. Właściwości mechaniczne Wanad o wysokiej czystości po wyżarzeniu: moduł sprężystości 135,25 n/m 2 (13520 kgf/mm 2), wytrzymałość na rozciąganie 120 mn/m 2 (12 kgf/mm 2), wydłużenie względne 17%, twardość Brinella 700 mn/m 2 (70 kgf / mm2). Zanieczyszczenia gazowe gwałtownie zmniejszają plastyczność wanadu i zwiększają jego twardość i kruchość.
Właściwości chemiczne Wanad
Wanad nie zmienia się w powietrzu, jest odporny na działanie wody, roztworów soli mineralnych i zasad. Kwasy działają na nią tylko te, które są jednocześnie utleniaczami. Na zimno nie ma na niego wpływu rozcieńczony kwas azotowy i siarkowy. Najwyraźniej na powierzchni metalu tworzy się najcieńsza warstwa tlenku, co zapobiega dalszemu utlenianiu metalu. Aby wanad intensywnie reagował, musi być podgrzany. W temperaturze 600-700°C następuje intensywne utlenianie zwartego metalu, który w stanie drobno rozdrobnionym wchodzi w reakcje w niższej temperaturze.
Siarczki, węgliki, azotki, arsenki, krzemki można otrzymać przez bezpośrednie oddziaływanie pierwiastków podczas ogrzewania. Dla technologii ważny jest azotek żółtobrązowy VN (tmelt = 2050°C), odporny na wodę i kwasy, a także węglik spiekany VC o dużej twardości (tmelt = 2800°C).
Wanad jest bardzo wrażliwy na zanieczyszczenia gazowe (O 2 , N 2 , H 2 ), które radykalnie zmieniają jego właściwości, nawet jeśli występują w najmniejszych ilościach. Dlatego nawet teraz można spotkać różne temperatury topnienia wanadu w różnych podręcznikach. Zanieczyszczony wanad w zależności od czystości i sposobu otrzymywania metalu może topić się w zakresie od 1700 do 1900°C. Przy czystości 99,8 - 99,9% jego gęstość wynosi 6,11 g / cm3 w temperaturze 20 ° C, temperatura topnienia wynosi 1919 ° C, a temperatura wrzenia 3400 ° C.
Metal jest wyjątkowo odporny zarówno w środowiskach organicznych, jak i w większości nieorganicznych agresywnych środowisk. Pod względem odporności na HC1, HBr i zimny kwas siarkowy znacznie przewyższa tytan i stal nierdzewną. Nie tworzy związków z halogenami, z wyjątkiem najbardziej agresywnego z nich - fluoru. Jednak z fluorem daje kryształy VF 5, bezbarwne, wysublimowane bez zamieniania się w ciecz w temperaturze 111°C. Atmosfera dwutlenku węgla ma znacznie słabszy wpływ na metaliczny wanad niż na jego odpowiedniki, niob i tantal. Ma wysoką odporność na stopione metale, dzięki czemu może być stosowany przy projektowaniu reaktorów jądrowych, w których stopione metale są używane jako chłodziwa. Wanad nie rdzewieje ani w wodzie słodkiej, morskiej, ani w roztworach alkalicznych.
Spośród kwasów działają na niego stężone kwasy siarkowy i azotowy, fluorowodorowy i ich mieszaniny.
Cechą wanadu jest wysoka rozpuszczalność w nim wodoru. W wyniku tej interakcji powstają roztwory stałe i wodorki. Najbardziej prawdopodobną formą istnienia wodorków są związki metalopodobne o przewodnictwie elektronowym. Mogą dość łatwo przejść w stan nadprzewodnictwa. Wodorki wanadu mogą tworzyć roztwory z niektórymi stałymi lub ciekłymi metalami, w których wzrasta rozpuszczalność wodoru.
Węgliki wanadu są przedmiotem niezależnego zainteresowania, ponieważ ich właściwości zapewniają materiał o bardzo cennych właściwościach dla nowoczesnej technologii. Są wyjątkowo twarde, ogniotrwałe i mają dobrą przewodność elektryczną. Wanad jest w stanie nawet wypierać inne metale z ich węglików, tworząc węgliki:
3V + Fe3C \u003d V3C + 3Fe
Znanych jest wiele związków wanadu z węglem:
V 3C; V2C; WK; V3C2; V 4 C 3
W przypadku większości członków głównej podgrupy wanad daje związki zarówno binarne (tj. składające się tylko z dwóch pierwiastków), jak i bardziej złożony skład. Azotki powstają w wyniku interakcji proszku metalu lub jego tlenków z gazowym amoniakiem:
6V + 2NH 3 = 2V 3N + 3H 2
V2O2 + 2NH3 \u003d 2VN + 2H2O + H2
W technologii półprzewodnikowej interesujące są fosforki V 3 P, V 2 P, VP, VP 2 i arsenki V 3 As, VA.
Właściwości kompleksujące wanadu przejawiają się w tworzeniu związków kompleksowych, takich jak kwas fosforowo-wanadowy H 7 PV 12 O 36 czy H 7 [P(V 2 O 6) 6 ].
(54, (57) METODY WANADU, obejmują allic napromieniowany prn demetal o.t. z tym, że w celu wykorzystania 1 s. wynalazków i pokrewnych (71) Instytut Nowych Problemów Chemicznych Akademii Nauk ZSRR ( 56) 1, Mikheeva VI. Wodorki metali przejściowych. Akademia Nauk ZSRR, I. 1946, s. 97-99.2, „1. Aveg, Spev. 1961, 83Р 17, s. 3728-3729.3 Journal of inorganic vol. gruntowanie wodorem , semi"zhenin wodorków o składzie 1 General Order 10312/24 Circulation 471 Subskrypcja VNIIPI Państwowego Komitetu ZSRR ds. Wynalazków i Odkryć 113035, Moskwa, Zh, Raushskaya nab., d, 4/5 Projectnaya, 4 Wynalazek dotyczy sposobów wytwarzania diwodorku wanadu, który może być stosowany w metalurgii proszków, a także źródłem wodoru i katalizatorem uwodorniania substancji organicznych.Istnieje sposób otrzymywania wodorku wanadu przez redukcję pięciotlenku wanadu wodorkiem wapnia 1.1.Istnieje również sposób otrzymywania diwodorku wanadu przez obróbkę wodorkiem wanadu ze składem CN O z wodorem pod ciśnieniem 70 atm w temperaturze pokojowej przez maksymalnie 6 h. Najbliższy pod względem technicznym i osiągnięty wynik proponowanemu to metoda otrzymywania diwodorku wanadu przez przetwarzanie. wodór metalowo-wanadowy powstały podczas termicznego rozkładu wodorku tytanu. Obróbkę wodorem prowadzi się najpierw w 30°C w temperaturze pokojowej do kompozycji; odpowiadający monowodorkowi wanadu, po czym przeprowadza się obróbkę wodorem w temperaturze od -70 do -20 C. Ciśnienie wodoru wynosi 1 atm. Czas trwania procesu wynosi 8-10 dni. Otrzymany produkt odpowiada diwodorkowi wanadu o składzie ChN, 2 3), ) temperatura i skrócenie czasu jej trwania Cel osiąga się przez to, że obróbkę metalicznego wanadu prowadzi się pod ciśnieniem 5-30 atm wodorem otrzymanym w wyniku rozkładu związków międzymetalicznych o składzie LaI 1 Hbz lub T 1 Ren 2, Gdy wodorki związków międzymetalicznych o składzie 50 LaB 1 Hb B lub T 1 GeH uwalniają wodór o czystości 99,9999. Wodór o tej czystości jest w stanie łatwo przeniknąć przez warstwę tlenku znajdującą się na powierzchni metalu w głąb próbki i oddziałuje z nieutlenionym metalem. Ma duży współczynnik dyfuzji i wysoką mobilność. Pozwala to na prowadzenie procesu uwodorniania z dużą szybkością i na wystarczającej głębokości bez stosowania niskich temperatur niezbędnych do obniżenia ciśnienia dysocjacji otrzymanego diwodorku wanadu. Gdy ciśnienie wodoru spadnie poniżej 5 atm, czas uwodorniania wzrasta. Wzrost ciśnienia powyżej 30 atm nie wpływa na szybkość procesu, ale prowadzi do jego komplikacji. Próbkę wypompowuje się przez 0,5 h w temperaturze 250 C. Po schłodzeniu do 20 C autoklaw napełnia się wodorem z kanistra z wodorkiem o składzie La 1 R 1 H n do ciśnienia 10 atm. Reakcja rozpoczyna się natychmiast i trwa 1 h. Koniec reakcji ustala się, gdy ustanie spadek ciśnienia w autoklawie. W wyniku uwodornienia otrzymuje się dwuwodorek wanadu o składzie CNO, który określa się na podstawie danych rentgenowskich analiz objętościowych gazów i chemii, PRZYKŁAD 2. Podobnie jak w przykładzie 1, z 4 g proszku wanadu w temp. 20 ° C i pod ciśnieniem wodoru 5 atm przez 1,5 h otrzymaj kompozycję wodorku wanadu ChNdr.PRI me R 3. Podobnie jak w przykładzie 1 z 8 g wanadu w postaci kawałka w temperaturze 20 ° C i pod ciśnieniem wodoru 30 atm przez 2 h otrzymać kompozycję wodorku wanadu ChN. Tym samym wynalazek umożliwia uproszczenie procesu poprzez wyeliminowanie konieczności stosowania niskich (minusowych) temperatur oraz skrócenie czasu jego trwania z 8-10 dni do 1-2 godzin.
Żądanie
3421538, 13.04.1982
INSTYTUT NOWYCH PROBLEMÓW CHEMICZNYCH JAKO ZSRR
SEMENENKO KIRILL NIKOLAEVICH, FOKINA EVELINA ERNESTOVNA, FOKIN WALENTYN NAZAROWICZ, TROITSKAYA STELLA LEONIDOWNA, BURNASHEVA VENIANNA VENEDIKTOVICH, VERBETSKY WIKTOR NIKOLAEVICH, MITROCHIN SERGEY VLADILENOVICH
IPC / Tagi
Kod łącza
Sposób otrzymywania diwodorku wanadu
Powiązane patenty
Do składu tlenku sppium wanadu, na przykład, można zastosować skład chemiczny wanadu.wysoki przy 0%) przy niskim zużyciu siarczku tak (0,8 l/g U, Oa) przez mniej niż 1 mar. zawartość wilgoci 5 - 20% jest herbatą i ładowana do rurowego pieca elektrycznego.Piec jest przedmuchiwany dwutlenkiem siarki, podgrzewany do 650 C i zatsm proces prowadzony jest przez 5 godzin w stałym obiegu kwasu siarkowego (jego specyficzne zużycie wynosi 0,8 l / g b 0; kalcynowany) i wstępne mieszanie pyattsok yts vatsal i, ...
Wytwarzanie półfabrykatów do fizycznego modelowania procesów obróbki ciśnieniowej w stanie nadplastyczności. Te dobrze znane polimery, takie jak monodyspersyjny polibutadien, monodyspersyjny poliizopren i inne, są półproduktem do produkcji sztucznej gumy i mają właściwości, które zapewniają zdolność Tekhred K. Shufrich Korektor M. SharoshiOrder 270/6 Circulation 986 Podpis TsNIIPI of the ZSRR Państwowy Komitet Wynalazków i Odkryć 13035, Moskwa, Zh - 35, Raushskaya w 6., 4 / Bbranch PPP Patent, Użgorod, st. Projekt, 4 zachowują kształt nadany im przez temperaturę „pokojową”. ...
Równowaga potencjału kwasowo-zasadowego (Pb=7) płynu płuczącego i sterowanie jego zmianą w procesie wiercenia całego otworu W otworze wiertniczym oznacza się zawartość potasu w skałach. Określenie stężenia potasu w wierconych skałach można przeprowadzić, badając próbki rdzenia lub zwiercin na wyjściu z odwiertu dowolną metodą analityczną, ponieważ potas jest izotopem promieniotwórczym (w naturalnej mieszaninie zawiera 0,0119% izotopu promieniotwórczego Kf). , stężenie potasu można określić mierząc aktywność gamma skały (rdzeń, osad 1) pod wpływem promieniowania emitowanego podczas rozpadu radioaktywnego izotopu potasu. Oprócz wysokiej wydajności, metoda spektrometryczna do oznaczania...
Przelicznik długości i odległości Przelicznik masy Przelicznik żywności luzem i objętości Przelicznik powierzchni Przelicznik jednostek objętości i receptury Przelicznik temperatury Przelicznik ciśnienia, naprężenia, modułu Younga Przelicznik energii i pracy Przelicznik mocy Przelicznik siły Przelicznik czasu Przelicznik prędkości liniowej Przelicznik kąta płaskiego Przelicznik efektywności cieplnej i zużycia paliwa liczb w różnych systemach liczbowych Przelicznik jednostek miary ilości informacji Kursy walut Wymiary odzieży i obuwia damskiego Wymiary odzieży i obuwia męskiego Przetwornik prędkości kątowej i częstotliwości obrotowej Przelicznik przyspieszenia Przelicznik przyspieszenia kątowego Przelicznik gęstości Przelicznik objętości właściwej Przelicznik momentu bezwładności Moment Przelicznik siły Przelicznik momentu obrotowego Przelicznik właściwej wartości opałowej (masowy) Przelicznik gęstości energii i właściwej wartości opałowej paliwa (objętościowej) Przelicznik różnicy temperatur Przelicznik współczynników Współczynnik rozszerzalności cieplnej Przelicznik oporu cieplnego Przelicznik przewodności cieplnej Przelicznik właściwej pojemności cieplnej Przelicznik ekspozycji na energię i mocy promieniowania Przelicznik gęstości strumienia cieplnego Przelicznik współczynnika przenikania ciepła Przelicznik przepływu objętościowego Przelicznik przepływu masowego Przelicznik strumienia masy Przelicznik gęstości strumienia masy Przelicznik stężenia molowego Przelicznik lepkości kinematycznej Przelicznik napięcia powierzchniowego Pary Konwerter przepuszczalności Konwerter gęstości strumienia pary wodnej Konwerter poziomu dźwięku Konwerter czułości mikrofonu Konwerter poziomu ciśnienia akustycznego (SPL) Konwerter poziomu ciśnienia akustycznego z możliwością wyboru ciśnienia odniesienia Konwerter jasności Konwerter natężenia światła Konwerter natężenia oświetlenia Konwerter grafiki komputerowej Konwerter rozdzielczości Konwerter częstotliwości i długości fali Moc w dioptriach i ogniskowej Odległość Dioptrie Moc i powiększenie soczewki (×) Konwerter ładunku elektrycznego Konwerter gęstości ładunku liniowego Konwerter gęstości ładunku powierzchniowego Konwerter gęstości ładunku powierzchniowego Konwerter gęstości ładunku objętościowego Konwerter gęstości prądu elektrycznego Konwerter liniowej gęstości prądu Konwerter gęstości prądu powierzchniowego Konwerter natężenia pola elektrycznego Konwerter potencjału i napięcia elektrostatycznego Konwerter rezystywności elektrycznej Konwerter rezystywności elektrycznej Konwerter przewodności elektrycznej Konwerter przewodności elektrycznej Konwerter pojemności indukcyjności Konwerter miernika drutu amerykańskiego Poziomy w dBm (dBm lub dBm), dBV (dBV), watach itp. jednostki Przetwornik siły magnetomotorycznej Przetwornik natężenia pola magnetycznego Przetwornik strumienia magnetycznego Przetwornik indukcji magnetycznej Promieniowanie. Konwerter dawki pochłoniętej promieniowania jonizującego Radioaktywność. Promieniowanie konwertera rozpadu radioaktywnego. Promieniowanie konwertera dawek ekspozycji. Konwerter dawek pochłoniętych Konwerter przedrostków dziesiętnych Transfer danych Konwerter jednostek typograficznych i przetwarzania obrazu Konwerter jednostek objętości drewna Obliczanie masy molowej Układ okresowy pierwiastków chemicznych wg D. I. Mendelejewa
Wzór chemiczny
Masa molowa VH, Wodorek wanadu(I). 51.94944 g/mol
Ułamki masowe pierwiastków w związku
Korzystanie z kalkulatora masy molowej
- We wzorach chemicznych należy uwzględniać wielkość liter
- Indeksy są wprowadzane jako zwykłe liczby
- Kropka na linii środkowej (znak mnożenia), stosowana np. we wzorach hydratów krystalicznych, zostaje zastąpiona zwykłą kropką.
- Przykład: zamiast CuSO₄ 5H₂O konwerter używa pisowni CuSO4.5H2O dla ułatwienia wprowadzania.
Lepkość kinematyczna
Kalkulator masy molowej
kret
Wszystkie substancje składają się z atomów i cząsteczek. W chemii ważne jest dokładne odmierzanie masy substancji wchodzących w reakcję i powstających w jej wyniku. Z definicji mol jest jednostką SI określającą ilość substancji. Jeden mol zawiera dokładnie 6,02214076×10²³ cząstek elementarnych. Wartość ta jest liczbowo równa stałej Avogadra N A wyrażonej w jednostkach moli⁻¹ i nazywana jest liczbą Avogadra. Ilość substancji (symbol n) systemu jest miarą liczby elementów konstrukcyjnych. Elementem strukturalnym może być atom, cząsteczka, jon, elektron lub dowolna cząstka lub grupa cząstek.
Stała Avogadra N A = 6,02214076×10²³ mol⁻¹. Liczba Avogadra to 6,02214076×10²³.
Innymi słowy, mol to ilość substancji równa masie sumie mas atomowych atomów i cząsteczek substancji pomnożonej przez liczbę Avogadro. Kret jest jedną z siedmiu podstawowych jednostek układu SI i jest oznaczany przez mol. Ponieważ nazwa jednostki i jej symbol są takie same, należy zauważyć, że symbol nie jest odrzucony, w przeciwieństwie do nazwy jednostki, którą można odrzucić zgodnie ze zwykłymi zasadami języka rosyjskiego. Jeden mol czystego węgla-12 równa się dokładnie 12 gramom.
Masa cząsteczkowa
Masa molowa jest właściwością fizyczną substancji, definiowaną jako stosunek masy tej substancji do ilości tej substancji w molach. Innymi słowy, jest to masa jednego mola substancji. W układzie SI jednostką masy molowej jest kilogram/mol (kg/mol). Jednak chemicy są przyzwyczajeni do używania wygodniejszej jednostki g/mol.
masa molowa = g/mol
Masy molowe pierwiastków i związków
Związki to substancje zbudowane z różnych atomów, które są ze sobą związane chemicznie. Na przykład następujące substancje, które można znaleźć w kuchni każdej gospodyni domowej, to związki chemiczne:
- sól (chlorek sodu) NaCl
- cukier (sacharoza) C₁₂H₂₂O₁₁
- ocet (roztwór kwasu octowego) CH₃COOH
Masa molowa pierwiastków chemicznych w gramach na mol jest liczbowo taka sama jak masa atomów pierwiastka wyrażona w atomowych jednostkach masy (lub daltonach). Masa molowa związków jest równa sumie mas molowych pierwiastków tworzących związek, biorąc pod uwagę liczbę atomów w związku. Na przykład masa molowa wody (H₂O) wynosi około 1 × 2 + 16 = 18 g/mol.
Masa cząsteczkowa
Masa cząsteczkowa (stara nazwa to masa cząsteczkowa) to masa cząsteczki, obliczana jako suma mas każdego atomu tworzącego cząsteczkę, pomnożona przez liczbę atomów w tej cząsteczce. Masa cząsteczkowa jest bezwymiarowy wielkość fizyczna liczbowo równa masie molowej. Oznacza to, że masa cząsteczkowa różni się wymiarem od masy molowej. Chociaż masa cząsteczkowa jest wielkością bezwymiarową, nadal ma wartość zwaną jednostką masy atomowej (amu) lub daltonem (Da) i jest w przybliżeniu równa masie jednego protonu lub neutronu. Jednostka masy atomowej jest również liczbowo równa 1 g/mol.
Obliczanie masy molowej
Masę molową oblicza się w następujący sposób:
- wyznaczać masy atomowe pierwiastków na podstawie układu okresowego pierwiastków;
- określić liczbę atomów każdego pierwiastka we wzorze związku;
- wyznaczyć masę molową, dodając masy atomowe pierwiastków wchodzących w skład związku pomnożone przez ich liczbę.
Na przykład obliczmy masę molową kwasu octowego
Składa się ona z:
- dwa atomy węgla
- cztery atomy wodoru
- dwa atomy tlenu
- węgiel C = 2 × 12,0107 g/mol = 24,0214 g/mol
- wodór H = 4 × 1,00794 g/mol = 4,03176 g/mol
- tlen O = 2 × 15,9994 g/mol = 31,9988 g/mol
- masa molowa = 24,0214 + 4,03176 + 31,9988 = 60,05196 g/mol
Nasz kalkulator właśnie to robi. Możesz wpisać do niego wzór kwasu octowego i sprawdzić, co się stanie.
Czy trudno ci przetłumaczyć jednostki miary z jednego języka na inny? Koledzy są gotowi Ci pomóc. Zadaj pytanie w TCTerms a w ciągu kilku minut otrzymasz odpowiedź.
MATERIAŁY NIEORGANICZNE, 2015, tom 51, nr 8, s. 850-853
UKD 546.112+546.881+546.76
WSPÓŁDZIAŁANIE STOPÓW WANADU Z WODOREM POD WYSOKIM CIŚNIENIEM © V. N. Verbetsky, S. A. Lushnikov i E. A. Movlaev
Uniwersytet Państwowy w Moskwie MV E-mail Łomonosowa: [e-mail chroniony] Otrzymano 2 lipca 2014 r
Badano oddziaływanie stopów V0.95Cu0 05, V0.94Co006, V0.9W0.i z wodorem przy ciśnieniu wodoru do 250 MPa. Konstruowane są izotermy absorpcji i desorpcji wodoru w różnych temperaturach oraz wyznaczane są parametry termodynamiczne układów. Analiza XRD próbek faz wodorkowych V0 94Co0 06Hi 4 i V0.9W0.1H1.2 utworzonych pod wysokim ciśnieniem wykazała, że składają się one z fazy o siatce sześciennej centrowanej na powierzchni, podobnej do fazy y diwodorku wanadu. W przypadku stopu z miedzią maksymalny skład wodorku wynosi V0,95Cu0 · 05H05.
DOI: 10.7868/S0002337X15080199
WPROWADZANIE
Wodorek wanadu o dużej zawartości masowej wodoru (3,8%) jest obiecującym materiałem do magazynowania wodoru. Jednak warunki uwodornienia metalicznego wanadu oraz wartości ciśnienia dysocjacji mono- i diwodorku wanadu ograniczają możliwość jego praktycznego zastosowania. W celu poprawy tych wskaźników intensywnie bada się oddziaływanie wodoru ze stopami wanadu oraz bada się wpływ różnych pierwiastków na właściwości sorpcji wodoru wanadu.
W jednej z pierwszych prac, w której badano wpływ domieszkowania wanadu, stwierdzono, że większość pierwiastków zwiększa równowagowe ciśnienie dysocjacji diwodorku wanadu, przy czym najsilniejszy wpływ wywierają 81, Ge, ^ Fe, Mo i N1. W pracach przeprowadzono interakcję wodoru ze stopami wanadu stopowymi z innymi metalami (T1, Cr, Mn, Fe, Co, N1, Cu) w ilości 1, 3 i 6 at. %. Dla stopów wanadu zawierających 1% innego metalu zmierzono izotermy absorpcji i desorpcji wodoru w temperaturze 313 K i ciśnieniu do 4 MPa. Dla stopu U0.99Co001, jak również w układzie wanad-wodór, ustalono powstawanie faz s- i y-wodorkowych. Obszar powstawania fazy diwodorkowej mieści się w zakresie od 0,8 N/M do 1,8 N/M, a ciśnienie dysocjacji wzrasta w porównaniu z wanadem. Gdy wanad jest domieszkowany dużą ilością kobaltu (3 i 6 at.%), następuje dalsza destabilizacja fazy β-wodorkowej i faza γ nie jest już tworzona w warunkach tego doświadczenia. Według prac związki YCo i U3Co nie wchodzą w interakcje z wodorem pod ciśnieniem do 10 MPa.
Dla stopu wanadu z miedzią U0.99Cu0.01 wyznaczono również podobne fazy wodorkowe i wykazano, że ciśnienie dysocjacji odpowiedniej fazy diwodorkowej praktycznie nie zmienia się w porównaniu z wanadem. Nie badano interakcji wodoru ze stopami o wysokiej zawartości miedzi. Autorzy pracy wiążą wielkość zmiany ciśnienia z promieniem atomowym i elektroujemnością pierwiastków: pierwiastki o małym promieniu atomowym lub dużej elektroujemności zwiększają ciśnienie desorpcji wodoru z diwodorku wanadu.
W pracach prowadzono badania właściwości sorpcyjnych wodoru stopów wanadu z chromem, molibdenem i wolframem. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości chromu w stopie wzrasta ciśnienie desorpcji wodoru z diwodorku wanadu. W niniejszej pracy zastosowanie wysokiego ciśnienia wodoru umożliwiło syntezę wodorków stopów Y1_xCrx o x od 0,2 do 0,5, które nie tworzą faz wodorkowych pod niskim ciśnieniem. Główną fazą produktów uwodornienia próbek Y09Cr01 i Y08Cr02 pod wysokim ciśnieniem wodoru jest faza o strukturze fcc zbliżonej do diwodorku wanadu UN2. Wysokociśnieniowe wodorki o przybliżonym składzie Y0,6Cr0,4H10 i Y05Cr05H09 mają sieć hcp podobną do sieci wodorku chromu CrH.
Badanie w pracy interakcji wodoru ze stopami Y1-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.
Własności absorpcyjne wodoru stopów V0.94Co006 i V0.9W01
Stop Okres sieciowy stopu, nm Okres sieciowy faz wodorkowych, nm Maksymalna zawartość wodoru N/M w 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)
dwuskładnikowe (V08Mo0.2 i V0.75Mo0.25) i trójskładnikowe (Ti-V-Mo) stopy na bazie wanadu. W badanych układach skonstruowano izotermy absorpcji i desorpcji wodoru i na ich podstawie wyznaczono parametry termodynamiczne rozkładu faz wodorkowych. Wyniki XPA wykazały, że stabilne fazy wodorkowe oparte na wszystkich badanych stopach mają sieć bcc, w przeciwieństwie do sieci bct czystego monowodorku wanadu. Fazy wodorkowe wszystkich związków utworzonych pod wysokim ciśnieniem mają siatkę fcc podobną do diwodorku wanadu. Wraz ze wzrostem zawartości molibdenu zarówno w stopach dwu-, jak i trójskładnikowych, maksymalna zawartość wodoru w fazach wodorkowych maleje, a ciśnienie desorpcji wodoru rośnie. Wpływ wolframu na charakter interakcji wanadu z wodorem nie został praktycznie zbadany. W pracy stwierdzono, że dla stopu V095W005 przepuszczalność wodoru maleje nawet wraz ze wzrostem temperatury. W zakresie temperatur od 400 do 500°C maksymalna zawartość wodoru odpowiadała składowi 0,5–0,6 H/V095W005.
Celem pracy było zbadanie interakcji wodoru ze stopami wanadu z kobaltem, miedzią i wolframem przy użyciu technik wysokociśnieniowych. Należy również zauważyć, że stopy wanadu są obiecującym materiałem konstrukcyjnym dla reaktorów jądrowych. W związku z tym wyniki badań przemian fazowych w takich stopach pod wpływem wodoru mają niewątpliwie ogromne znaczenie dla twórców nowych materiałów konstrukcyjnych.
CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA
Próbki stopów przygotowano z czystych metali w elektrycznym piecu łukowym w atmosferze obojętnej. Po stopieniu próbki wyżarzano w próżniowych ampułkach kwarcowych w temp
temperaturze 800°C przez 240 h. Przed uwodornieniem „perełki” stopów rozłupywano na kawałki w kowadle w celu umieszczenia próbek w reaktorze uwodorniania. Syntezę wodorków i badanie równowagi stop-wodór przeprowadzono przy ciśnieniu wodoru do 250 MPa, stosując układ opisany w pracy. Równanie van der Waalsa dla gazów rzeczywistych wykorzystano do wyznaczenia objętości molowych wodoru podczas uwodorniania. Dokładność składu faz wodorkowych utworzonych pod wysokim ciśnieniem wodoru wynosiła 0,1 N/IMS. Próbki wodorków zsyntetyzowanych pod wysokim ciśnieniem poddano wstępnej pasywacji w powietrzu do fotografii rentgenowskiej. W tym celu autoklaw z próbką ochłodzono do temperatury ciekłego azotu (77 K) przy wysokim ciśnieniu wodoru, a następnie obniżono ciśnienie do ciśnienia atmosferycznego. Następnie otwarty autoklaw z próbką utrzymywano przez godzinę w powietrzu w temperaturze ciekłego azotu (77 K).
WYNIKI I DYSKUSJA
Według danych dyfrakcji rentgenowskiej otrzymane próbki są jednofazowe i mają siatkę bcc. Okres sieci początkowego stopu U0 95Cu0 05, według danych XRD, wynosił 0,3021(3) nm. Dane dotyczące właściwości sorpcyjnych wodoru stopów oraz XPA zsyntetyzowanych wodorków wysoko i niskociśnieniowych przedstawiono w tabeli.
Oddziaływanie z wodorem stopu V0.94Co0.06.
Dodatek kobaltu do wanadu zmniejszał ilość odwracalnie zmagazynowanego wodoru i zmniejszał jego maksymalną zawartość (rys. 1). Jak widać z rys. 1, na izotermach desorpcji wodoru obserwuje się dwa segmenty. Pierwszy odcinek do składu około 0,6 N/M w temperaturze 20°С to obszar tworzenia stabilnej fazy wodorkowej, która nie wydziela zauważalnie wodoru w podanych temperaturach pomiarowych. Przy wyższych stężeniach wodoru
VERBETSKY i inni.
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1. N/M
Ryż. Rys. 1. Izotermy desorpcji wodoru w układzie Y0.94Co0.06_H2 w (1) 20, (2) 50 i (3) 70°C.
1 - -2 - 3 --4
Ryż. Rys. 2. Izotermy desorpcji wodoru w układzie V0.9W0.1-H2 w (1) 0, (2) 20, (3) 40 i (4) 60°C.
obserwuje się plateau - obszar tworzenia wysokociśnieniowej fazy wodorkowej do składu 1,3 N/M. Przy 170 MPa maksymalna zawartość wodoru w wysokociśnieniowej fazie wodorkowej odpowiada składowi V0,94Co0,06H14. Wartości entalpii i entropii reakcji desorpcji wodoru obliczone z równowagowych ciśnień w obszarze plateau podano w tabeli.
Oddziaływanie z wodorem stopu V0.95Cu0.05.
Podczas uwodornienia próbki stopu najpierw utworzyła się stabilna faza wodorkowa o najwyższej zawartości wodoru około 0,3 N/M. Przy dalszym wzroście ciśnienia do 200 MPa obserwowano znikomą absorpcję wodoru, a maksymalny skład wodorku odpowiadał 0,5 H/M przy 200 MPa i temperaturze pokojowej.
Interakcja ze stopem wodoru V09W01.
Dodatek wolframu do wanadu znacznie zmniejsza ilość magazynowanego odwracalnie wodoru (rys. 2). Na skonstruowanych izotermach można wyróżnić dwa odcinki. Pierwsza mieści się w zakresie do składu 0,6 N/IMS i odpowiada powstawaniu stabilnej fazy wodorkowej, która praktycznie nie desorbuje wodoru w temperaturze pokojowej. Wraz ze wzrostem ciśnienia wodoru w układzie na izotermie pojawia się drugi odcinek z nachylonym plateau w zakresie składu od około 0,8 do 1,0 N/M w temperaturze pokojowej. Wraz ze wzrostem temperatury obszar wysokociśnieniowej fazy wodorkowej zwęża się, podczas gdy obszar stabilnej fazy wodorkowej rozszerza się. Maksymalna zawartość wodoru w fazie wodorkowej odpowiada 1,2 N/M przy ciśnieniu 160 MPa i temperaturze 20°C. Na podstawie uzyskanych eksperymentalnych ciśnień równowagowych wyznaczono wartości entalpii i
Verbetsky V.N., Mitrochin S.V. - 2005
II Korobov, BP Tarasov, VN Fokina i EE Fokina - 2013
Wanad występuje częściej w skorupie ziemskiej niż Cu, Zr, Pb, ale jego związki rzadko występują w postaci dużych złóż. Wanad jest rozproszony w różnych rudach krzemianowych i siarczkowych. Jego najważniejsze minerały patronit Wersety 2–2,5, sulwanit Cu 3 VS 4, dobrze V2O3×H2O, wanadynit Pb 5 (VO 4) 3 Kl. Niob i tantal prawie zawsze występują razem, najczęściej w składzie minerałów niobianowo-tantalanowych o składzie M + 2 E 2 O 6 (M = Fe, Mn). W przypadku przewagi tantalu nazywa się minerał M + 2 (TaO 3) 2 tantalat, z przewagą niobu kolumbit M (NbO3) 2.
proste substancje. W postaci prostych substancji V, Nb i Ta są szarymi ogniotrwałymi metalami z sześcienną siatką skupioną na ciele. Niektóre z ich stałych są wymienione poniżej:
Właściwości fizykochemiczne wanadu, niobu i tantalu zależą zasadniczo od ich czystości. Na przykład czyste kucie metali, podczas gdy zanieczyszczenia (zwłaszcza O, H, N i C) znacznie pogarszają plastyczność i zwiększają twardość metali.
W normalnych warunkach V, a zwłaszcza Nb i Ta odznaczają się wysoką odpornością chemiczną. Wanad na zimno rozpuszcza się tylko w wodzie królewskiej i stężonym HF, a po podgrzaniu w HNO 3 i stężonym H 2 SO 4 . Niob i tantal rozpuszczają się tylko w kwasie fluorowodorowym i mieszaninie kwasu fluorowodorowego i azotowego, tworząc anionowe kompleksy fluoru odpowiadające ich najwyższemu stopniowi utlenienia:
3Ta 0 + 5HNO 3 + 2INF \u003d 3H 2 [Ta +5 F 7] + 5NO + 10H 2 O
Wanad, niob i tantal oddziałują również podczas fuzji z alkaliami w obecności czynników utleniających, czyli w warunkach sprzyjających powstawaniu anionowych kompleksów okso odpowiadających ich najwyższemu stopniowi utlenienia:
4E 0 + 5O 2 + 12KOH ===== 4K 3 [E +5 O 4] + 6H 2 O
c topnienie
Po podgrzaniu metale są utleniane przez tlen do E 2 O 5, przez fluor do EF 5. W wysokich temperaturach reagują również z chlorem, azotem, węglem itp.
Aby otrzymać wanad, niob i tantal, ich naturalne związki są najpierw przekształcane w tlenki lub w proste lub złożone halogenki, które następnie są redukowane metodą metalotermiczną.
E2O5 + 5Ca = 5CaO + 2E
K 2 [EF 7] + 5Na \u003d 2KF + 5NaF + E
Tantal otrzymuje się również przez elektrolizę Ta 2 O 5 w stopionych złożonych fluorkach K 2 [TaF 7 ].
Ze względu na bliskie właściwości niobu i tantalu ich oddzielenie od siebie nastręcza znaczne trudności. Metale o wysokiej czystości uzyskuje się przez termiczny rozkład jodków. Do celów technicznych zwykle przetapiany żelazowanad, żelazoob oraz ferrotantal.
Głównym konsumentem wanadu jest metalurgia żelaza. Cenne właściwości fizyczne i chemiczne V, Nb i Ta umożliwiają wykorzystanie ich do budowy reaktorów jądrowych. Niob iw jeszcze większym stopniu tantal są interesujące jako materiały konstrukcyjne dla szczególnie agresywnych mediów w przemyśle chemicznym.
Związki pierwiastków z podgrupy wanadu
Związki metaliczne i metalopodobne. Sproszkowane V, Nb i Ta adsorbują znaczne ilości wodoru, tlenu i azotu, tworząc śródmiąższowe roztwory stałe. W tym przypadku niemetale przechodzą w stan atomowy, a ich elektrony biorą udział w budowie d- strefy kryształu metalu. Po podgrzaniu zwiększa się rozpuszczalność niemetali; jednocześnie zmienia się charakter wiązania chemicznego i właściwości tworzonych związków. Tak więc podczas tworzenia tlenków stopniowe utlenianie niobu (a także V i Ta) tlenem przebiega przez następujące etapy:
Nb + O ® Nb-O ® Nb 6 O ® Nb 2 O ® NbO ® NbO 2 ® Nb 2 O 5
stałe rozwiązanie
Zgodnie z właściwościami Nb 6 O i Nb 2 O, typowe związki metali; NbO (szary) - związek o zmiennym składzie (NbO 0,94–1,04) o metalicznym połysku i metalicznym przewodnictwie. Dwutlenek NbO 2 (czarny) również ma zmienny skład (NbO 0,19-2,09), ale już jest półprzewodnikiem. I wreszcie Nb 2 O 5 ma mniej więcej stały skład i nie ma przewodnictwa elektronowego. Tak więc, wraz ze wzrostem zawartości tlenu udział wiązania metalicznego stopniowo maleje, a zwiększa się udział wiązania kowalencyjnego, co powoduje zmianę właściwości tlenków.
Wodorki wanadu i jego analogi EN- kruche metalopodobne proszki koloru szarego lub czarnego, mają zmienny skład. Wodorki są stabilne chemicznie, nie wchodzą w interakcje z wodą i rozcieńczonymi kwasami.
Charakteryzują się również wysoką odpornością na korozję azotki(EN, Nb 2 N, Ta 2 N), węgliki(ES, E 2 C), borki(EV, EV 2, E 3 V 4), szereg innych związków wanadu i jego analogów z nieaktywnymi niemetalami.
Wanad, niob i tantal między sobą oraz z bliskimi im metalami w układzie okresowym (podgrupy żelaza, tytanu i chromu) tworzą metaliczne roztwory stałe. Wraz ze wzrostem różnic w budowie elektronowej oddziałujących metali maleje możliwość tworzenia roztworów stałych, a wzrasta możliwość tworzenia związków międzymetalicznych np. typu Co 3 V, Fe 3 V, Ni 3 V, Al 3 V itp.
Międzymetaliczne związki wanadu i jego analogów nadają stopom cenne właściwości fizyczne i chemiczne. Tak więc wanad gwałtownie zwiększa wytrzymałość, wytrzymałość i odporność na zużycie stali. Niob nadaje stali zwiększoną odporność na korozję i odporność na ciepło. W związku z tym większość wydobywanego wanadu i niobu wykorzystywana jest w metalurgii do produkcji stali narzędziowej i konstrukcyjnej.
Dużym zainteresowaniem cieszą się stopy na bazie węglików, azotków, borków i krzemków niobu i tantalu, które wyróżniają się wyjątkową twardością, obojętnością chemiczną i żaroodpornością.
Związki V (II), Nb (II), Ta (II). Spośród pochodnych, w których pierwiastki z podgrupy wanadu wykazują stopień utlenienia +2, związki wanadu są stosunkowo bardziej stabilne. Liczba koordynacyjna wanadu (II) wynosi 6, co odpowiada oktaedrycznej strukturze jego kompleksów (jednostek strukturalnych) w związkach.
Tlenek wanadu (P) VO (UO 0,9 -VO 1,3) ma sieć krystaliczną typu NaCl. Ma kolor czarny, metaliczny połysk i stosunkowo wysoką przewodność elektryczną. Uzyskaj redukcję VO V 2 O 5 w strumieniu wodoru. VO nie wchodzi w interakcje z wodą, ale jako związek zasadowy dość łatwo reaguje z rozcieńczonymi kwasami:
VO + 2OH 3 + + 3H 2O \u003d 2+
Jon 2+ fioletowy. Krystaliczne hydraty mają ten sam kolor, na przykład M +1 2 SO 4 × VSO 4 × 6H 2O, VSO 4 × 7H 2O, VCl 2 × 6H 2O.
Związki V (II) są silnymi środkami redukującymi. Fioletowe roztwory pochodnych 2+ dość łatwo utleniają się do 3+ i ich kolor staje się zielony. W przypadku braku środków utleniających (na przykład tlenu atmosferycznego) roztwory związków V(II) stopniowo rozkładają nawet wodę z wydzielaniem wodoru.
Pochodne Nb(II) i Ta(II) należą do związków klastrowych.
Związki V (III), Nb (III), Ta(III). Liczba koordynacyjna wanadu (III) wynosi 6. Pod względem budowy związki V (III) są podobne do tego samego typu pochodnych Al (IP). Czarny tlenek wanadu (III) V 2 O 3 ma sieć krystaliczną podobną do korundu a-A1 2 O 3; jego skład jest zmienny VO 1,60-1,80. Z alkalicznych roztworów związków V (III) uwalnia się zielony wodorotlenek V (OH) 3 o zmiennym składzie V 2 O × nH 2 O. Związki te są amfoteryczne, ale z przewagą właściwości zasadowych. Tak więc V 2 O 3 i V 2 O 3 × nH 2 O rozpuszczają się w kwasach:
V 2 O 3 + 6OH 3 + + 3H 2 O \u003d 2 3+
Powstałe kompleksy 3+ aquo i wytworzone z nich krystaliczne hydraty VCl 3 × 6H 2 O, VI 3 × 6H 2 O mają kolor zielony. Ałun wanadu M +1 × 12H 2 O ma kolor fioletowy, który po rozpuszczeniu daje zielone roztwory.
Trihalogenki wanadu VHal 3 są substancjami krystalicznymi. Trichloride VCl 3 ma budowę warstwową. Z odpowiednimi halogenkami zasadowymi VHal 3 tworzą wanadany halogenkowe - pochodne jonów 3- i 3-:
3 KF + VF 3 \u003d K 3; EXl + 2VCl 3 = K 3
Pochodne wanadu (III) są silnymi środkami redukującymi, w roztworach dość łatwo ulegają utlenieniu przez tlen atmosferyczny do pochodnych V (IV). Trihalogenki nieproporcjonalne po podgrzaniu:
2VCl 3 (t) \u003d VCl 2 (t) + VCl 4 (g)
Ta reakcja jest endotermiczna, a jej występowanie jest spowodowane czynnikiem entropii (ze względu na powstawanie lotnego VCl 4).
Pochodne Nb (PI) i Ta (III) to głównie związki klastrowe.
Związki V (IV), Nb (IV), Ta (IV). W normalnych warunkach stopień utlenienia +4 dla wanadu jest najbardziej charakterystyczne. Związki V (III) są dość łatwo utleniane do pochodnych V (IV) przez tlen cząsteczkowy, a związki V (V) są redukowane do pochodnych V (IV). Najbardziej stabilna liczba koordynacyjna wanadu (IV) to 6, a liczby koordynacyjne 4 i 5 są również stabilne.
Spośród pochodnych V (IV) znane są niebieskie VO 2 (VO 1,8-2,17), brązowe VF 4 i czerwono-brązowa ciecz VCl 4, a także oksohalogenki typu VOHal 2. Dwutlenek VO powstaje w wyniku starannej redukcji V 2 O 5 wodorem, a VCl 4 w wyniku utlenienia wanadu (lub żelazowanadu) chlorem lub w wyniku oddziaływania gorącego V 2 O 5 z CCl 4 .
Dwutlenek ma rutylową sieć krystaliczną typu TiO2. Cząsteczka VCl 4, podobnie jak TiCl 4 , ma kształt czworościenny.
W porównaniu z podobnymi pochodnymi V (II) i V (IP), związki dwuskładnikowe V (IV) wyraźniej wykazują właściwości kwasowe. Zatem nierozpuszczalny w wodzie VO 2 stosunkowo łatwo oddziałuje z alkaliami po podgrzaniu. W tym przypadku powstają brązowe oksowanadaty (IV), najczęściej o składzie M 2:
4VO 2 + 2KOH \u003d K 2 + H 2 O
VO 2 jeszcze łatwiej rozpuszcza się w kwasach. W tym przypadku nie powstają proste kompleksy wodne V 4+, ale pochodne wodne oksowanadyl VO 2+, charakteryzujący się jasnoniebieskim kolorem: VO 2 + 2H + + 4H 2 O \u003d 2+
Grupa oksowanadylowa VO 2+ jest bardzo stabilna, ponieważ wiązanie VO jest prawie podwójne:
Odległość międzyatomowa d VO w grupie wanadylowej wynosi 0,167 ni, natomiast odległość d V - OH 2 = 0,23 im.
Grupowanie VO 2+ pozostaje niezmienione podczas różnych reakcji; w zależności od charakteru ligandów może być częścią zarówno kompleksów kationowych, jak i anionowych oraz cząsteczek obojętnych.
Oddziaływanie VHal 4 z halogenkami zasadowymi nie jest typowe, ale pochodne anionowych kompleksów oksowanadylu typu K 2, (NH 4) 3 są bardzo typowe dla V (IV).
Tetrahalogenki wanadu łatwo ulegają hydrolizie. Tak więc w wodzie VCl 4 natychmiast zamienia się w VOCl 2 (dichlorek wanadylu):
VCl4 + H2O \u003d VOCl2 + 2HCl
W przypadku niobu i tantalu znane są dwutlenki EO2, tetrahalogenki ENal4 i oksodihalogenki EONal2. Uważa się, że w związkach tych przejawia się wiązanie metal-metal, czyli należą one do klastrów.
Charakterystyczna dla niobu i tantalu tendencja do wykorzystywania wszystkich swoich elektronów walencyjnych do tworzenia wiązania chemicznego wynika zwykle z ich przejścia do najwyższego stopnia utlenienia +5. Przy niskich stopniach utlenienia tendencja ta jest realizowana z powodu tworzenia wiązań M-M.
Związki V (V), Nb (V), Ta (V). W szeregu V (V) - Nb (V) - Ta (V) wzrasta stabilność związków. Świadczy o tym w szczególności porównanie energii Gibbsa tworzenia związków tego samego typu, na przykład:
W przypadku wanadu (V) znane są tylko tlenek V 2 O 5 i fluorek VF 5, podczas gdy w przypadku niobu (V) i tantalu (V) znane są wszystkie inne halogenki ENal 5, w przypadku E (V) dodatkowo oksohalogenki Typ EONal są charakterystyczne 3 . Wszystkie te związki są zazwyczaj kwaśne. Niektóre odpowiednie kompleksy anionowe wymieniono poniżej:
Dla V (V) najbardziej typowe liczby koordynacyjne to 4 i 6, a dla Nb (V) i Ta (V) 6 i 7. Ponadto istnieją związki, w których liczby koordynacyjne Nb (V) i Ta ( V) osiągnąć 8.
tlenki czerwony V 2 O 5 (T pl. 670 ° C), biały Nb 2 O 5 (T pl. 1490 ° C) i Ta 2 O 5 (T pl. 1870 ° C) są ogniotrwałymi substancjami krystalicznymi. Jednostką strukturalną E 2 O 5 jest ośmiościan EO 6. (W przypadku V 2 O 5 ośmiościan VO 6 jest bardzo silnie zniekształcony - prawie bipiramida trygonalna z usuniętym dodatkowym atomem tlenu.) Tlenki mają wysokie ciepło i energie Gibbsa tworzenia. W tym przypadku, ze względu na kompresję lantanowców, wartości DH 0 f i DG o f dla Nb 2 O 5 i Ta 2 O 5 są zbliżone i zauważalnie różnią się od wartości dla V 2 O 5 .
Tlenek wanadu (V) otrzymuje się przez rozkład termiczny NH 4 VO 3:
NH 4 VO 3 \u003d V 2 O 5 + 2H 3 N + H 2 O
Jest bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie (~0,007 g/l przy 25°C), tworzy kwaśny jasnożółty roztwór; dość łatwo rozpuszczalny w zasadach i kwasach - tylko przy dłuższym ogrzewaniu. Tlenki Nb (V) i Ta (V) są chemicznie nieaktywne, praktycznie nie rozpuszczają się w wodzie i kwasach, a z alkaliami reagują dopiero po stopieniu:
E 2 O 5 + 2KOH \u003d 2KEO 5 + H 2 O
Oksowanianiany (V), oksoniobiany (V) i oksotantalany (V) są krystaliczne o złożonym składzie i strukturze. Ich różnorodność i złożoność składu można ocenić na podstawie charakteru odpowiednich diagramów topliwości (na przykład ryc. 2). Najprostsze związki typu M +1 EO 3 i M +1 3 EO 4 w składzie. W przeważającej części oksowanianiany (V), aw szczególności oksoniobiany (V) i oksotalan (V) są związkami polimerycznymi.
Kwasy, działając na roztwory oksowanadanów, powodują polimeryzację jonów wanadanowych aż do powstania osadu uwodnionego tlenku V 2 O 5 × nH 2 O. Zmianie składu jonów wanadanowych towarzyszy zmiana barwy z prawie bezbarwnej VO 4 3- do pomarańczowego V 2 O 5 × nH 2 O.
Pentagalidy Enalu 5 mają strukturę wyspową, dzięki czemu są topliwe, lotne, rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych i aktywne chemicznie. Fluorki są bezbarwne, reszta halogenków jest kolorowa.
Kryształy NbF 5 (T pl. 80 ° C, T wrz. 235 ° C) i TaF 5 (T pl. 95 ° C, T b. 229 ° C) składają się z cząsteczek tetramerycznych (EF 5) 4 i ESl 5 i EVr 5 (T pl. i T wrzenia ok. 200-300°C) - z cząsteczek dimeru (ENal 5) 2:
VF 5 jest lepką cieczą (T pl. 19,5 ° C), podobną strukturą do SbF 5 . Będąc związkami kwasowymi, pentahalogenki łatwo ulegają hydrolizie, tworząc bezpostaciowe osady uwodnionych tlenków:
2ENal 5 + 5H 2 O \u003d E 2 O 5 + 10HHal
Pentafluorki, a także pięciochlorki Nb i Ta dodatkowo reagują z odpowiednimi halogenkami zasadowymi, tworząc kompleksy anionowe [EF 6 ] - , a w przypadku Nb (V) i Ta (V) dodatkowo [EF 7 ] 2-, [EF 8] 3- i [ESl 6] - np.:
KF + VF 5 = K
2KF + TaF 5 \u003d K 2 [TaF 7]
Oksohalogenki EONal 3 są zwykle ciałami stałymi, przeważnie lotnymi, a VOCl 3 jest cieczą (T pl. - 77 o C, T wrz. 127 o C).
Cząsteczka VOCl 3 ma kształt zniekształconego czworościanu z atomem wanadu w środku:
W siatce NbOCl 3 grupy dimeru Nb 2 Cl 6 są połączone mostkami Nb-O-Nb, tworząc nieskończone łańcuchy ośmiościanów NbO 2 Cl 4.
Oksohalogenki łatwo ulegają hydrolizie z utworzeniem uwodnionych tlenków E 2 O 5 × nH 2 O i HHal
2EONal 3 + 3H 2 O \u003d E 2 O 5 + 6HNal
i oddziałują z zasadowymi halogenkami, tworząc anionowe kompleksy o składzie 2-, a dla NB (V) i Ta (V), dodatkowo [EOCl 4] -, [EONal 5 I 2-, [EOF 6] 3- ( Нal = F, Сl), na przykład:
2KF + VOF 3 = K 2
3 KF + NbOF 3 \u003d K 3
Podczas interakcji z wodnymi roztworami zawierającymi KF i HF, Nb 2 O 5 daje K 2, a Ta 2 O 5 tworzy K 2 [TaF 7]:
Nb2O5 + 4KF + 6HF = 2K2 + 3H2O
Ta 2 O 5 + 4KF + 10HF \u003d 2K 2 [TaF 7] + 5H 2O
Jedna z metod rozdzielania niobu i tantalu opiera się na różnicy w rozpuszczalności K 2 [TaF 7 ] i K 2 .
Dla wanadu (V) i jego analogów bardzo charakterystyczne są nadtlenowe kompleksy typu 3-, niebiesko-fioletowego 3- i bezbarwnego 3- i [Ta(O 2) 4 ] 3-. Zgodnie ze strukturą [E (O 2) 4] 3- są dwunastościanem.
Nadtlenku wodoru i odpowiednich związków E(M) w środowisku alkalicznym powstają peroksowanadanian, peroksoniobian i nadtlenotantalan. Na przykład:
W stanie stałym związki te są trwałe, pod wpływem kwasów peroksowanadaty rozkładają się, a peroksoniobiany i peroksotantalany przekształcają się w odpowiednie nadtlenokwasy o składzie HEO 4.
Pochodne wanadu (V) w środowisku kwaśnym wykazują właściwości utleniające, np. utleniają stężony kwas solny:
Aby przenieść niob (V), a zwłaszcza tantal (V), na niższe stopnie utlenienia, wymagane są energiczne środki redukujące i ogrzewanie.
Związki wanadu są stosowane w przemyśle chemicznym jako katalizatory (produkcja kwasu siarkowego), a także są wykorzystywane w przemyśle szklarskim i innych gałęziach przemysłu.
