Лекция (4) (1106714)

Файл №1106714 Лекция (4) (Лекции)Лекция (4) (1106714)2019-04-28СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Элементы 5й группыЛекция 5Подгруппа ванадия3456789101112ScTiVCrMnFeCoNiCuZnYZrNbMoTcRuRhPdAgCdLaHfTaWReOsIrPtAuHgV – ванадий, Nb – ниобий, Ta – танталПодгруппа ванадияVNbTaАт. №234173Эл. Конф.3d34s24d45s14f145d36s2R(ат.), пм134147147I1, эВ6.756.767.55I2, эВ14.7114.3016.20I5, эВ63.350.545.0χ(A-R)1.451.231.33(2),3,4,5(2),(3),(4),5C.O.(3),(4),5Свойства металловVNbTaТ.пл., оС192024702996Т.кип., оС340047605500ΔvH0, кДж/моль458.6696.6753.1d, г/см36.118.5716.65E0(M5+/M0), В–0.25–0.65–0.81Структурный тип α-Feрешетка кубическаяобъемоцентрированнаяХимические свойства V, Nb, Ta1.

Металлы устойчивы к коррозии – покрыты оксиднойпленкой2. Не растворяются в щелочахи кислотах-неокислителях3. V и Nb (но не Ta) растворимы в смеси HNO3 (конц) иHF3Nb + 5HNO3 + 21HF = 3H2[NbF7] + 5NO + 10H2O4. V, Nb, Ta окисляются кислородом при высокойтемпературе (900 – 1000 oC)4M + 5O2 = 2M2O5Химические свойства V, Nb, Ta5. Только V растворим в HF2V + 12HF = 2H3[VF6] + 3H2V3+6. Только V растворим в конц. HNO3 и H2SO4 принагревании:V + 3H2SO4 = VOSO4 + 2SO2 + 3H2OV4+аналогично действуют конц. HClO4, HClO3V + 6HNO3 = VO2NO3 + 5NO2 + 3H2OV5+7. Только V реагирует с N2O4:V + 2N2O4 = VO2NO3 + 3NO (в растворе CH3CN) V5+Химические свойства V, Nb, Ta8.

Только V растворим в щелочных расплавах2V + 6KOH + 5KNO3 = 2K3VO4 + 5KNO2 + 3H2O9. V, Nb, Ta реагируют с галогенами2Ta + 5Cl2 = 2TaCl5V + 2Cl2 = VCl4V + I2 = VI2NbCl5, TaCl5,но VCl410. V реагирует с аммиаком, сероводородом2V + 2NH3 = 2VN + 3H22V + 3H2S = V2S3 + 3H211. Ta устойчив по отношению к кислотам-окислителям,включая царскую водку и смесь HNO3 (к) + HFПолучение V, Nb, TaРаспространенность (мас.%):V 0.014; Nb 0.0020; Ta 0.0017Nb, Ta – рассеяные элементыОсновные минералы V:ванадинит Pb5(VO4)3Cl, карнотит K2(UO2)2(VO4)2·3H2OОсновной метод получения – из отходов титановогопроизводства: осаждение в виде (NH4)3VO42(NH4)3VO4toV2O5 + 6NH3 + 3H2OV2O5 + 5Ca = 5CaO + 2VОчистка йодидным методом или электролитическимПолучение V, Nb, TaNb, Ta: минерал колумбит (танталит) (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O64FeNb2O6 + 64HF + O2 = 4H3[FeF6] + 8H2[NbOF5] +18H2O4FeTa2O6 + 80HF + O2 = 4H3[FeF6] + 8H2[TaF7] + 26H2OРазделение H2[NbOF5] и H2[TaF7] –нерастворимость K2[TaF7]K2[TaF7] + 5Na = Ta + 2KF + 5NaFNb2O5 + 5C = 2Nb + 5COОчистка зонной плавкойвосстановлениеNbПрименение V, Nb, TaV:В металлургии для легирования сталей(феррованадий и хромванадиевая сталь) –85% всего VВ химической промышленности в качествекатализаторов – V2O5В химических источниках тока – V2O5Броня танка –«ванадиевая сталь»Применение V, Nb, TaNb:В металлургии, в составе сверхпрочных и упругихсплавовВ ядерной технике для хранения радиоактивных отходовВ электротехнике для производства супермагнитовTa:В химической промышленности и медицине дляизготовления коррозионно-стойкой аппаратуры,инструментов и имплантатовДиаграмма Фроста для VpH = 00.0-0.5nE, V-1.0VO2+-1.5-2.0-2.5V2+V3+-3.00123nVO2+45Оксид V(V)1.

V2O5 растворяется в щелочах и кислотах:V2O5 + 6KOH = 2K3VO4 + 3H2OV2O5 + HNO3 = VO2NO3 + H2O2. V2O5 – слабый окислительV2O5 + 6HCl (конц) = 2VOCl2 + Cl2 + 3H2O3. V2O5 разлагается, восстанавливается принагревании3V2O5 = V6O13 + O22V6O13 = 12VO2 + O2без доступа воздухаV2O5 + 4H2 = V2O3 + 2H2O4. V2O5 – ангидрид ванадиевой кислоты2HVO3 = V2O5 + H2OV2O5Соединения V(V)2HVO42− = V2O74− + H2O3V2O74− + 6H+ = 2V3O93− + 3H2O10V3O93− + 22H+ = 3H2V10O284− + 6H2OH2V10O284− + 4H+ = H6V10O28H6V10O28 + 10H+ = 10[VO2(H2O)4]+ + 8H2OтетраэдрVO43− + H2O = HVO42− + OH−pH = 14октаэдр5. Основные равновесия в водном растворе:pH = 2pH = 11pH = 8pH = 1pH = 0VO43–V2O74–V3O93–[VO2(H2O)4]+Соединения V(V)6. Пероксидные соединенияVO2NO3 + H2O2 = VO3NO3 + H2Oкрасный, pH<2KVO3 + 2H2O2 = KH2VO6 + H2Oжелтый, pH = 3–9K3VO4 + 4H2O2 = K3VO8 + 4H2Oфиолетовый, pH>10[VO(O2)]+[VO(O2)2(H2O)]–[V(O2)4]3–пероксованадиндипероксоакваванадаттетрапероксованадат[VO(O2)2(NH3)]–Соединения V(V)7.

ГалогенпроизводныеИзвестен только VF5, т.пл. = 20 оС, т.кип. = 48 оСVF5 + KF = K[VF6]VF5 + 6NaOH = NaVO3 + 5NaF + 3H2OОксогалогениды (только F, Cl)V2O5 + 6HF (газ) = 2VOF3 + 3H2OVF6–V2O5 + 6HCl (газ) = 2VOCl3 + 3H2O2VOCl3 + Cl2O = 2VO2Cl + 3Cl2VOCl3 + 2H2O = HVO3 + 3HClVOCl4–Восстановление соединений V(V)1. Действие цинка в кислой среде:2KVO3 + 8HCl + Zn = 2VOCl2 + ZnCl2 + 2KCl + 4H2OV4+KVO3 + 6HCl + Zn = VCl3 + ZnCl2 + KCl + 3H2OV3+2KVO3 + 12HCl + 3Zn = 2VCl2 + 3ZnCl2 + 2KCl + 6H2OV2+V4+ голубой, V3+ темно-зеленый, V2+ фиолетовыйИзбирательное восстановление невозможно!Восстановление соединений V(V)2.

Избирательное восстановление в кислой среде:4NaVO3 + N2H4 + 6H2SO4 = 4VOSO4 + N2 + 2Na2SO4 + 8H2OV4+NaVO3 + 2NaI + 6HCl = VCl3 + I2 + 3NaCl + 3H2OV3+NaVO3 + 3Na/Hg + 6HCl = VCl2 + 4NaCl + 3Hg + 3H2OV2+3. Восстановление в щелочной среде:6Na3VO4 + 3Na2SO3 + 7H2O = 2Na2V3O7 + 3Na2SO4V+4+ 14NaOHСоединения V(IV)1. Оксид VO2т.пл. 1545 оСискаженная структура рутила, d(V–V) = 262 пмV2O5 + H2C2O4to2VO2 + 2CO2 + H2OVO2 + H2SO4 = VOSO4 + H2O3VO2 + 2KOH = K2V3O7 + H2O2. Галогениды и галогенпроизводныеVOCl2 + 2KClHClK2[VOCl4]V + 2Cl2 = VCl43. Окисление и восстановлениеV3O72− ≡[V18O42]12–2VOCl2 + 6HCl + SnCl2 = 2VCl3 + H2SnCl6 + 2H2O2VO(OH)2 + 8KOH + Br2 = 2K3VO4 + 2KBr + 6H2OСоединения V(III), V(II)1.

Оксиды V2O3, VO: только основные свойстваV2O3 + 3H2SO4 = V2(SO4)3 + 3H2OV2(SO4)3 + 6NaOH = 2V(OH)3 + 3Na2SO4VO + H2SO4 = VSO4 + H2OV2O32. Галогениды V(III).Известны все VX3, VF3 –нерастворим, зеленый, остальные гигроскопичныVCl3 (тв) + 6H2O = [V(H2O)6]3+ + 3Cl–VCl3 + 7KCN = K4[V(CN)7]↓ + 3KCl3. Соединения V(III), V(II) легко окисляются3VCl3 + 2KMnO4 + 10KOH = 3KVO3 + MnO2 + 9KCl + 5H2O2VSO4 + H2SO4 = V2(SO4)3 + H2 (медленно)Пентагалогениды Nb(V), Ta(V)NbF5NbCl5бесцветный желтыйТ.пл. 80оСNbBr5оранжевыйNbI5коричневыйТ.пл. 205оС Т.пл.

268оС Т.разл. 321оСТ.кип. 235оС Т.кип. 254оС Т.кип. 362оСTaF5TaCl5бесцветный желтыйТ.пл. 97оСTaBr5оранжевыйTaI5коричневыйТ.пл. 217оС Т.пл. 266оС Т.пл. 496оСТ.кип. 230оС Т.кип. 239оС Т.кип. 349оС Т.кип. 543оСMF5MCl5Пентагалогениды Nb(V), Ta(V)1. ПолучениеNb2O5 + 5C + 5Cl2 = 2NbCl5 + 5CO2Nb + 5Cl2 = 2NbCl5TaCl5 + BI3 = TaI5 + BCl32.

Гидролиз2NbCl5 + 6H2O = Nb2O5·H2O + 10HCl3. Кислоты Льюиса[TaF8]3–TaF5 + BrF3 = [BrF2][TaF6]TaCl5 + bipy = [TaCl5(bipy)]NbF6 + 2KF = K2[NbF7]TaF5 + 3KF = K3[TaF8]4. Оксогалогениды2NbCl5 + O2 = 2NbOCl3 + 2Cl22NbOCl3 + 4H2O = Nb2O5·H2O + 6HClОксопроизводные Nb(V), Ta(V)1. Ниобиевая и танталовая кислоты2NbCl5 + 5Na2CO3 + H2O = Nb2O5·H2O + 5CO2 + 10NaClNb2O5·H2O + 3H2C2O4 + 3K2C2O4 = 2K3[NbO(C2O4)3]3– +4H2O2. ОксидыtoTa2O5 + H2OTa2O5·H2ONb2O5 аналогичнот.пл.

Nb2O5 = 1490 oCт.пл. Ta2O5 = 1870 oCРастворимы только в HFNb2O5 + 12HF = 2H[NbF6] + 5H2ONb2O5Оксопроизводные Nb(V), Ta(V)3. Ниобаты, танталатыTa2O5 + 2KOH = 2KTaO3 + H2Oструктура перовскита(900 оС)KNbO3 + K2CO3 = K3NbO4 + CO2(1300 оС)NbO43– + 2H2O ⇔ [NbO2(OH)4]3–6[NbO2(OH)4]3– + 10H+ ⇔ Nb6O198– +17H2O4.

ПероксидыKNbO3 + H2O2 = KNbO4 + H2ONb6O198–2KNbO3 + H2SO4 + 2H2O2 = Nb2O7·2H2O + K2SO4 + H2OСоединения Nb(IV), Ta(IV)1. ОксидыNb2O5 + H2NbO2 + Nb1000oC1700oC2NbO2 + H2O(TaO2)2NbO2. Ниобаты (IV) и ниобиевые бронзы2SrCO3 + Nb2O5 + H21000oC2SrNbO3 + 2CO2 + H2OoC1350SrO + NbO2SrNbO3SrxNbO3NbO2X=0.8темно-синийX=1красныйNbOСоединения Nb(IV), Ta(IV)3. Восстановление Nb(V) в кислой среде2KNbO3 + Zn + 4HCl = 2NbO2·H2O + 2KCl + ZnCl24. ГалогенидыИзвестны все МХ4 (кроме TaF4): черные, гигроскопичные,4NbCl5 + Nb = 5NbCl4NbCl4 + 4H2O + 4O2 = 2Nb2O5·H2O + 4HClДиспропорционируют (кроме NbF4)2NbCl4 = NbCl3 + NbCl5Известны оксогалогениды2TaCl5 + Ta2O5 + Ta = 5TaOCl2Низшие галогениды Nb, Ta1.

Треугольные кластеры М3Х88NbCl5 + 7Nb = 5Nb3Cl8Nb38+2. Октаэдрические кластеры [M6X12]n+M6X14, M6X15, M6X16 – растворимы в водеNb3Cl8[Nb6Cl12]2+ 0.83 В [Nb6Cl12]3+ 1.12 В[Nb6Cl12]4+[Ta6Cl12]2+ 0.49 В [Ta6Cl12]3+ 0.83 В [Ta6Cl12]4+Ta6Cl15 + FeCl3 = Ta6Cl16 + FeCl2Ta6Cl16 + InCl = Ta6Cl14 + InCl3Ta6Cl15 + 3CsCl = Cs3[Ta6Cl18][Ta6Cl18]3–Тенденции в 5 группе1. Свойства V отличаются от свойств Nb, Ta, которыепохожи2. Вниз по группе увеличивается устойчивость с.о. 5,устойчивость низших с.о. Уменьшается и для Nb, Taстабилизируется связями M–M3.

С уменьшением с.о. усиливаются основные свойства, внизших с.о. Nb, Ta в водных растворах устойчивытолько кластеры M6X124. Только V(V) проявляет окислительные свойства, суменьшением с.о. возрастает восстановительнаяактивность5. Наиболее устойчивы комплексы с донорными атомамиO, F, вниз по группе увеличиваются характерные к.ч. –от 4 до 8.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
772,9 Kb
Материал
Тип материала
Высшее учебное заведение

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее