Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.3) (1108618), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Это одни из наиболее тугоплавких и твердых веществ. Карбид ХЬС вЂ” серо-коричневый порошок с фиолетовым оттенком. Получается нагреванием смеси ХЬ,О~ с углем при 1200 — 2300' в вакууме, водороде или атмосфере инертного газа. Твердость -10 (по шкале Мооса), т. пл. 3500'. Стоек против окисления на воздухе до 1100'. В кислотах, за исключением смеси плавиковой и азотной, нерастворим. Известен карбид состава МЬ,С. Силициды МЬ,31, МЬ,Я, МЬ%, обладают при повышенной температуре высоким сопротивлением окислению. Известны пять боридов ниобия: МЬ,В, МЬВ, ЫЬ,В,, ХЬ,В и ЫЬВ,.
При 1100 — !200' все они легко окисляются на воздухе. Обладают большим электросопротивлением и высокой температурой плавления. С и с т е м а н и о б и й — в о д о р о д. Ниобий при обычной температуре, подобно титану, цирконию и ряду других металлов, поглощает значительное количество водорода. Так, при 20' растворяется 104 сма Н, в 1 г ниабия. При повышении температуры растворимость сильно снижается. Ниобий при нагревании в атмосфере водорода приобретает исключительную хрупкость, что используется в технологии при переработке отходов металла.
Помимо поглощения, при нагревании ниобия в среде водорода образуется гидрид Ь)ЬН. Он принадлежит к числу так называемых металло- образных гидридов. При нагревании в высоком вакууме до 600' разлагается с удалением водорода. При нагревании на воздухе сгорает до Ь)Ь,О, и Н,О. Органические комплексные соединения. Наиболее важное органическое комплексное соединение ниобия — соединение с таннином. Это оранжевое вещество выпадает из нейтрального или очень слабокислого раствора в избытке таннииа.
Аналогичное соединение тантала (лимонно-желтое) выпадает из слабокислого раствора в интервале рН 3 — 4. Соединения не имеют определенного состава, но таннин количественно осаждает из растворов ниобиевую и танталовую кислоты. Осадки прокаливаютдо ХЬ,О,и Та,О,. Различие в условиях выделения танталового и ниобиевого соединения используется при разделении Та и 1чЬ в количественном анализе.
Пирогалловая кислота образует с ниобием комплексные соединения типа К,Н 1ЫЬ,О (С,Н,О,),] хН,О. Ниобий совместно с танталом в составе этого соединения можетбыть отделен от титана, аналогичное соединение которого более растворимо в кислых растворах. фениларсоновая кислота осаждает в сильнокислой среде ниобий и- тантал в виде соединений Н»1Ме»О» (С»Н»йзО )»1 (где Ме — ХЪ" и Га»"),Осадок не растворяется в винной, щавелевой, лимонной, соляной и азотной кислотах, растворяется в щелочах, плавиковой кислоте, концентрираваннои серной и фосфорной кислотах. Из сернокислого раствора, содержащего перекись водорода, фениларсоновая кислота саждает только тантал, а ниобий остается в растворе в виде перекисного соединения.
Свежеосажденная ниобиевая кислота растворяется в разбавленных водных растворах алифатических аминов, образуя комплексные ионы. В тех же условиях танталовая кислота растворяется хуже, чем ниобиевая. В образовавшихся соединениях 2 — 5 молекул ниобиевой кислоты координировано с одной-двумя молекулами амина, например: ОН ОН ОН но~ о1 о .,1, , ~, ° (,,ын»с»н, нь ыь ыь ' /! вз -с,н;н,ы он о о он он Комплексы с аминами, как и другие гидроксокомплексы, благодаря их полиядерному характеру можно использовать для разделения ниобия и тантала. С винной кислотой ниобий образует комплекс, в котором при рН 1 — 6 координируется двухзарядный анион С Н»О» ~.
Состав анионного тартрат-комплекса соответствует формуле 11»)ЬО(С»Н»О»)»1 или 11'(ЬО (ОН) (С,Н,О,),Р . Со шавелевой кислотой ниобий образует оксалатные комплексй (ЫЬО (С,Н»),1 при рН) 2,6 и (ХЬО (ОН),(~О»1 при рН 4,1. Тантал Тантал, как и ниобий, может быть получен в форме компактного металла из металлического порошка, а также восстановлением или термической диссоциацией некоторых соединений. Наиболее важные методы получения тантала: электролиз расплавленной смеси К,ТаР„Та,О», КС1 и КР; натрийтермическое восстановление К,ТаРВ восстановление ТаС1» натрием, магнием или водородом. Физические и химические свойства.
Компактный тантал обладает цветом стали, но с голубоватым оттенком благодаря наличию на его поверхности тонкого слоя окислов. Свежеотполированный металл напоминает платину. Некоторые его физико-химические свойства см. в табл. 1 (стр 4). Чистый тантал, если он отожжен, обладает высокой пластич"~стью, ковкостью и вязкостью. Его можно на холоду протягивать в "Роволоку диаметром 0,02 мм. Тантал, содержащий небольшое количество примесей, менее пластичен, чем чистый металл. При содержании - Ь водорода он становится хрупким. 0,1» При обыкновенной температуре на тантал не действуют ни влага, "" воздух. При нагревании на воздухе выше 600' он сгораег, образуя а»О» Вы.па 360' поглощает азот и другие газы. Особенно интересно Таблица 11 Коррозноиная стойкость тантала в различных средах Конаентрняня, и Сроке Корронмя, мм/год Неорганические кислоты 18 Кони.
26 110 26 26 200 300 23 130 Соляная 0 0 0 0 О, 039 8,71 0,007 1ОО 1 вес. ч. НХОн+ А 2 вес. ч. НС1 рная Олеум (15%50н) Щелочные растворы Аммиак (водный раствор) КОН 25 ! 150 0 100 ~ Быстро растворяется 40 Органические реагенты СН,СООН 1 Ледяная 26 0 НООССООН 1 Нас. р-р 96 ~ 0,00022 Данные о характере взаимодействия компонентов в двойных и многокомпонентных системах с участием тантала могут быть почерпнуты из [561.
поведение его по отношению к водороду. Максимальная растворимость водорода в нем, как в ванадии н ниобии, наблюдается при обыкновенной температуре. С повышением температуры растворимость падает. Прн поглощении водорода тантал сохраняет свой металлический блеск, но становится хрупким. Металлический тантал более устойчив по отношению к различным реагентам при повышенной температуре, чем ниобий. Соляная, азотная и разбавленная серная кислоты, а также царская водка не оказывают на него никакого действия даже прн нагревании.
Концентрированная Ня5О, и НР медленно растворяют тантал выше 150'. Он хорошо противостоитт действию слабых растворов едких щелочей, однако концентрированные растворы их и расплавленные едкие щелочи заметно корродируют его. В табл. 11 приведена коррозионная стойкость тантала в различных агрессивных средах. Порошкообразный тантал легко соединяется с фтором; будучи нагрет в атмосфере хлора горит, образуя пентахлорид.
Образует химические соединения с рядом других элементов — металлов и неметаллов: А1, В, Ое, Ге, Со, И, )ч)1, Зп, Р1, гче, Й)т, Р, Сг, Хг. Соединения с кислородом. С у б о к и с н ы е фа з ы. В интервале 300 500' в кислороде при атмосферном давлении образуются в резульате хемосорбции и диффузии кислорода в решетку металла Та»О, Та О, Та,О. Окислы. Описаны окислы тантала Та,Ом Та,Ом Та,О» и Та,О,. Низшие окислы нехарактерны. Окись тантала Та,О» — черный порошок. Получена восстановлением оксифторотанталата калия К»Та»О»Р„, металлическим калием. Окисляется на воздухе до Та,О,.
Полутораокись тантала Та,О» получена восстановлением Та,О» углеродом при 12о0'. Двуокись тантала ТаОа (Та,О,), по данным некоторых исследований, образуется на аноде при разложении воды электролизом, если анодом служит тантал. По другим данным, о5разуется при восстановлении Та,О, углеродом пря 1700'. Темно-серый порошок, нерастворимый в кислотах и царской водке. При нагревании на воздухе переходит в Та»О».
Пятиокись тантала Та,О, может быть получена нагреванием на воздухе тантала, его низших окислов, карбида, нитрида и т. п. Обычный способ получения — нагревание и прокаливание гидратированной пятиокиси тантала (танталовой кислоты). Многие способы аналогичны способам получения МЬ,О». Это белое аморфное вещество; плотность от 7,35 до 8,735(в зависимости отспособа получения). Имеет оь и р-аллотропные модификации.
а-Та,О» при 1320'необратимо превращается в высокотемпературную 5-форму. В воде нерастворима. Растворяется в кислотах НР, концентрированной Н,30» (при нагревании), избытке расплавленных 14аН50„смеси соды и буры. Растворимость Та,О» в некоторых кислотах при 200' (г/л): НС1 (с — — 292 г/л) — 3,478, Н,ЯО» (с=784 г/л) — 1,802, НР (~=302 г/л) — 1282. Та,О, обладает кислотными свойствами. Производными ее являются соли, называемые танталатами.
Танталаты щелочных металлов получаются при сплавлении Та,О, с едкими щелочами или карбонатами щелочных металлов. Танталовая кислота Та,О» пН,О различной степени гидратации (в зависимости от условий) получается способами, аналогичными таковым для ниобиевой кислоты. Это белое аморфное вещество. В кристаллическом виде кислота получается быстрой обработкой ТаС!, водой. Как н ниобисвая кислота, Та»О» пН,О растворяется в избытке сильных минеральных кислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
