nekrasovI (1114433), страница 165
Текст из файла (страница 165)
Все трн металла способны поглощать значительные количества водорода, однако определенные соединения при этом не образуются,' Основной областью применения ванадия является металлургия специальных сталей, которым он сообщает весьма ценные качества. Использование ниобня и тантала еще сравнительно невелико, но имеет тенденцию к быстрому развитию. Ячм Наиболее типичны для ванадия и его аналогов производные лятиеалентных элементов.
Кроме того, известны соединения, отвечающие валентностям 1Ч, Ш и 11. Прн переходе по ряду Лг — ХЬ вЂ” Та число Ванадий довольно широко распространен в природе и составляет около 0,005% от общего числа атомов земной коры. Однако богатые месторождения его минералов встречаются редко. Помимо таких месторождений, важным источником сырья для промышленного получения ванадия являются некоторые железные руды, содержащие примеси соединений этого элемента.
' Содержание ниобня (2 ° !О '%) и тантала (2 ° 10 ь%) в земной коре значительно меныпе, чем ванадия. Встречаются они главным Образом в виде минералов кол ум бита [М(ХЬОа),] н та н т а л и та [М(ТаОа)я] (где М вЂ” Ге, Л(п), которые обычно образуют смеси прут с другом. Важной рудон ниобнн является сложный по составу минерал лопарит (содержащий около 11% ХЬ,Оа). Технологическая переработка руд Ъ', ХЪ и Та довольно сложна. Для получения свободных элементов может быть использовано взаимодействие их окислов с металлическим кальцием по схеме 480 7Х. Пятая группа периодической системы таких соединений и их устойчивость уменьшаются. Производные низших валентностей ниобия и тантала практического значения пока не имеют. " Окислы пятивалентных элементов (Э,Оь) образуются при накали ванин мелко раздробленных металлов в токе кислорода.
Из ннх Чз04 имеет явно выраженный кислотный характер, а у ЫЬ,О4 и ТаиО, он значительно ослабляется. Красный ванадиевый ангидрид (Ч,О,) малорастворим в воде. Его желтый раствор содержит довольно слабую в а н а д и е в у ю кислоту (НЧО,). В щелочах Ч,Оз легко растворяется, образуя соответствующие в а н а д а т ы, нз которых наиболее важен сравнительно малорастворимый ванадат аммония ()чН,ЧОз), являющийся обычным продажным препаратом вацадпя. " — " Бесцветные ЫЬиО, и ТазОи тугоплавки и в воде почти иерастворимы. Отвечающие им соли — н и о б а т ы и т а н т а л а т ы могут быть получены сплавлснием соответствующего аппгдрида со щелочью (или окислами металлов).
В водных растворах онн сильно гндролизованы. При подкисленнн этих растворов выделяются белые студенистые осадки переменного состава ЭеОи ХНиО. Обе гидроокиси растворимы не только в крепких растворах щелочей, но н в сильных кислотах, что указывает на их амфотерность."-ю Галондные производные пятивалентных элементов для самого ванадия не характерны (известен только ЧЕз). Для ЫЬ и Та могут быть получены все возможные пентагалогениды ЭГР Они представляют собой легкоплавкие и легколетучие кристаллические вещества.
Фторнды н хлориды бесцветны, тогда как бромиды и иодиды имеют различные цвета — от желтого до черного. Водой все пентагалогениды разлагаются с выделением осадка соответственно ниобиевой или танталовой кислоты (ЭзОс хН,О). Для фторидов характерна тенденция к комплексообразованию, причем большинство производящихся от них комплексных соединений отвечает типу Мг(ЭГт), где М вЂ” одновалентный металл.м ич Производные н и з ш и х валентиостей нз рассматриваемых элементов более или менее характерны лишь для ванадия. Его темна-синяя двуокись (ЧОе) имеет амфотерный характер (с преобладанием основных свойств над кислотными), а оба низшие окисла — черные Чз04 и ЧО обладают лишь основпымн свойствами.
Как правило, соли этих окислов и различных кислот имеют в растворах следующие характерные окраски: НОз — голубую, Ч,О, — зеленую и ЧΠ— фиолетовую. В кислой среде наиболее устойчивы производные четырехвалентиого ванадия, в щелочной — пятивалентного. "-" При сопоставлении элементов подгруппы ванадия с фосфором и азотом наблюдается резкое расхождение свойств производных низш и х валентиостей и закономерный ход изменения характера в ы с ш их окислов. Действительно, при переходе по ряду ЫиОм Р,Ом Н,Ом ЫЬеОь Та,О, кислотный характер окисла весьма последовательно ослабляется, Напротив, очень похожие на Ы и Р в производных н и з ш их валентностей элементы подгруппы мышьяка уже не дают закономерного изме.
пения химического характера в ы с ш и х окислов при переходе от 5) к В1. Хорошей иллюстрацией изложенного может служить приводимое ниже сопоставление теплот образования окислов Эи04 из элементов (ккал/моль): 5Ь Аи Р М Р Ч 1ЧЬ Та 241 222 357 10 357 372 . 454 489 9 7. Подгруппа впиадил Дополнения 1) Ваналий открыт в 1830 г., ниобий — в 1801 г«тантал — в !802 г. Природный ванадий состоит нз двУх изотопов — "Ч (0,2Т«) н 4'Ч (998ЗЬ), тогда как ниобий (щЬ<Ь) и тантал (щ'Та) являются «чистымн» элементамн.
По танталу и ннобию имеются монографии '. 2) Для аналога тантала — радиоактивного элемента № 105 были предложены названия «Г а и ий» (На) и «Н иль сбор и й» (Хз). В !970 г, сообщалось о синтезе его изотопа с массовым числом 260 н средней продол. 5<7 <<7 удерживаются почвой, отчасти выносятся поверхност. дт «3 «<У 53 5П бз ными водами в океан. Так, современные донные отло- рмг, <хлж эмерг«тич«окне уров»в атомов У. ЧЬ и тв женин и Кольского залива, и Каспийского мори со- <клал-г оуом<.
держат около 0.02",„вааадин, Наличие его в некоторых железных рудах осадочного происхождения, нефтях и камеиаых углях свидетельствует о большой биологической роли этого элемента лля отдельных аидов животных и расти- тельных организмов минувших эпок. Некоторые современные растения и простейшие морские животные (асциднн, голотуран и др.) также избирательно извлекают ванадий нз окружающей среды и накапливают его в своих организмах Установлено, что вана. днем богаты мухоморы На организмы теплокровных животных растворимые соедине. иня ванадия лействуют как сильные яды.
5) Выплавка ванадия по приведенной в основном тексте схеме сопровождается большим выделением тепла (193 ккпл/г-атом Ч). Металл выделяется в виде ковких корольков. Для промышленного получения ниобия и тантала основное значение имеет электро- лнз их расплавленных фторидов К<ЭР« (содержащих растворенные окислы Э,О,). Ме- таллы выделяются а виде порошков, которые переводит в компактное состонние мето- дами порошковой металлургии (ЧП! 6 5 доп.
17). 8) При переходе по ряду Ч вЂ” Р<Ь вЂ” Та металлы темнеют. Теплоты плавления со- ставлнют соответственно 5,0 (Ч), 64 (Ь<Ь) н 7,5 (Та) ккол/г-агом, а теплоты атомиза- ции (при 25'С) равны !23 (Ч), 173 («<Ь) и 187 (Та) ккал/г-атом. 7) Высокая химическая стойкость Ь<Ь и Та обусловчена легко протекающим обра- зованием иа поверхаостн обоих металлов тончайшей, но очень плотной окисиой пленки, кон<рая делает их «пассивными» (см, ЧП! 8 5 доп. ж)).
В отсутствие коыплексо- образования эти пленки защищают Ь<Ь н Та при любых значениях рН среды. 8) Растворимость водорода в металлах подгруппы ванадия довольно велика, м Горощввво я. Г. хамив ввобмв в тантала. квев. илу«о»в дум«л». 1466. 463 с. Ф в а р б р о т в р Ф, хвммв вмабвя в тввтвлв. ы., хвмвя». <эу2. 276 с, !6 В. В. Н«врагов жнтельностыо жизни атома около 2 сек. 3) Как видно из рис. !Х-64, в основном состоянии атом Р<Ь отличается по строению внешних электронных оболочек от атомов Ч и Та, ио переход к их структуре связан с затратой лишь 3 клал/г-агом. Интересно, что образование «4-оболочек (обычно характеризующихся повышенной устойчивостью) требует в рассматриваемых случаях довольно значительных энергий возбуждеаия.
Последовательные эвергян ионизации (за) атомов ванадия и его аналогов прнволятся ниже: ! Ы <Ы <У У У . „... 6,74 14,66 26,31 46 66,2 нь °... б аа ы.32 26,04 36,3 60 тв .... т,и <12,21 <22Л< аЗД< <Ы.а! 4) Прн выветривании содержащих ванадий минералов земной коры соединения этого элемента отчасти За у< 1 1 5и у без<†5 ~«5 Ч \ 1' Ь<Ь 1 Та .!Л«4 — 1 46"524' Т )Х.
Пятая еррппп периодической си«телы Рве. (х-вз. растворимость н>хороле з нетззззх подгруппы шнллна (Спайз> готовки (путем нагревания в атмосфере Нз и затем а вакууме), илц если оня являются катодами прн электролизе. Поглощение водорода сопровождается ростом твердости и хрупкости металла.
Прн повышении температуры растворимость водорода последовательно уменьшается, ио данные разнык авторов противоречивы и в точности показанных иа рнс. !Х-65 кривых нет уверенности. В индивидуальном состоянии были получены ЫЬНз (серый, устойчивый ив воздухе) и ЧН> (чсдлепно рвала.зкнццйси на воздухе), тогда каи ТаН> получить на удалось. 9) Ежегодиаи мировая (без СССР) добыча и а и а д и я составляет причерно 10 тыс. г, причем выплавляетси главным обрлзом пс сцм мг>злл, а фсрровзналпй (35 —: 50пэ Ч). Ввадение в сталь небольших количеств ванадия (порядка 0,2'7р) эиз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
