Неорганическая химия. Т. 3, кн. 1. Под ред. Ю.Д. Третьякова (975565), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Сочетание ее с высокой термостойкостью позволяет использовать эти соединения в качестве конструкционных материалов для раке~ных двигателей. Нитрид титана золотисто-желтого цвета применяют в качестве покрытий, заРис, 2,22. Строение борида титана Т1Вз меняющих золото. 102 В 2004 г. появилось сообщение о синтезе азида титана(1Ч) по облзенной реакции" сн с)ч Т!Рз з 4(СНз)зЯз)х)з г Т!(!х)з)з 4 4(СНз)зб Е Вещество представляет собой оранжевые кристаллы, взрывающиеся от прикосновения к ним металлическим шпателем. Взаимодействием с РР)зз(Хз) получены комплексы [Тз(?4з)з! и (Т!()9з)ь(= Контрольные вопросы !. В лабораторных условиях титан может быть получен восстановлением рутила гидридом кальция.
Процесс проводят в атмосфере водорода при температуре 900'С. Напиши~с уравнение реакции. 2. Как из минерала ругила, солержашего примеси оксидов железа(!11) и алюминия, получить чистый диоксид титана? Напишите уравнения реакций и укажите условия их протекания. 3. ГаФний практически не реагирует с рве~ворами бромоводородной, хлорной, муравьиной и щавелевой кислот, однако при добавлении даже небольших количеств фторила аммония скорость реакции существенно возрастает. Чем это обьясняется? Напишите уравнение реакции с одной из кислот.
4. При восстановлении оксида титана(1Ч) водородом при температуре 900 С образуется ТззО, — темно-голубое вещество. Предположите, какие соединения образуются при взаимодействии ТззОзс концентрированной соляной кислотой. Какое соединение може~ быть получено, если восстановление Т!Оз водородом проводить при температуре 1500'С? Напишите уравнения реакций. 5. Нитраты и перхлораты циркония и гафния сходны по строению с соединениями титана.
Предложите метод их синтеза. Выскажите предположение о том, что будет происходить при растворении безволного нитрата циркония: а) в воде; б) в концентрированной азотной кислоте; в) в насыщенном растворе нитрата калия, подкисленном азотной кислотой. 6. Какую среду (кислотную, щелочную) имеют водные растворы сульфата титанила, хлорида циркония, титаната натрия? 7.
Почему при хранении раствора сульфата циркония рН рве~вора постепенно понижается? 8 В лвух пробирках без этикеток находятся растворы нитратов циркония и гафния равной молярной концентрации; рН одного раствора 0,45, другого 0,40. В какой пробирке нахолится нитрат ниркония? Мотивируйте о~нет. 9. Приведите способы перевода ругила в соединения, растворимые в воде. 1О. Если бы соли титана(1!) удалось стабилизировать в водных растворах, как бы они гидролизовались: сильнее или слабее солей титана(11!)? Мотивируйте ответ.
11. '1ем обусловлена окраска титановоцезиевых квасцов, пероксидных соединений титана(1Ч)? 12. При действии на раствор сульфата титанила тиосульфатом натрия выпадает белый осалок. Напишите уравнение реакции. * Назяез В., Вааге у Л., Вгяаья!гг 5. га ал О Авнехг. Сьеш ! пз Ед. — 2004. — Ч. 43 — Р. 3 148.
Глава 3 ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПЯТОЙ ГРУППЫ 3.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА В состав пятой группы входят ванадий,зЧ, ниобий 4,Ь)Ь, тантал „Та и радиоактивный элемент дубний щ,РЬ. По причине небольшого периода полураспада химия дубния практически не изучена. Элементы пятой группы нечетные и образуют мало устойчивых изотопов: ниобий — один, ванадий и тантал — по два, однако солержание вторых изотопов очень мало (ооЧ вЂ” 0,250% ""Та — 0,012 %). Ванадий был открыт в 1801 г, мексиканским минералогом А.М.
дель Рио в мексиканской бурой свинцовой руде и назван сначала панхромием (греч. яао — различное, урйца — цвет), затем во красивому красному цвету нагретых солей — эритронием (греч. ервтро9 — красный). В 1830 г. шведский химик Н. Г.Сефстрем обнаружил новый элемент в железной руде и назвал его ванадием в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис. В 1831 г. немецкий химик Ф.
Велер доказал тождественность ванадия и зритрония. В виде простого вещества металл был впервые получен английским химиком Г. Роско в 1869 г, восстановлением июрида водородом. Исследователь обратил внимание на легкость металла (он легче железа, хотя и тяжелее алюминия) и на его высокую коррозионную устойчивость. В 1801 г. был открыт еще один элемент — колумбий, обнаруженный английским химиком Ч. Хатчетом в минерале, найденном в Колумбии. А в 1802 г. шведский химик А.Г.Экеберг в минералах из Скандинавии открыл новый элемент, по свойствам настолько близкий к колумбию, что их первоначально считали за один элемент.
Из-за трудности получения в чистом виде он был назван танталом по имени героя древнегреческой мифологии Тантш1а, осужденного на вечные страдания. Индивидуальность колумбия была доказана лишь в 1844 г., когда он вновь был открыт немецким исследователем Г. Розе и назван ниобием по имени Ниобы — дочери Тантш1а. Так ученый указал на сходство двух элементов. Сообщение о синтезе элемента с порядковым номером 105 впервые появилось в 1967 г. в работах советских ученых из Объединенного института ядерных исследований в Дубне во бомбардировке '4ДАт ядрами Я)х)е.
Тремя годами позже аналогичные результаты бьщи получены американцами в Беркли при взаимодействии ядер калифорния-249 с ядрами азота-15; н)Ч ь еиС!. ~ го)рЬ .ь 3 ~л 7 оо ~оз о По предложению советских ученых новый элемент был назван нильсборием )чз в честь выдающегося датского физика Нильса Бора, американские исследователи пред- 104 пожили для него название ганий На. Оба эти названия не были приняты 113РАС, который долгое время предлагал называть новые элементы исходя из их порядкового номера (элемент 105 унилпентиум Опр). Лишь в августе 1997 г. 1ОРАС утвердил для него название дубний РЬ.
Все нуклиды дубния радиоактивны и имею~ небольшой период полураспада; для наиболее долгоживущего изотопа фРЬ он составляет 34 с. Этот элемент был получен лишь в микроколичествах, и свойства его соединений практически не исследованы. В основном состоянии атомы ванадия и тантала имеют электронную конфигурацию (л — 1)Ызиу', в то время как атом ниобия — 4с(45у', что объясняется близостью энергий энергетических подуровней 4Ы и 5к Таким образом, элементы пятой группы имеют по пять валентных электронов.
По мере увеличения атомного номера электронные оболочки уплотняются, о чем свидетельствуют рост значений первой энергии ионизации и характер изменения атомных и ионных радиусов в ряду Ъ' — ]х]Ь вЂ” Та (табл. 3.1). Табл и на 3.1 Свойства элементов пятой группы Та Свойство Заряд ядра Атомная масса Число стабильных изотопов 73 23 41 180,9479 92,9064 50,9415 [Хе]4Г'45Ызбзз [Кг]4д45х' [Аг]ЗЫз4х' Электронная конфигурация в основном состоянии Энергия ионизации, кДж/молгк 0,146 Металлический радиус*, нм Ионный радиус'*, нм: 0,145 0,134 0,08! 0,080 0,078 Эле ктроотр и ца тел ь ность: 1,50 $,33 $,60 1,23 ( — 1), О, (+2), (+3), +4, ь5 по Полингу по Оллреду — Рохову Степеньокисления"' (-!), О, (ж2), (+3), (+4), +5 * Для координационного числа 12, '* Для координационного числа б.
*** В скобках указаны неустойчивые степени окисления. 105 первая вторая третья четвертая пятая М($$) М(11$) м($х0 М (Ъ') 651,3 $418,3 2 827,0 4 505,8 б 300,5 0,093 0,078 0,073 0,068 1,63 1,45 (-3), ( — !), О, (+2), +3, +4, +5 652,2 1 379,7 2412,! 3 695,4 4 872,5 0,085 0,084 0,083 0,078 728,5 1 563,$ 2 123 3 184 4 342 Размеры атомов изменяются немонотонно: при переходе от ванадия к ниобию радиус растет, а затем остается практически неизменным, что является следствием лантаноидного сжатия (см.
табл. 3.1). Таким образом, ниобий и тантал подобно цирконию и гафнию имеют олинаковые атомные и ионные радиусы, близкие значения электроотрицатсльности, сходные химические свойства. Растворимости их соединений различаются незначительно, поэтому разделение этих двух элементов вызывает большие трудности.
Этому способствует также тот факт, что большинство родственных соединений ниобия и тантала изоструктурны. В то же время химия этих двух элементов существенно отличается от химии ванадия. В высшей степени окисления ниобий и тантал сходны с цирконием и гафнием, а в низких— с молибденом и вольфрамом. В отличие от ванадия, присутствующего в водных растворах в виде тетраэдров [ЧО,[ или октаэдров [ЧОь[, для ниобия и тантала, имеющих большие ионные радиусы, характерны, как правило, высокие (от б до 9) координационные числа.
Для ванадия известны все степени окисления от — 3 до +5. Из них в кислородных соединениях наиболее устойчива степень окисления +4 (в кислой среде) и «5 (в нейтральной и щелочной средах). Галогенидные лиганды часто стабилизируют степени окисления +2, +3. Так, пентахлорил ванадия вообще не существует, тетрахлорид ванадия при температуре 300'С переходит в трихлорид, а при 500'С вЂ” в дихлорид„что оказывается невозможным в кислородных соединениях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
