Ванадият има обемно центрирана кубична решетка с период a=3.0282A. В чистото си състояние ванадият е ковък и може лесно да се обработва чрез натиск. Плътност 6,11 g/cm3; температура на топене 1900°С, температура на кипене 3400°С; специфичен топлинен капацитет (при 20-100°C) 0,120 cal/g deg; термичен коефициент на линейно разширение (при 20-1000°C) 10,6·10-6 deg-1; електрическо съпротивление при 20°C 24,8·10-8 ohm·m (24,8·10-6 ohm·cm); Под 4,5 К ванадий преминава в свръхпроводящо състояние. Механични свойства на ванадий с висока чистота след отгряване: модул на еластичност 135,25 n/m2 (13520 kgf/mm2), якост на опън 120 mn/m2 (12 kgf/mm2), удължение 17%, твърдост по Бринел 700 mn /m 2 (70 kgf/ mm 2). Газовите примеси рязко намаляват пластичността на ванадия и повишават неговата твърдост и крехкост.

Химични свойства на ванадий

Ванадият не се променя във въздуха, устойчив е на вода, разтвори на минерални соли и основи. Единствените киселини, които действат върху него, са тези, които са и окислители. На студено не се влияе от разреден азот и сярна киселина. Очевидно на повърхността на метала се образува тънък оксиден филм, който предотвратява по-нататъшното окисляване на метала. За да може ванадият да реагира интензивно, той трябва да се нагрее. При 600-700°C настъпва интензивно окисление на компактния метал, като във фино смляно състояние той влиза в реакции при по-ниска температура.

Чрез директно взаимодействие на елементите при нагряване могат да се получат сулфиди, карбиди, нитриди, арсениди и силициди. За технологията са важни жълто-бронзовият нитрид VN (t pl = 2050°C), устойчив на вода и киселини, както и VC карбид с висока твърдост (t pl = 2800°C).

Ванадият е много чувствителен към газови примеси (O 2, N 2, H 2), които драматично променят свойствата му, дори ако присъстват в най-малки количества. Следователно дори сега можете да намерите различни точки на топене на ванадий в различни справочници. Замърсеният ванадий, в зависимост от чистотата и метода на получаване на метала, може да се стопи в диапазона от 1700 до 1900 ° C. С чистота 99,8 - 99,9%, плътността му е 6,11 g/cm3 при 20°C, точката на топене е 1919°C, а точката на кипене е 3400°C.

Металът е изключително устойчив както в органични, така и в повечето неорганични агресивни среди. По отношение на устойчивост на HC1, HBr и студена сярна киселина, той значително превъзхожда титана и неръждаемата стомана. Не образува съединения с халогени, с изключение на най-агресивния от тях - флуор. С флуор дава кристали VF 5, безцветни, сублимиращи се без да се превръщат в течност при 111°C. Атмосферата на въглероден диоксид има много по-слаб ефект върху металния ванадий, отколкото върху неговите аналози - ниобий и тантал. Той е силно устойчив на разтопени метали, така че може да се използва в дизайни на ядрени реактори, където разтопени метали се използват като охладители. Ванадият не ръждясва нито в прясна, нито в морска вода, нито в алкални разтвори.

От киселините се повлиява от концентрирани сярна и азотна киселини, флуороводородна киселина и техните смеси.

Специална характеристика на ванадий е неговата висока разтворимост на водород. В резултат на това взаимодействие се образуват твърди разтвори и хидриди. Най-вероятната форма на съществуване на хидриди са метални съединения с електронна проводимост. Те могат доста лесно да преминат в състояние на свръхпроводимост. Ванадиевите хидриди могат да образуват разтвори с някои твърди или течни метали, в които се увеличава разтворимостта на водорода.

Ванадиевите карбиди са от самостоятелен интерес, тъй като техните качества осигуряват материал с много ценни свойства за съвременната технология. Те са изключително твърди, огнеупорни и имат добро електропроводимост. Ванадият дори е способен да измества други метали от техните карбиди, за да образува своите карбиди:

3V + Fe3С = V 3 С + 3Fe

Известни са редица съединения на ванадий с въглерод:

V 3 C; V 2 C; V.C.; V 3 C 2; V 4 C 3

С повечето членове на основната подгрупа ванадият произвежда както бинарни съединения (т.е. състоящи се само от два елемента), така и по-сложни състави. Нитридите се образуват при взаимодействието на метален прах или неговите оксиди с газ амоняк:

6V + 2NН 3 = 2V 3 N + 3Н 2

V 2 O 2 + 2NH 3 = 2VN + 2H 2 O + H 2

За полупроводниковата технология представляват интерес фосфидите V 3 P, V 2 P, VP, VP 2 и арсенидите V 3 As, VAs.

Комплексообразуващите свойства на ванадий се проявяват в образуването на съединения със сложен състав като фосфор-ванадиева киселина H 7 PV 12 O 36 или H 7 [P (V 2 O 6) 6].

Конвертор на дължина и разстояние Конвертор на маса Конвертор на мерки за обем на насипни продукти и хранителни продукти Конвертор на площ Конвертор на обем и мерни единици в кулинарни рецепти Конвертор на температура Конвертор на налягане, механично напрежение, модул на Юнг Конвертор на енергия и работа Конвертор на мощност Конвертор на сила Преобразувател на време Преобразувател на линейна скорост Преобразувател на плосък ъгъл Преобразувател на числа за топлинна ефективност и икономия на гориво различни системинотации Преобразувател на единици за измерване на количество информация Валутни курсове Размери на дамско облекло и обувки Размери на мъжко облекло и обувки Преобразувател на ъглова скорост и честота на въртене Преобразувател на ускорение Преобразувател на ъглово ускорение Преобразувател на плътност Преобразувател на специфичен обем Преобразувател на инерционен момент Преобразувател на сила Преобразувател на въртящ момент специфична топлинаизгаряне (по маса) Преобразувател на енергийна плътност и специфична топлина на изгаряне (по обем) Преобразувател на температурна разлика Коефициент на топлинно разширение Преобразувател на топлинно съпротивление Преобразувател на специфична топлопроводимост Преобразувател на специфичен топлинен капацитет Преобразувател на мощност на излагане на енергия и топлинно излъчване Преобразувател на плътност на топлинния поток Коефициент на топлопреминаване конвертор Преобразувател на обемен поток Преобразувател на масов поток Преобразувател на моларен поток Преобразувател на масов поток Преобразувател на плътност Преобразувател на моларна концентрация Преобразувател масова концентрацияв разтвор Конвертор на динамичен (абсолютен) вискозитет Конвертор на кинематичен вискозитет Конвертор на повърхностно напрежение Конвертор на паропропускливост Конвертор на плътност на потока на водна пара Конвертор на ниво на звука Конвертор на чувствителност на микрофона Конвертор на ниво на звуково налягане (SPL) Конвертор на ниво на звуково налягане с избираемо референтно налягане Конвертор на яркост Конвертор на светлинен интензитет Конвертор на осветеност Компютърна графика Конвертор на разделителна способност Конвертор на честота и дължина на вълната Конвертор на диоптрична мощност и фокусно разстояние Диоптрична мощност и увеличение на обектива (×) електрически зарядЛинеен преобразувател на плътност на заряда Преобразувател на повърхностна плътност на заряда Конвертор на обемна плътност на заряда Преобразувател на електрически ток Преобразувател на линейна плътност на тока Преобразувател на повърхностна плътност на тока Преобразувател на напрежение електрическо полеПреобразувател на електростатичен потенциал и напрежение Преобразувател на електрическо съпротивление Преобразувател на електрическо съпротивление Преобразувател на електрическа проводимост Преобразувател на електрическа проводимост Електрически капацитет Преобразувател на индуктивност Американски преобразувател на проводници Нива в dBm (dBm или dBmW), dBV (dBV), ватове и други единици Преобразувател на магнитодвижеща сила Преобразуватели на напрежение магнитно полеПреобразувател на магнитен поток Преобразувател на магнитна индукция Радиация. Преобразувател на мощността на абсорбираната доза йонизиращо лъчениеРадиоактивност. Преобразувател на радиоактивен разпад Радиация. Конвертор на експозиционна доза Радиация. Конвертор на погълнатата доза Конвертор на десетичен префикс Конвертор на данни Прехвърляне на данни Типография и обработка на изображения Преобразувател на единици Конвертор на дървен обем Преобразувател на единици Изчисляване моларна масаПериодична таблица химически елементиД. И. Менделеев

Химическа формула

Моларна маса на VH, ванадиев(I) хидрид 51.94944 g/mol

Масови дялове на елементите в съединението

Използване на калкулатора за моларна маса

Химическите формули трябва да се въвеждат с разлика между главни и малки букви
Долните индекси се въвеждат като обикновени числа
Посочете средна линия(знак за умножение), използван например във формулите на кристалохидратите, се заменя с правилна точка.
Пример: вместо CuSO₄·5H₂O в конвертора, за по-лесно въвеждане, се използва изписването CuSO4.5H2O.

Кинематичен вискозитет

Калкулатор за моларна маса

къртица

Всички вещества са изградени от атоми и молекули. В химията е важно да се измери точно масата на веществата, които реагират и се получават в резултат. По дефиниция молът е единица SI за количество на вещество. Един мол съдържа точно 6,02214076×10²³ елементарни частици. Тази стойност е числено равна на константата на Авогадро N A, когато е изразена в единици mol⁻¹ и се нарича число на Авогадро. Количество вещество (символ п) на система е мярка за броя на структурните елементи. Структурен елемент може да бъде атом, молекула, йон, електрон или всякаква частица или група от частици.

Константа на Авогадро N A = 6,02214076×10²³ mol⁻¹. Числото на Авогадро е 6,02214076×10²³.

С други думи, един мол е количество вещество, равно по маса на сбора от атомните маси на атомите и молекулите на веществото, умножени по числото на Авогадро. Единицата за количество на веществото, молът, е една от седемте основни единици на SI и се символизира от мола. Тъй като името на единицата и нейният символ са еднакви, трябва да се отбележи, че символът не се отклонява, за разлика от името на единицата, което може да се отклонява според обичайните правила на руския език. Един мол чист въглерод-12 е равен точно на 12 g.

Моларна маса

Моларната маса е физическо свойство на вещество, дефинирано като съотношението на масата на това вещество към количеството вещество в молове. С други думи, това е масата на един мол вещество. Единицата SI за моларна маса е килограм/мол (kg/mol). Химиците обаче са свикнали да използват по-удобната единица g/mol.

моларна маса = g/mol

Моларна маса на елементи и съединения

Съединенията са вещества, състоящи се от различни атоми, които са химически свързани един с друг. Например, следните вещества, които могат да бъдат намерени в кухнята на всяка домакиня, са химически съединения:

сол (натриев хлорид) NaCl
захар (захароза) C₁₂H₂₂O₁₁
оцет (разтвор оцетна киселина) CH3COOH

Моларната маса на химичния елемент в грамове на мол е числено същата като масата на атомите на елемента, изразена в единици за атомна маса (или далтони). Моларната маса на съединенията е равна на сумата от моларните маси на елементите, които изграждат съединението, като се вземе предвид броят на атомите в съединението. Например, моларната маса на водата (H₂O) е приблизително 1 × 2 + 16 = 18 g/mol.

Молекулно тегло

Молекулната маса (старото име е молекулно тегло) е масата на молекулата, изчислена като сумата от масите на всеки атом, който съставлява молекулата, умножена по броя на атомите в тази молекула. Молекулното тегло е безразмерен физическо количество, числено равна на моларната маса. Тоест, молекулната маса се различава от моларната маса по размер. Въпреки че молекулната маса е безразмерна, тя все още има стойност, наречена единица за атомна маса (amu) или далтон (Da), която е приблизително равна на масата на един протон или неутрон. Единицата за атомна маса също е числено равна на 1 g/mol.

Изчисляване на моларна маса

Моларната маса се изчислява, както следва:

определят атомните маси на елементите според периодичната таблица;
определя броя на атомите на всеки елемент във формулата на съединението;
определете моларната маса, като добавите атомните маси на елементите, включени в съединението, умножени по техния брой.

Например, нека изчислим моларната маса на оцетната киселина

Състои се от:

два въглеродни атома
четири водородни атома
два кислородни атома

въглерод C = 2 × 12,0107 g/mol = 24,0214 g/mol
водород H = 4 × 1,00794 g/mol = 4,03176 g/mol
кислород O = 2 × 15,9994 g/mol = 31,9988 g/mol
моларна маса = 24,0214 + 4,03176 + 31,9988 = 60,05196 g/mol

Нашият калкулатор извършва точно това изчисление. Можете да въведете формулата на оцетната киселина в него и да проверите какво се случва.

Трудно ли ви е да превеждате мерни единици от един език на друг? Колегите са готови да ви помогнат. Публикувайте въпрос в TCTermsи след няколко минути ще получите отговор.

Ванадият е по-разпространен в земната кора от Cu, Zr, Pb, но неговите съединения рядко се срещат под формата на големи находища. Ванадият е диспергиран в различни силикатни и сулфидни руди. Неговите най-важни минерали покровителства VS 2–2,5, сулванит Cu 3 VS 4, Алайт V2O3×H2O, ванадинит Pb 5 (VO 4) 3 Cl. Ниобий и тантал почти винаги се намират заедно, най-често в състава на ниобат-танталатни минерали със състав M + 2 E 2 O 6 (M = Fe, Mn). В случай на преобладаване на тантал, минералът M +2 (TaO 3) 2 се нарича танталат, с преобладаване на ниобий колумбит M(NbO 3) 2.

Прости вещества.Под формата на прости вещества V, Nb и Ta са сиви огнеупорни метали с обемно центрирана кубична решетка. Някои от техните константи са дадени по-долу:

физико- химични свойстваванадий, ниобий и тантал зависят значително от тяхната чистота. Например, чистите метали могат да се коват, докато примесите (особено O, H, N и C) значително влошават пластичността и увеличават твърдостта на металите.

При нормални условия V и особено Nb и Ta се характеризират с висока химическа устойчивост. На студено ванадий се разтваря само в царска вода и концентриран HF, а при нагряване в HNO 3 и концентриран H 2 SO 4. Ниобият и танталът се разтварят само във флуороводородна киселина и смес от флуороводородна и азотни киселинис образуването на анионни флуорокомплекси, съответстващи на тяхното най-високо състояние на окисление:

3Ta 0 + 5HNO 3 + 2IНF = 3H 2 [Ta +5 F 7 ] + 5NO + 10H 2 O

Ванадий, ниобий и тантал също взаимодействат, когато се легират с основи в присъствието на окислители, т.е. при условия, благоприятни за образуването на анионни оксо комплекси, съответстващи на тяхното най-високо състояние на окисление:

4E 0 + 5O 2 + 12KON ===== 4K 3 [E +5 O 4 ] + 6H 2 O

c топене

При нагряване металите се окисляват от кислород до E 2 O 5 и от флуор до EF 5. При високи температури те реагират и с хлор, азот, въглерод и др.

За да се получат ванадий, ниобий и тантал, техните естествени съединения първо се превръщат в оксиди или в прости или сложни халогениди, които след това се редуцират чрез металотермичен метод

E 2 O 5 + 5Ca = 5CaO + 2E

K 2 [EF 7 ] + 5Na = 2KF + 5NaF + E

Танталът се получава и чрез електролиза на Ta 2 O 5 в разтопени комплексни флуориди K 2 [TaF 7 ].

Поради сходните свойства на ниобия и тантала, разделянето им един от друг представлява значителни трудности. Особено чисти метали се получават чрез термично разлагане на йодиди. За технически цели обикновено се топи ферованадий, ферониобийИ феротантал.

Основният потребител на ванадий е черната металургия. Вредно физични и химични свойства V, Nb и Ta правят възможно използването им при създаването на ядрени реактори. Ниобият и в още по-голяма степен танталът представляват интерес като структурни материали за особено агресивни среди в химическата промишленост.

Съединения на елементи от подгрупата на ванадий

Метал и металоподобни съединения.Прахообразни V, Nb и Ta адсорбират значителни количества водород, кислород и азот, образувайки интерстициални твърди разтвори. В този случай неметалите преминават в атомно състояние и техните електрони участват в изграждането d-зони на металния кристал. При нагряване разтворимостта на неметалите се увеличава; В същото време естеството на химичната връзка и свойствата на образуваните съединения се променят. По този начин, по време на образуването на оксиди, постепенното окисление на ниобий (както V и Ta) с кислород протича през следните етапи:

Nb + О ® Nb-О ® Nb 6 O ® Nb 2 O ® NbO ® NbО 2 ® Nb 2 О 5

твърд разтвор

Свойствата на Nb 6 O и Nb 2 O са типични метални връзки; NbO (сив) е съединение с променлив състав (NbO 0,94–1,04) с метален блясък и метална проводимост. NbO 2 диоксид (черен) също има променлив състав (NbO 0,19-2,09), но вече е полупроводник. И накрая, Nb 2 O 5 има повече или по-малко постоянен състав и няма електронна проводимост. По този начин, с увеличаване на съдържанието на кислород, делът на метална връзкаи делът на ковалентните се увеличава, което причинява промяна в свойствата на оксидите.

Ванадиеви хидриди и неговите аналози EN– крехки металоподобни прахове със сив или черен цвят, имат променлив състав. Хидридите са химически стабилни и не взаимодействат с вода и разредени киселини.

Те също имат висока устойчивост на корозия нитриди(EN, Nb 2 N, Ta 2 N), карбиди(ES, E 2 S), бориди(EV, EV 2, E 3 V 4), редица други съединения на ванадий и неговите аналози с неактивни неметали.

Ванадий, ниобий и тантал помежду си и с метали, разположени близо до тях периодична таблица(подгрупи на желязо, титан и хром) образуват твърди метални разтвори. Като разлики в електронна структуравзаимодействащи метали, възможността за образуване на твърди разтвори намалява и възможността за образуване на интерметални съединения се увеличава, например, като Co 3 V, Fe 3 V, Ni 3 V, Al 3 V и др.

Интерметалните съединения на ванадий и неговите аналози придават ценни физикохимични свойства на сплавите. По този начин ванадият драстично увеличава здравината, якостта и устойчивостта на износване на стоманата. Ниобият придава на стоманите повишена устойчивост на корозия и топлина. В тази връзка по-голямата част от добития ванадий и ниобий се използва в металургията за производството на инструментална и конструкционна стомана.

Голям интерес представляват сплавите на базата на карбиди, нитриди, бориди и силициди на ниобий и тантал, характеризиращи се с изключителна твърдост, химическа инертност и топлоустойчивост.

Съединения V (II), Nb (II), Ta (II).От производните, в които елементите от ванадиевата подгрупа показват степен на окисление +2, ванадиевите съединения са относително по-стабилни. Координационното число на ванадий (II) е 6, което съответства на октаедричната структура на неговите комплекси (структурни единици) в съединения.

Ванадиев оксид (P) VO (UO 0,9 -VO 1,3) има кристална решеткатип NaCl. Той е черен на цвят, има метален блясък и относително висока електропроводимост. VO се получава чрез редукция на V 2 O 5 в поток от водород. VO не реагира с вода, но като основно съединение реагира доста лесно с разредени киселини:

VO + 2OH 3 + + 3H 2 O = 2+

Йонът 2+ е лилав. Кристалните хидрати имат същия цвят, например M +1 2 SO 4 × VSO 4 × 6H 2 O, VSO 4 × 7H 2 O, VСl 2 × 6H 2 O.

Съединения V (II) са силни редуциращи агенти. Виолетовите разтвори на 2+ производни доста лесно се окисляват до 3+ и цветът им става зелен. При отсъствие на окислители (например атмосферен кислород) разтворите на съединения на V (II) постепенно разлагат дори водата, освобождавайки водород.

Производните Nb (II) и Ta (II) принадлежат към съединения от клъстерен тип.

Съединения V (III), Nb (III), Ta (III).Координационното число на ванадий (III) е 6. Структурата на съединения V (III) е подобна на подобни производни Al (IP). Черният ванадиев (III) оксид V 2 O 3 има кристална решетка от корунд тип a-A1 2 O 3; съставът му е променлив VO 1.60-1.80. От алкални разтвори на съединения V (III) се отделя зелен хидроксид V(OH) 3 с променлив състав V 2 O × nH 2 O. Тези съединения са амфотерни, но с преобладаващи основни свойства. Така V 2 O 3 и V 2 O 3 × nH 2 O се разтварят в киселини:

V 2 O 3 + 6OH 3 + + 3H 2 O = 2 3+

Получените 3+ аква комплекси и получените от тях кристалохидрати VСl 3 ×6H 2 O и VI 3 ×6H 2 O са зелени на цвят. Ванадиевата стипца M +1 × 12H 2 O има лилав цвят, който при разтваряне дава зелени разтвори.

Ванадиеви трихалиди VHal 3 са кристални вещества. VСl 3 трихлорид има слоеста структура. Със съответните основни халогениди VHal 3 те образуват халогенидни ванадати - производни на 3- и 3- йони:

3KF + VF 3 = K 3; EXl + 2VСl 3 = K 3

Производните на ванадий (III) са силни редуциращи агенти; в разтвори те се окисляват доста лесно от атмосферния кислород до V (IV) производни. При нагряване трихалидите диспропорционални:

2VСl 3 (t) = VСl 2 (t) + VСl 4 (g)

Тази реакция е ендотермична и възникването й се дължи на фактора ентропия (поради образуването на летлив VСl 4).

Производните на Nb (PI) и Ta (III) принадлежат главно към съединения от клъстерен тип.

Съединения V (IV), Nb (IV), Ta (IV).При нормални условия степента на окисление +4 е най-типичен за ванадий. V(III) съединенията се окисляват доста лесно до V(IV) производни от молекулярен кислород, а V(V) съединенията се редуцират до V(IV) производни. Най-стабилното координационно число на ванадий (IV) е 6, а координационните числа 4 и 5 също са стабилни.

От V (IV) производните са известни син VO 2 (VO 1.8-2.17), кафяв VF 4 и червено-кафява течност VСl 4, както и оксохалиди като VОНal 2. VO диоксид се образува по време на внимателното редуциране на V 2 O 5 с водород и VСl 4 по време на окисляването на ванадий (или ферованадий) с хлор или взаимодействието на горещ V 2 O 5 с CCl 4.

Диоксидът има кристална решетка от типа рутил TiO 2 . Молекулата VСl 4, подобно на TiСl 4, има тетраедрична форма.

В сравнение с подобни производни V (II) и V (IP), бинарните съединения V (IV) показват киселинни свойства по-ясно. По този начин VO2, който е неразтворим във вода, реагира относително лесно с алкали при нагряване. В този случай се образуват кафяви оксованадати (IV), най-често от състав М2:

4VO 2 + 2KON = K 2 + H 2 O

VO 2 се разтваря още по-лесно в киселини. В този случай се образуват не прости аквакомплекси V 4+, а водни производни оксованадил VO 2+, характеризиращ се със светлосин цвят: VO 2 + 2H + + 4H 2 O = 2+

Оксованадиловата група VO 2+ е силно стабилна, тъй като връзката VO е близка до двойна:

Междуатомното разстояние d VO в ванадиловата група е 0,167 nm, докато разстоянието d V - OH 2 = 0,23 nm.

Групата VO 2+ остава непроменена по време на различни реакции; в зависимост от природата на лигандите, той може да бъде част от катионни или анионни комплекси и неутрални молекули.

Взаимодействието на VHal 4 с основни халогениди не е типично, но производни на анионни оксованадилови комплекси като K 2, (NH 4) 3 са много типични за V (IV).

Ванадиевите тетрахалогениди лесно се хидролизират. Така във водата VСl 4 моментално се превръща в VOСl 2 (ванадил дихлорид):

VCl4 + H2O = VOCl2 + 2HCl

За ниобия и тантала са известни диоксиди EO 2, тетрахалогениди ENAl4, оксодихалогениди EOAl 2. Смята се, че тези съединения показват връзка метал-метал, т.е. принадлежат към клъстери.

Тенденцията, характерна за ниобия и тантала, да използват всичките си валентни електрони при образуването на химична връзка обикновено се осъществява поради прехода им към най-висока степенокисляване +5. При ниски степени на окисление тази тенденция възниква поради образуването на М-М връзки.

Съединения V (V), Nb (V), Ta (V).В серията V (V) - Nb (V) - Ta (V) стабилността на съединенията се повишава. Това се доказва по-специално от сравнение на енергиите на Гибс за образуване на съединения от същия тип, например:

За ванадий (V) са известни само оксид V 2 O 5 и флуорид VF 5, докато за ниобий (V) и тантал (V) са известни всички останали халиди EHal 5, за E (V), в допълнение, оксохалиди на EONal тип са характерни 3. Всички тези съединения обикновено са киселинни. Някои съответни анионни комплекси са дадени по-долу:

За V (V) най-типичните координационни числа са 4 и 6, а за Nb (V) и Ta (V) 6 и 7. Освен това има съединения, в които координационното число на Nb (V) и Ta ( V) достига 8.

Оксидичервен V 2 O 5 (T т. 670 ° C), бял Nb 2 O 5 (T топ. 1490 ° C) и Ta 2 O 5 (T топ. 1870 ° C) са огнеупорни кристални вещества. Структурна единица E 2 O 5 - октаедър EO 6. (В случая на V 2 O 5 октаедърът VO 6 е много изкривен - почти триъгълна бипирамида с един премахнат допълнителен кислороден атом.) Оксидите имат висока топлина и енергия на Гибс на образуване. Освен това, поради компресията на лантаноидите, стойностите на DН 0 f и DG o f за Nb 2 O 5 и Ta 2 O 5 са близки и забележимо различни от тези за V 2 O 5 .

Ванадий (V) оксид се получава чрез термично разлагане на NH 4 VO 3:

NH 4 VO 3 = V 2 O 5 + 2H 3 N + H 2 O

Той е много слабо разтворим във вода (~0,007 g/l при 25°C), образува светложълт кисел разтвор; Разтваря се доста лесно в основи, а в киселини само при продължително нагряване. Оксидите Nb (V) и Ta (V) са химически неактивни, практически неразтворими във вода и киселини и реагират с основи само при сливане:

E 2 O 5 + 2KON = 2KEO 5 + H 2 O

Оксованадатите (V), оксониобатите (V) и оксотаталатите (V) са кристални съединения със сложен състав и структура. Тяхното разнообразие и сложност на състава може да се съди по естеството на съответните диаграми на топимост (например, фиг. 2). Най-простите по състав съединения са M +1 EO 3 и M +1 3 EO 4. В по-голямата си част оксованадатите (V) и по-специално оксониобатите (V) и оксотанталатът (V) са полимерни съединения.

Киселините, действащи върху разтвори на оксованадати, причиняват полимеризация на ванадатни йони до образуването на утайка от хидратиран оксид V 2 O 5 × nH 2 O. Промяната в състава на ванадатните йони е придружена от промяна в цвета от почти безцветен VO 4 3- до оранжево V 2 O 5 × nH 2 O.

Пентагалидите ENal 5 имат островна структура, така че те са топими, летливи, разтворими в органични разтворители и химически активни. Флуоридите са безцветни, останалите халогениди са оцветени.

Кристалите на NbF 5 (T pl. 80 ° C, T b. 235 ° C) и TaF 5 (T pl. 95 ° C, T b. 229 ° C) се състоят от тетрамерни молекули (EF 5) 4 и ESl 5 и EVr 5 (T pl. и T кипят около 200-300 ° C) - от димерни молекули (ENAl 5) 2:

VF 5 е вискозна течност (T pl. 19,5 ° C), подобна по структура на SbF 5. Като киселинни съединения, пентахалидите лесно се хидролизират, образувайки аморфни утайки от хидратирани оксиди:

2ENAl 5 + 5H 2 O = E 2 O 5 + 10HHal

Пентафлуоридите, както и пентахлоридите на Nb и Ta, в допълнение, реагират със съответните основни халиди, за да образуват анионни комплекси [EF 6 ] -, а в случай на Nb (V) и Ta (V), в допълнение, [EF 7 ] 2-, [EF 8] 3- и [ESl 6] -, например:

KF + VF 5 = K

2KF + TaF 5 = K 2 [TaF 7]

Оксохалидите EONal 3 обикновено са твърди вещества, са предимно летливи, а VOCl 3 е течен (T pl. - 77 o C, T кип. 127 o C).

Молекулата VOCl 3 има формата на изкривен тетраедър с ванадиев атом в центъра:

В решетката на NbOCl 3 димерните групи на Nb 2 Cl 6 са свързани чрез мостове Nb-O-Nb, образувайки безкрайни вериги от NbO 2 Cl 4 октаедри.

Оксохалидите лесно се хидролизират до образуване на хидратирани оксиди E 2 O 5 × nH 2 O и HHal

2EONal 3 + 3H 2 O = E 2 O 5 + 6HNal

и взаимодействат с основни халиди, за да образуват анионни комплекси със състав 2-, а за NB (V) и Ta (V), в допълнение, [EOCl 4] -, [EONal 5 I 2-, [EOF 6] 3- ( Нl = F, Cl), например:

2KF + VOF 3 = K 2

3КF + NbОF 3 = К 3

При взаимодействие с водни разтворисъдържащ KF и HF, Nb 2 O 5 дава K 2, а Ta 2 O 5 образува K 2 [TaF 7]:

Nb 2 O 5 + 4КF + 6НF = 2К 2 + 3Н 2 O

Ta 2 O 5 + 4КF + 10НF = 2К 2 [ТаF 7 ] + 5Н 2 O

Един от методите за разделяне на ниобий и тантал се основава на разликата в разтворимостта на K 2 [TaF 7 ] и K 2.

Ванадий (V) и неговите аналози се характеризират с пероксо комплекси като жълт 3-, синьо-виолетов 3- и безцветен 3- и [Ta(O 2) 4] 3-. Структурата на [E(O 2) 4 ] 3- е додекаедър.

Пероксованадатите, пероксониобатите и пероксотанталатите се образуват при действието на водороден прекис и съответните съединения Е (М) в алкална среда. Например:

В твърдо състояние тези съединения са стабилни, когато са изложени на киселини, пероксоновадатите се разлагат и пероксониобатите и пероксотаталатите се превръщат в съответните пероксокиселини от състава NEO 4.

Деривати на ванадий (V) показват окислителни свойства, например, окисляват концентрирана солна киселина:

За да се превърне ниобий (V) и особено тантал (V) в по-ниски степени на окисление, са необходими енергийни редуциращи агенти и нагряване.

Ванадиевите съединения се използват в химическата промишленост като катализатори (производство на сярна киселина), а също така се използват в стъкларската и други индустрии.

Представени са молекулните константи, използвани за изчисляване на термодинамичните VH функции.

Симетрията на основното състояние VH, вибрационните и ротационните константи не са експериментално определени. Квантово-механичните изчисления на молекулата [74SCO/RIC, 75HEN/DAS, 81DAS, 83WAL/BAU, 86CHO/LAN, 96FUJ/IWA, 97BAR/ADA, 2004KOS/ISH, 2006FUR/PER, 2008GOE/MAS] дават симетрия на основното състояние от 5 Δ, равновесно междуядрено разстояние в диапазона 1,677 – 1,79 Å, стойности на вибрационната константа в диапазона 1550 – 1659 cm -1.

За изчисляване на термодинамичните функции, осреднените стойности на w e и rд въз основа на резултатите от квантовомеханичните изчисления. Константи бд, ние хд, г e и a 1 се изчисляват допълнително, като се използват съответно формули 1.38, 1.67, 1.68 и 1.69. В табл V.D1 константите на основното състояние са дадени спрямо долния Ω-компонент X 5 Δ 0 . Енергия на спин-орбитални компоненти X 5 Δ, изчислено в [2004KOS/ISH], в табл. V.D1 дава средни стойности за две опции за изчисление [2004KOS/ISH].

Възбудените състояния VH бяха изчислени в [74SCO/RIC, 75HEN/DAS, 81DAS, 83WAL/BAU, 96FUJ/IWA, 2004KOS/ISH, 2008GOE/MAS]. Получените енергии на квинтетните състояния имат забележим размах: 5 Π (753 – 2260 cm -1), 5 Σ – (1694 – 4762 cm -1), 5 Φ (2629 – 5816 cm -1). В табл V.D1 показва закръглените средни стойности на енергиите на тези три състояния. Енергиите на ниско разположените триплетни състояния са изчислени в [75HEN/DAS, 2004KOS/ISH, 2008GOE/MAS]. Резултатите от [75HEN/DAS, 2004KOS/ISH] са близки един до друг, докато изчислението на [2008GOE/MAS] дава значително по-ниска енергия за долното триплетно състояние. В табл V.D1, енергиите на триплетните състояния са взети въз основа на графиката на потенциалните криви [2004KOS/ISH].

Изчисляването на термодинамичните функции включва: а) основно състояние X 5 Δ 0; б) други компоненти на спин-орбиталното разделяне X 5 Δ, като отделни Ω състояния; в) ниско разположени квинтетни и триплетни състояния, получени при квантово-механични изчисления; г) синтетични (изчислени) състояния, съчетаващи други възбудени състояния на молекулата с изчислена енергия до 40 000 cm -1.

Статистическите тегла на синтетичните състояния се оценяват с помощта на V + H - йонен модел. Долните квинтетни състояния на молекулата съответстват на компонентите на разделянето на главния член на йона V + 5 D(3d 4) (5 Δ, 5 Π, 5 Σ +) и първия възбуден член 5 F(3d 3 4s) (5 Φ, 5 Δ, 5 Π, 5 Σ –), обаче, относителните позиции на членовете на различни конфигурации могат да се променят в полето на лиганда. При квантово-механичните изчисления на молекулата са получени квинтетни ниско разположени състояния 5 Φ, 5 Δ, 5 Π, 5 Σ – от които 5 Φ и 5 Σ – определено могат да бъдат причислени към термина 5 F(3d 3 4s) . Енергийната разлика 5 Φ и 5 Σ характеризира големината на разделянето на члена 5 F(3d 3 4s) в полето на лиганда. Състоянията 5 Δ и 5 Π не попадат в интервала между 5 Φ и 5 Σ - поради отблъскване с втората двойка състояния 5 Δ и 5 Π, свързани с члена 5 D(3d 4). Невъзмутимият компонент на разделянето на члена 5 D(3d 4) е състоянието 5 Σ +, чиято енергия се оценява на 5000 cm -1 (първото синтетично състояние в таблица V.E1). Втората двойка състояния 5 Δ и 5 Π е включена в (формира) синтетичното състояние 10000 cm -1. Ниско разположените триплетни състояния 3 Φ, 3 Δ, 3 Π, 3 Σ, получени при квантово-механични изчисления, могат да се интерпретират като компоненти на разделянето на члена 3 F(3d 3 4s). Други членове на конфигурациите 3d 4 и 3d 3 4s дават по-високо разположени състояния, техните статистически тегла са разпределени между синтетичните състояния в съответствие с енергията на членовете в йона [71MOO] плюс корекция за енергията на по-ниския конфигурационен член в молекулата. Корекцията за 5 D(3d 4) се оценява на 5500 cm -1 (~ енергия 5 Σ + плюс половината от очакваната стойност на разделянето на члена) и за 5 F(3d 3 4s) на 4000 cm -1 (средна енергия на състояния 5 Φ, 5 Σ –). Синтетичните състояния 20000 cm -1 и по-високи също включват статистически тегла на членовете на конфигурацията 3d 3 4p. По-ниските състояния на тази конфигурация са поставени в областта от 21000 cm -1 в съответствие с предполагаемата интерпретация на VH абсорбционния спектър, наблюдаван в [73SMI].

Термодинамичните функции VH(g) се изчисляват с помощта на уравнения (1.3) - (1.6), (1.9), (1.10), (1.93) - (1.95). Ценности Q вътри неговите производни бяха изчислени с помощта на уравнения (1.90) - (1.92), като се вземат предвид деветнадесет възбудени състояния при допускането, че Q kol.vr ( аз) = (p i /p X)Q kol.vr ( X) . Вибрационно-ротационна делителна функция на състоянието X 5 Δ 0 и неговите производни бяха изчислени с помощта на уравнения (1.70) - (1.75) чрез директно сумиране върху енергийни нива. Изчисленията взеха предвид всички енергийни нива със стойности Дж< J max,v , където Дж max,v се намира от условия (1.81). Вибрационно-ротационни нива на състояние X 5 Δ 0 бяха изчислени с помощта на уравнения (1.65), стойностите на коефициентите Y kl в тези уравнения са изчислени с помощта на съотношения (1.66) за изотопната модификация, съответстваща на естествената смес от изотопи на ванадий и водород от молекулните константи 51 V 1 H, дадени в таблица V.E1. Стойности на коефициента Y kl , както и количествата vмакс и Дж lim са дадени в таблица V.D2.

При стайна температураса получени следните стойности:

В p o (298,15 K) = 32,256 ± 3,02 J × K -1 × mol -1

С o (298,15 K) = 215,030 ± 1,67 J × K‑1 × mol-1

з o (298,15 K)- з o (0) = 9,832 ± 0,346 kJ× mol -1

Основният принос за грешката на изчислените термодинамични функции VH(g) в целия температурен диапазон идва от несигурността на енергиите на ниско разположените електронни състояния. Грешка Φº( Т) сравним принос има и неточността на ротационните и вибрационните константи. При 3000 и 6000 K, значителен принос към грешката на функциите (в В p o вече при 1000 K) въвежда изчислителния метод. Грешки в стойностите на Φº( Т) при Т= 298,15, 1000, 3000 и 6000 К се оценяват съответно на 0,7, 1,6, 1,2 и 1,2 J×K‑1×mol-1.

Други изчисления на термодинамичните функции VH(r) не са намерени в литературата.

Термохимични величини за VH(g).

Равновесната константа на реакцията VH(g)=V(g)+H(g) се изчислява от приетата стойност на енергията на дисоциация

г° 0 (VH) = 182 ± 23 kJ× mol -1 = 15200 ± 1900 cm -1.

(54,. (57) МЕТОД НА VANADIA, включват метални ван облъчени prn дисметали от факта, че с цел 1-ви етап на температурата на процеса и процеса, налягането 5-30, регулирано при разтваряне на термометални aV Ch, 8 или друга химия (протонационален номиниран на СССР ISOB(етении и изключения(71) Институт за нови химически проблеми на Академията на науките на СССР(56) 1, Михеева V.I. Хидриди преходни метали. Академия на науките на СССР, I. 1946, стр. 97-99.2, "1. Aveg, Spev. Yaos", 1961, 83R 17, стр. 3728-3729, 3. Journal of Inorganic Vol. 22, брой 1717 г.). ПОЛУЧАВАНЕ НА ДИХИДРИДИ обработка на медиум с водород, позицията на хидрид с изключение на неизползването на нисък растеж, дългосрочна обработка се извършва с помощта на водород, полугенинови хидриди на съединения от състава 1 Gen Поръчка 10312/24 Тираж 471 Абонамент VNIIPI на Държавния комитет за изобретения и открития на СССР 113035, Москва, Zh, Raushskaya nab., 4/5 Филиал на PPP Patent, Ужгород, ул., Проектная, 4 Изобретението се отнася до методи за производство на ванадиев дихидрид, който може да бъде използван в праховата металургия, както и като източник на водород и катализатор за хидрогениране на органични вещества Известен метод за получаване на ванадиев хидрид чрез редуциране на ванадиев хидрид 1.1 краен продукт, както и ниското (1,2-2 тегл. b) съдържание на водород в него. Известен е и метод за получаване на ванадиев дихидрид чрез обработка на ванадиев хидрид със състав ChN O водород под налягане от 70 atm при стайна температура. за 6 ч. В този случай се получава хидрид със състав CN, o, o 5 G 2 E. Недостатъкът на получения хидрид не достига най-близкия по техническа същност и постигнатият резултат към предложения е методът за получаване на ванадиев дихидрид чрез обработка. метален ванадий водород, образуван по време на термичното разлагане на титанов хидрид. Третирането с водород се извършва първо 30°С при стайна температура до състава; съответстваща на ванадиев монохидрид, след което се извършва обработка с водород при температура от -70 до -20 С. Налягането на водорода е 1 атм. Полученият продукт съответства на ванадиев дихидрид на състава ChN, 2 3), Целта на изобретението е да се изключи необходимостта от провеждане на процеса 4 Opri ниска (минус ) температура и намаляване на продължителността му. Тази цел се постига чрез факта, че обработката на метален ванадий е извършва се при налягане 5-30 atm с водород, получен от разлагането на интерметални съединения със състав LaI 1 Hb3 или T 1 Ren 2, от разлагането на хидриди на интерметални съединения със състав 50 LaB 1 Hb B или T 1 GeH водород се отделя с чистота 99,9999. Водородът с такава чистота е в състояние лесно да проникне през оксидния филм, разположен на повърхността на метала, в дълбочината на пробата и да взаимодейства с неокисления метал. Има висок коефициент на дифузия и висока мобилност. Това позволява процесът на хидрогениране да се извършва при висока скорост и на достатъчна дълбочина без използването на ниски температури, необходими за намаляване на налягането на дисоциация на получения ванадиев дихидрид. Когато налягането на водорода се понижи под 5 atm, времето за хидрогениране се увеличава.Повишаването на налягането над 30 atm не влияе на скоростта на процеса, но води до неговото усложняване пробата се изпомпва в продължение на 0,5 часа при 250°С. След охлаждане до 20°С, автоклавът се напълва с водород от патрон с хидрид със състав La 1 R 1 H H до налягане 10 атм. Реакцията започва веднага и продължава 1 час, когато спадът на налягането в автоклава спре. В резултат на хидрогениране се получава ванадиев дихидрид със състав ChN, който се установява на базата на рентгенова дифракция, газов обемен и химичен анализ, ПРИМЕР 2. Подобно на пример 1 от 4 g ванадиев прах при 20 °C и при налягане на водорода 5 атм за 1,5 часа се получава ванадиев хидрид със състав ChNdr. Аналогично на пример 1 се получава ванадиев хидрид със състав Chnr за 2 часа от 8 g ванадий под формата на парче при 20°С. С и под налягане на водорода 30 атм. По този начин изобретението позволява да се опрости процеса, като се елиминира необходимостта от използване на ниски (минусови) температури и се намалява продължителността му от 8-10 дни до 1-2 часа.

Наддаване

3421538, 13.04.1982

ИНСТИТУТ ЗА НОВИ ХИМИЧЕСКИ ПРОБЛЕМИ, Академия на науките на СССР

СЕМЕНЕНКО КИРИЛ НИКОЛАЕВИЧ, ФОКИНА ЕВЕЛИНА ЕРНЕСТОВНА, ФОКИН ВАЛЕНТИН НАЗАРОВИЧ, ТРОИЦКАЯ СТЕЛА ЛЕОНИДОВНА, БУРНАШЕВА ВЕНИАННА ВЕНЕДИКТОВНА, ВЕРБЕЦКИ ВИКТОР НИКОЛАЕВИЧ, МИТРОХИН СЕРГЕЙ ВЛАДИЛЕНОВИЧ

IPC / етикети

Код на връзката

Метод за получаване на ванадиев дихидрид

Подобни патенти

Съставът на ванадиев оксид може да се използва, например, в химията на ванадий Известен е метод за получаване на ванадиев оксид чрез взаимодействие на ванадиев пентоксид със серидий чрез нагряване до 560, измиване на получения примес с действието на разтвор на каустик. нагряване, прилагане на метод за получаване на надий от състав b"601 с достатъчно s и достатъчно високо при 0%) с ниска консумация на сяра (0,8 l/g U,Oa) за по-малко от 1 m. Хидратираното петно с влага съдържание от 5 - 20% се оттича и зарежда в тръбна електрическа пещ. Пещта се продухва със серен диоксид и след това процесът се провежда в продължение на 5 часа при постоянен поток от серен диоксид (специфичният му разход е. 0,8 l/g 0; калциниран) и смесен...

Производство на детайли за физическо моделиране на процеси на обработка под налягане в състояние на свръхпластичност. Тези добре познати полимери, като монодисперсен полибутадиен, монодисперсен полиизопрен и други, са междинен продукт при производството на изкуствен каучук и имат свойства, които дават възможност за %Vam K. Shufrich Коректор М. Sharoshi Поръчка 270/6 Тираж 986 Държавен комитет на СССР - за изобретения и открития, 13035, Ж - 35, Раушская, № 4 / Бфилиал ППП, Ужгород, ул. Проектна, 4 " te%Perature. Моделиране на линеен...

Балансът на киселинно-алкалния потенциал (Pb = 7) на промивния флуид и контролирайте неговата промяна в процеса на пробиване на целия кладенец, съдържанието на скаликалий Определянето на концентрацията на калий в пробитите скали може да се извърши чрез изследване на проби от ядрото или изрезки на изхода на кладенеца, като се използват всякакви аналитични методи, тъй като калият има радиоактивен изотоп (в естествена смес съдържа 0,0119% от радиоактивния изотоп Kf). , концентрацията на калий може да се определи чрез измерване на гама активността на скалата (ядро, утайка 1), причинена от радиация, излъчвана по време на разпадането на радиоактивен изотоп на калий. Освен висока ефективност, спектрометричният метод за определяне...

Химични свойства на ванадий