›

Metoda za pridobivanje vanadijevega dihidrida. Vanadijev (I) hidrid: sestava in molska masa. Izračun molske mase

Vanadij ima telesno centrirano kubično mrežo s periodo a=3,0282A. V svojem čistem stanju je vanadij voljan in ga je mogoče enostavno obdelati s pritiskom. Gostota 6,11 g/cm3; temperatura tališča 1900°С, temperatura vrelišča 3400°С; specifična toplotna kapaciteta (pri 20-100°C) 0,120 cal/g deg; toplotni koeficient linearne ekspanzije (pri 20-1000°C) 10,6·10-6 deg-1; električna upornost pri 20 °C 24,8·10-8 ohm·m (24,8·10-6 ohm·cm); Vanadij pod 4,5 K preide v superprevodno stanje. Mehanske lastnosti vanadija visoke čistosti po žarjenju: modul elastičnosti 135,25 n/m2 (13520 kgf/mm2), natezna trdnost 120 n/m2 (12 kgf/mm2), raztezek 17 %, Brinellova trdota 700 mn /m 2 (70 kgf/ mm 2). Plinske nečistoče močno zmanjšajo duktilnost vanadija in povečajo njegovo trdoto in krhkost.

    1. Kemijske lastnosti vanadija

Vanadij se ne spreminja na zraku, odporen je na vodo, raztopine mineralnih soli in alkalij. Nanj delujejo samo kisline, ki so tudi oksidanti. V mrazu nanj ne vpliva razredčen dušik in žveplova kislina. Očitno se na površini kovine oblikuje tanek oksidni film, ki preprečuje nadaljnjo oksidacijo kovine. Da bi vanadij reagiral intenzivno, ga je treba segreti. Pri 600-700 ° C pride do intenzivne oksidacije kompaktne kovine, v fino zdrobljenem stanju pa vstopi v reakcije pri nižji temperaturi.

Z neposredno interakcijo elementov pri segrevanju lahko dobimo sulfide, karbide, nitride, arzenide in silicide. Za tehnologijo sta pomembna rumeno-bronasti nitrid VN (t pl = 2050°C), odporen na vodo in kisline, ter karbid VC visoke trdote (t pl = 2800°C).

Vanadij je zelo občutljiv na plinske primesi (O 2, N 2, H 2), ki močno spremenijo njegove lastnosti, tudi če so prisotni v najmanjših količinah. Zato lahko tudi zdaj v različnih referenčnih knjigah najdete različna tališča vanadija. Kontaminirani vanadij, odvisno od čistosti in načina pridobivanja kovine, se lahko tali v območju od 1700 do 1900 ° C. S čistostjo 99,8 - 99,9 % je njegova gostota 6,11 g/cm3 pri 20°C, tališče je 1919°C, vrelišče pa 3400°C.

Kovina je izjemno odporna tako v organskih kot najbolj anorganskih agresivnih okoljih. Glede odpornosti na HC1, HBr in hladno žveplovo kislino je bistveno boljši od titana in nerjavnega jekla. Ne tvori spojin s halogeni, z izjemo najbolj agresivnega med njimi - fluora. S fluorom daje brezbarvne kristale VF 5, ki pri 111°C sublimirajo, ne da bi se spremenili v tekočino. Atmosfera ogljikovega dioksida ima veliko šibkejši učinek na kovinski vanadij kot na njegove analoge - niobij in tantal. Je zelo odporen na staljene kovine, zato se lahko uporablja v jedrskih reaktorjih, kjer se staljene kovine uporabljajo kot hladilna sredstva. Vanadij ne rjavi niti v sladki niti v morski vodi ali v raztopinah alkalij.

Od kislin delujejo koncentrirane žveplova in dušikova kislina, fluorovodikova kislina in njihove mešanice.

Posebna značilnost vanadija je njegova visoka topnost v vodiku. Kot rezultat te interakcije nastanejo trdne raztopine in hidridi. Najverjetnejša oblika obstoja hidridov so kovinske spojine z elektronsko prevodnostjo. Preprosto lahko preidejo v stanje superprevodnosti. Vanadijevi hidridi lahko tvorijo raztopine z nekaterimi trdnimi ali tekočimi kovinami, v katerih se poveča topnost vodika.

Vanadijevi karbidi so samostojnega pomena, saj njihove lastnosti zagotavljajo material z zelo dragocenimi lastnostmi za sodobno tehnologijo. So izjemno trdi, ognjevzdržni in imajo dobro električna prevodnost. Vanadij je sposoben celo izpodriniti druge kovine iz njihovih karbidov, da tvori svoje karbide:

3V + Fe3С = V 3 С + 3Fe

Znanih je več vanadijevih spojin z ogljikom:

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

Z večino članov glavne podskupine vanadij tvori tako binarne spojine (tj. sestavljene samo iz dveh elementov) kot bolj zapletene sestave. Nitridi nastanejo pri interakciji kovinskega prahu ali njegovih oksidov s plinom amoniakom:

6V + 2NН 3 = 2V 3 N + 3Н 2

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

Za polprevodniško tehniko so zanimivi fosfidi V 3 P, V 2 P, VP, VP 2 in arzenidi V 3 As, VAs.

Kompleksne lastnosti vanadija se kažejo v tvorbi spojin kompleksne sestave, kot je fosfor-vanadna kislina H 7 PV 12 O 36 ali H 7 [P(V 2 O 6) 6].

Pretvornik dolžine in razdalje Pretvornik mase Pretvornik prostorninskih mer razsutih izdelkov in prehrambenih izdelkov Pretvornik površine Pretvornik prostornine in merskih enot v kulinaričnih receptih Pretvornik temperature Pretvornik tlaka, mehanske napetosti, Youngovega modula Pretvornik energije in dela Pretvornik moči Pretvornik sile Pretvornik časa Pretvornik linearne hitrosti Pretvornik ravnih kotov Pretvornik števila toplotne učinkovitosti in ekonomičnosti porabe goriva v različne sisteme notacije Pretvornik merskih enot količine informacij Valutni tečaji Velikosti ženskih oblačil in čevljev Velikosti moških oblačil in čevljev Pretvornik kotne hitrosti in frekvence vrtenja Pretvornik pospeška Pretvornik kotnega pospeška Pretvornik gostote Pretvornik specifične prostornine Pretvornik vztrajnostnega momenta Pretvornik sile Pretvornik navora Pretvornik specifična toplota zgorevanje (po masi) Pretvornik gostote energije in specifične toplote zgorevanja (po prostornini) Pretvornik temperaturne razlike Pretvornik koeficienta toplotnega raztezanja Pretvornik toplotnega upora Pretvornik specifične toplotne prevodnosti Pretvornik specifične toplotne kapacitete Pretvornik moči izpostavljenosti energiji in toplotnega sevanja Pretvornik gostote toplotnega toka Koeficient prehoda toplote pretvornik Volumetrični pretvornik pretoka Pretvornik masnega pretoka Pretvornik molskega pretoka Pretvornik masnega pretoka Pretvornik gostote Molarne koncentracije Pretvornik pretvornika masna koncentracija v raztopini Dinamični (absolutni) pretvornik viskoznosti Pretvornik kinematične viskoznosti Pretvornik površinske napetosti Pretvornik paroprepustnosti Pretvornik gostote pretoka vodne pare Pretvornik ravni zvoka Pretvornik občutljivosti mikrofona Pretvornik ravni zvočnega tlaka (SPL) Pretvornik ravni zvočnega tlaka z izbiro referenčnega tlaka Pretvornik svetlosti Pretvornik svetlobne jakosti Pretvornik osvetlitve Računalniška grafika Pretvornik ločljivosti Pretvornik frekvence in valovne dolžine Dioptrijska moč in goriščna razdalja Dioptrijska moč in povečava objektiva (×) Pretvornik električni naboj Linearni pretvornik gostote naboja Pretvornik površinske gostote naboja Pretvornik prostorninske gostote naboja Pretvornik električnega toka Pretvornik linearne gostote toka Pretvornik površinske gostote toka Pretvornik napetosti električno polje Pretvornik elektrostatičnega potenciala in napetosti Pretvornik električnega upora Pretvornik električne upornosti Pretvornik električne prevodnosti Pretvornik električne prevodnosti Pretvornik električne kapacitivnosti Pretvornik induktivnosti Ameriški pretvornik merila žice Ravni v dBm (dBm ali dBmW), dBV (dBV), vatih in drugih enotah Pretvornik magnetomorne sile Pretvornik napetosti magnetno polje Pretvornik magnetnega pretoka Pretvornik magnetne indukcije Sevanje. Pretvornik hitrosti absorbirane doze ionizirajoče sevanje radioaktivnost. Pretvornik radioaktivnega razpada Sevanje. Pretvornik doze izpostavljenosti Sevanje. Pretvornik absorbirane doze Pretvornik decimalne predpone Prenos podatkov Tipografija in obdelava slik Pretvornik enot Pretvornik prostornine lesa Pretvornik enot Izračun molska masa Periodni sistem kemični elementi D. I. Mendelejev

Kemijska formula

Molska masa VH, vanadij(I) hidrid 51.94944 g/mol

Masni deleži elementov v spojini

Uporaba kalkulatorja molske mase

  • Kemijske formule morajo biti vnesene z upoštevanjem velikih in malih črk
  • Indeksi se vnesejo kot običajna števila
  • Točka naprej srednja črta(znak za množenje), ki se uporablja na primer v formulah kristalnih hidratov, se nadomesti z navadno piko.
  • Primer: namesto CuSO₄·5H₂O v pretvorniku je za lažji vnos uporabljen zapis CuSO4,5H2O.

Kinematična viskoznost

Kalkulator molske mase

Krtek

Vse snovi so sestavljene iz atomov in molekul. V kemiji je pomembno natančno izmeriti maso snovi, ki reagirajo in pri tem nastanejo. Po definiciji je mol količinska enota snovi SI. En mol vsebuje natančno 6,02214076×10²³ elementarni delci. Ta vrednost je številčno enaka Avogadrovi konstanti N A, če je izražena v enotah mol⁻¹ in se imenuje Avogadrovo število. Količina snovi (simbol n) sistema je merilo števila strukturnih elementov. Strukturni element je lahko atom, molekula, ion, elektron ali kateri koli delec ali skupina delcev.

Avogadrova konstanta N A = 6,02214076×10²³ mol⁻¹. Avogadrovo število je 6,02214076×10²³.

Z drugimi besedami, mol je količina snovi, ki je po masi enaka vsoti atomskih mas atomov in molekul snovi, pomnoženih z Avogadrovim številom. Enota za količino snovi, mol, je ena od sedmih osnovnih enot SI in jo simbolizira mol. Ker sta ime enote in njen simbol enaka, je treba opozoriti, da simbol ni zavrnjen, za razliko od imena enote, ki ga je mogoče zavrniti v skladu z običajnimi pravili ruskega jezika. En mol čistega ogljika-12 je enak natanko 12 g.

Molska masa

Molska masa je fizikalna lastnost snovi, opredeljena kot razmerje med maso te snovi in ​​količino snovi v molih. Z drugimi besedami, to je masa enega mola snovi. Enota SI za molsko maso je kilogram/mol (kg/mol). Vendar so kemiki navajeni uporabljati bolj priročno enoto g/mol.

molska masa = g/mol

Molska masa elementov in spojin

Spojine so snovi, sestavljene iz različnih atomov, ki so med seboj kemično povezani. Kemične spojine so na primer naslednje snovi, ki jih najdemo v kuhinji vsake gospodinje:

  • sol (natrijev klorid) NaCl
  • sladkor (saharoza) C₁₂H₂₂O₁₁
  • kis (raztopina ocetna kislina) CH3COOH

Molska masa kemičnega elementa v gramih na mol je številčno enaka masi atomov elementa, izraženi v atomskih masnih enotah (ali daltonih). Molska masa spojin je enaka vsoti molskih mas elementov, ki sestavljajo spojino, ob upoštevanju števila atomov v spojini. Na primer, molska masa vode (H₂O) je približno 1 × 2 + 16 = 18 g/mol.

Molekulska teža

Molekulska masa (staro ime molekulska masa) je masa molekule, izračunana kot vsota mas vsakega atoma, ki sestavlja molekulo, pomnožena s številom atomov v tej molekuli. Molekulska teža je brez dimenzij fizikalna količina, številčno enaka molski masi. To pomeni, da se molekulska masa razlikuje od molske mase po dimenziji. Čeprav je molekulska masa brezrazsežna, ima še vedno vrednost, imenovano atomska masna enota (amu) ali dalton (Da), ki je približno enaka masi enega protona ali nevtrona. Enota za atomsko maso je tudi številčno enaka 1 g/mol.

Izračun molske mase

Molska masa se izračuna na naslednji način:

  • določiti atomske mase elementov po periodnem sistemu;
  • določi število atomov posameznega elementa v formuli spojine;
  • določite molsko maso tako, da dodate atomske mase elementov, vključenih v spojino, pomnožene z njihovim številom.

Na primer, izračunajmo molsko maso ocetne kisline

Sestavljen je iz:

  • dva ogljikova atoma
  • štirje atomi vodika
  • dva atoma kisika
  • ogljik C = 2 × 12,0107 g/mol = 24,0214 g/mol
  • vodik H = 4 × 1,00794 g/mol = 4,03176 g/mol
  • kisik O = 2 × 15,9994 g/mol = 31,9988 g/mol
  • molska masa = 24,0214 + 4,03176 + 31,9988 = 60,05196 g/mol

Naš kalkulator naredi točno ta izračun. Vanj lahko vnesete formulo ocetne kisline in preverite, kaj se zgodi.

Vam je težko prevajati merske enote iz enega jezika v drugega? Kolegi so vam pripravljeni pomagati. Objavite vprašanje v TCTerms in v nekaj minutah boste prejeli odgovor.

Vanadij je v zemeljski skorji bolj pogost kot Cu, Zr, Pb, vendar se njegove spojine redko nahajajo v obliki velikih nahajališč. Vanadij je razpršen v različnih silikatnih in sulfidnih rudah. Njegovi najpomembnejši minerali pokroviteljski VS 2–2,5, sulvanit Cu 3 VS 4, Alait V2O3×H2O, vanadinit Pb 5 (VO 4) 3 Cl. Niobij in tantal skoraj vedno najdemo skupaj, največkrat v sestavi niobat-tantalatnih mineralov sestave M + 2 E 2 O 6 (M = Fe, Mn). V primeru prevlade tantala imenujemo mineral M +2 (TaO 3) 2 tantalat, s prevlado niobija kolumbit M(NbO 3) 2.

Preproste snovi. V obliki enostavnih snovi V, Nb in Ta so sive ognjevzdržne kovine s telesno centrirano kubično mrežo. Nekaj ​​njihovih konstant je navedenih spodaj:

fizikalno- kemijske lastnosti vanadij, niobij in tantal so močno odvisni od njihove čistosti. Čiste kovine so na primer kovljive, medtem ko primesi (zlasti O, H, N in C) močno poslabšajo duktilnost in povečajo trdoto kovin.

V normalnih pogojih je za V, zlasti za Nb in Ta, značilna visoka kemična odpornost. Vanadij se na hladnem raztopi le v vodki in koncentrirani HF, pri segrevanju pa v HNO 3 in koncentrirani H 2 SO 4. Niobij in tantal se raztopita samo v fluorovodikovi kislini in mešanici fluorovodikove in dušikove kisline s tvorbo anionskih fluorokompleksov, ki ustrezajo njihovemu najvišjemu oksidacijskemu stanju:

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

Vanadij, niobij in tantal medsebojno delujejo tudi, ko so legirani z alkalijami v prisotnosti oksidantov, to je pod pogoji, ki vodijo do tvorbe anionskih okso kompleksov, ki ustrezajo njihovemu najvišjemu oksidacijskemu stanju:

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

c taljenje

Pri segrevanju se kovine oksidirajo s kisikom v E 2 O 5 in s fluorom v EF 5. Pri visokih temperaturah reagirajo tudi s klorom, dušikom, ogljikom itd.

Za pridobivanje vanadija, niobija in tantala njihove naravne spojine najprej pretvorimo v okside ali v enostavne ali kompleksne halogenide, ki jih nato reduciramo z metalotermično metodo.

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

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

Tantal pridobivajo tudi z elektrolizo Ta 2 O 5 v staljenih kompleksnih fluoridih K 2 [TaF 7 ].

Zaradi podobnih lastnosti niobija in tantala predstavlja njuno ločevanje drug od drugega precejšnje težave. Posebej čiste kovine dobimo s termično razgradnjo jodidov. Za tehnične namene se običajno topi ferovanadij, feroniobij in ferotantal.

Glavni porabnik vanadija je črna metalurgija. Vredno fizikalne in kemijske lastnosti V, Nb in Ta omogočajo njihovo uporabo pri ustvarjanju jedrskih reaktorjev. Niobij in v še večji meri tantal sta zanimiva kot konstrukcijski material za posebej agresivna okolja v kemični industriji.



Spojine elementov podskupine vanadija

Kovina in kovinam podobne spojine. V prahu V, Nb in Ta adsorbirajo znatne količine vodika, kisika, dušika in tvorijo intersticijske trdne raztopine. V tem primeru nekovine preidejo v atomsko stanje in njihovi elektroni sodelujejo pri gradnji d- cone kovinskega kristala. Pri segrevanju se poveča topnost nekovin; Hkrati se spreminja narava kemične vezi in lastnosti nastalih spojin. Tako med tvorbo oksidov postopna oksidacija niobija (kot tudi V in Ta) s kisikom poteka skozi naslednje stopnje:

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

trdna raztopina

Značilne so lastnosti Nb 6 O in Nb 2 O kovinske povezave; NbO (siva) je spojina spremenljive sestave (NbO 0,94–1,04) s kovinskim leskom in kovinsko prevodnostjo. Tudi NbO 2 dioksid (črni) ima spremenljivo sestavo (NbO 0,19-2,09), a je že polprevodnik. In končno, Nb 2 O 5 ima bolj ali manj konstantno sestavo in nima elektronske prevodnosti. Tako se s povečanjem vsebnosti kisika delež kovinska povezava delež kovalentnih pa se poveča, kar povzroči spremembo lastnosti oksidov.

Vanadijevi hidridi in njegovi analogi EN– krhki kovinski podobni prahovi sive ali črne barve, imajo spremenljivo sestavo. Hidridi so kemično stabilni in ne komunicirajo z vodo in razredčenimi kislinami.

Imajo tudi visoko odpornost proti koroziji nitridi(EN, Nb 2 N, Ta 2 N), karbidi(ES, E 2 S), boridi(EV, EV 2, E 3 V 4), številne druge spojine vanadija in njegovih analogov z neaktivnimi nekovinami.

Vanadij, niobij in tantal med seboj in s kovinami, ki se nahajajo blizu njih periodni sistem(podskupine železa, titana in kroma) tvorijo kovinske trdne raztopine. Kot razlike v elektronska struktura medsebojno delujočimi kovinami se zmanjša možnost tvorbe trdnih raztopin in poveča možnost tvorbe intermetalnih spojin, kot so na primer Co 3 V, Fe 3 V, Ni 3 V, Al 3 V itd.

Intermetalne spojine vanadija in njegovih analogov dajejo zlitinam dragocene fizikalno-kemijske lastnosti. Tako vanadij močno poveča trdnost, žilavost in odpornost proti obrabi jekla. Niobij daje jeklu večjo odpornost proti koroziji in toplotno odpornost. V zvezi s tem se večina izkopanega vanadija in niobija uporablja v metalurgiji za proizvodnjo orodnega in konstrukcijskega jekla.

Zelo zanimive so zlitine na osnovi karbidov, nitridov, boridov in silicidov niobija in tantala, za katere je značilna izjemna trdota, kemična inertnost in toplotna odpornost.

Spojine V (II), Nb (II), Ta (II). Od derivatov, v katerih imajo elementi vanadijeve podskupine oksidacijsko stanje +2, so vanadijeve spojine relativno bolj stabilne. Koordinacijsko število vanadija (II) je 6, kar ustreza oktaedrski strukturi njegovih kompleksov (strukturnih enot) v spojinah.

Vanadijev oksid (P) VO (UO 0,9 -VO 1,3) ima kristalna mreža tip NaCl. Je črne barve, ima kovinski lesk in relativno visoko električno prevodnost. VO se pridobi z redukcijo V 2 O 5 v toku vodika. VO ne reagira z vodo, ampak kot bazična spojina zlahka reagira z razredčenimi kislinami:

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

Ion 2+ je vijoličen. Kristalni hidrati imajo enako barvo, na primer M +1 2 SO 4 × VSO 4 × 6H 2 O, VSO 4 × 7H 2 O, VСl 2 × 6H 2 O.

Spojine V (II) so močni reducenti. Vijolične raztopine derivatov 2+ zlahka oksidirajo v 3+ in njihova barva postane zelena. V odsotnosti oksidantov (na primer atmosferskega kisika) raztopine spojin V(II) postopoma razgradijo celo vodo, pri čemer se sprosti vodik.

Derivata Nb (II) in Ta (II) spadata med spojine grozdnega tipa.

Spojine V (III), Nb (III), Ta (III). Koordinacijsko število vanadija (III) je 6. Struktura spojin V (III) je podobna podobnim derivatom Al (IP). Črni vanadijev (III) oksid V 2 O 3 ima kristalno mrežo tipa korunda a-A1 2 O 3; njegova sestava je spremenljiva VO 1,60-1,80. Iz alkalnih raztopin spojin V (III) se sprošča zeleni hidroksid V(OH) 3 spremenljive sestave V 2 O×nH 2 O. Te spojine so amfoterne, vendar s prevlado bazičnih lastnosti. Tako se V 2 O 3 in V 2 O 3 × nH 2 O raztopita v kislinah:

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

Nastali 3+ akva kompleksi in iz njih proizvedeni kristalni hidrati VСl 3 ×6H 2 O in VI 3 ×6H 2 O so zelene barve. Vanadium alum M +1 × 12H 2 O ima vijolično barvo, ki pri raztapljanju daje zelene raztopine.

Vanadijevi trihalidi VHal 3 so kristalne snovi. VCl 3 triklorid ima plastno strukturo. Z ustreznimi bazičnimi halogenidi VHal 3 tvorijo halogenidne vanadate - derivate 3- in 3- ionov:

3KF + VF 3 = K 3; EXl + 2VСl 3 = K 3

Derivati ​​vanadija (III) so močni reducenti, v raztopinah se z atmosferskim kisikom zlahka oksidirajo v derivate V (IV). Trihalidi so nesorazmerni pri segrevanju:

2VСl 3 (t) = VСl 2 (t) + VСl 4 (g)

Ta reakcija je endotermna, njen pojav pa je posledica entropijskega faktorja (zaradi tvorbe hlapnega VСl 4).

Derivati ​​Nb (PI) in Ta (III) v glavnem spadajo med spojine grozdnega tipa.

Spojine V (IV), Nb (IV), Ta (IV). V normalnih pogojih je oksidacijsko stanje +4 je najbolj značilen za vanadij. Spojine V(III) se z molekulskim kisikom precej zlahka oksidirajo v derivate V(IV), spojine V(V) pa reducirajo v derivate V(IV). Najstabilnejše koordinacijsko število vanadija (IV) je 6, stabilni pa sta tudi koordinacijski števili 4 in 5.

Od derivatov V (IV) so znani modri VO 2 (VO 1,8-2,17), rjavi VF 4 in rdeče-rjava tekočina VСl 4, pa tudi oksohalidi tipa VONal 2. VO dioksid nastane s skrbno redukcijo V 2 O 5 z vodikom in VСl 4 z oksidacijo vanadija (ali ferovanadija) s klorom ali z interakcijo vročega V 2 O 5 s CCl 4 .

Dioksid ima kristalno mrežo rutilnega tipa TiO 2 . Molekula VCl 4 ima tako kot TiCl 4 tetraedrično obliko.

V primerjavi s podobnimi derivati ​​V (II) in V (IP) imajo binarne spojine V (IV) jasneje kisle lastnosti. Tako VO2, ki je netopen v vodi, pri segrevanju relativno zlahka reagira z alkalijami. Pri tem nastanejo rjavi oksovanadati (IV), najpogosteje sestave M2:

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

VO 2 se še lažje topi v kislinah. V tem primeru ne nastanejo preprosti vodni kompleksi V 4+, temveč vodni derivati oksovanadil VO 2+, za katerega je značilna svetlo modra barva: VO 2 + 2H + + 4H 2 O = 2+

Oksovanadilna skupina VO 2+ je zelo stabilna, saj je vez VO skoraj dvojna:

Medatomska razdalja d VO v vanadilni skupini je 0,167 nm, medtem ko je razdalja d V - OH 2 = 0,23 nm.

Skupina VO 2+ med različnimi reakcijami ostane nespremenjena; odvisno od narave ligandov je lahko del kationskih ali anionskih kompleksov in nevtralnih molekul.

Interakcija VHal 4 z bazičnimi halogenidi ni značilna, so pa za V (IV) zelo značilni derivati ​​anionskih oksovanadilnih kompleksov tipa K 2, (NH 4) 3 .

Vanadijevi tetrahalidi se zlahka hidrolizirajo. Torej, v vodi se VСl 4 takoj spremeni v VOСl 2 (vanadil diklorid):

VCl 4 + H 2 O = VOCl 2 + 2HCl

Za niobij in tantal so znani dioksidi EO 2, tetrahalidi ENAl4, oksodihalidi EOAl 2. Menijo, da te spojine izkazujejo vez kovina-kovina, to pomeni, da pripadajo grozdom.

Nagnjenost, značilna za niobij in tantal, da uporabita vse svoje valenčne elektrone pri tvorbi kemične vezi, se običajno izvede s prenosom le-teh v najvišja stopnja oksidacija +5. Pri nizkih oksidacijskih stopnjah se ta težnja pojavi zaradi tvorbe M-M vezi.

Spojine V (V), Nb (V), Ta (V). V seriji V (V) - Nb (V) - Ta (V) se stabilnost spojin poveča. To zlasti dokazuje primerjava Gibbsovih energij tvorbe spojin iste vrste, na primer:

Za vanadij (V) sta znana le oksid V 2 O 5 in fluorid VF 5, za niobij (V) in tantal (V) pa vsi drugi halogenidi EHal 5, za E (V) pa še oksohalidi EONal tip je značilen 3. Vse te spojine so običajno kisle. Nekateri ustrezni anionski kompleksi so podani spodaj:

Za V (V) sta najbolj tipični koordinacijski števili 4 in 6, za Nb (V) in Ta (V) pa 6 in 7. Poleg tega obstajajo spojine, v katerih je koordinacijsko število Nb (V) in Ta ( V) doseže 8.

Oksidi rdeči V 2 O 5 (T. tal. 670 ° C), beli Nb 2 O 5 (T. tal. 1490 ° C) in Ta 2 O 5 (T. tal. 1870 ° C) so ognjevzdržne kristalne snovi. Strukturna enota E 2 O 5 - oktaeder EO 6. (V primeru V 2 O 5 je oktaeder VO 6 zelo popačen - skoraj trigonalna bipiramida z odstranjenim enim dodatnim atomom kisika.) Oksidi imajo visoko toploto in Gibbsovo energijo tvorbe. Poleg tega sta zaradi stiskanja lantanida vrednosti DH 0 f in DG o f za Nb 2 O 5 in Ta 2 O 5 blizu in opazno drugačni od tistih za V 2 O 5 .

Vanadijev (V) oksid dobimo s termično razgradnjo NH 4 VO 3:

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

Je zelo slabo topen v vodi (~0,007 g/l pri 25°C), tvori svetlo rumeno kislo raztopino; V alkalijah se zlahka topi, v kislinah pa le pri daljšem segrevanju. Oksida Nb (V) in Ta (V) sta kemično neaktivna, praktično netopna v vodi in kislinah ter reagirata z alkalijami šele pri taljenju:

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

Oksovanadati (V), oksoniobati (V) in oksotanati (V) so kristalne spojine kompleksne sestave in strukture. Njihovo raznolikost in kompleksnost sestave je mogoče oceniti po naravi ustreznih diagramov taljivosti (na primer slika 2). Najenostavnejši spojini po sestavi sta M +1 EO 3 in M ​​+1 3 EO 4. Večinoma so oksovanadati (V) in še posebej oksoniobati (V) in oksotanalat (V) polimerne spojine.

Kisline, ki delujejo na raztopine oksovanadatov, povzročijo polimerizacijo ionov vanadata do nastanka oborine hidratiranega oksida V 2 O 5 × nH 2 O. Spremembo sestave ionov vanadata spremlja sprememba barve iz skoraj brezbarvnega VO 4 3- do oranžna V 2 O 5 × nH 2 O.

Pentagalidi ENal 5 imajo otočno strukturo, zato so taljivi, hlapni, topni v organskih topilih in kemično aktivni. Fluoridi so brezbarvni, preostali halogenidi so obarvani.

Kristali NbF 5 (T pl. 80 ° C, T pl. 235 ° C) in TaF 5 (T pl. 95 ° C, T b. 229 ° C) so sestavljeni iz tetramernih molekul (EF 5) 4 in ESl 5 in EVr 5 (T pl. in T vreli približno 200-300 ° C) - iz dimernih molekul (ENAl 5) 2:

VF 5 je viskozna tekočina (T pl. 19,5 ° C), po strukturi podobna SbF 5. Ker so kisle spojine, pentahalidi zlahka hidrolizirajo in tvorijo amorfne oborine hidratiranih oksidov:

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

Pentafluoridi, kot tudi pentakloridi Nb in Ta, poleg tega reagirajo z ustreznimi bazičnimi halidi, da tvorijo anionske komplekse [EF 6 ] -, v primeru Nb (V) in Ta (V) pa še [EF 7 ] 2-, [EF 8] 3- in [ESl 6] -, na primer:

KF + VF 5 = K

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

Oksohalidi EONal 3 so običajno trdne snovi, so večinoma hlapni, VOCl 3 pa je tekoč (T pl. - 77 o C, T vr. 127 o C).

Molekula VOCl 3 ima obliko popačenega tetraedra z atomom vanadija v središču:

V mreži NbOCl 3 so dimerne skupine Nb 2 Cl 6 povezane preko Nb-O-Nb mostov, ki tvorijo neskončne verige oktaedrov NbO 2 Cl 4 .

Oksohalidi se zlahka hidrolizirajo v hidratirane okside E 2 O 5 × nH 2 O in HHal

2EONal 3 + 3H 2 O = E 2 O 5 + 6ННal

in medsebojno delujejo z bazičnimi halidi, da tvorijo anionske komplekse sestave 2-, za NB (V) in Ta (V) pa poleg tega [EOCl 4] -, [EONal 5 I 2-, [EOF 6] 3- ( Нl = F, Cl), na primer:

2KF + VOF 3 = K 2

3КF + NbОF 3 = К 3

Pri interakciji z vodne raztopine ki vsebuje KF in HF, Nb 2 O 5 daje K 2, Ta 2 O 5 pa tvori 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

Ena od metod za ločevanje niobija in tantala temelji na razliki v topnosti K 2 [TaF 7 ] in K 2.

Za vanadij (V) in njegove analoge so značilni perokso kompleksi, kot so rumeni 3-, modro-vijolični 3- in brezbarvni 3- in [Ta(O 2) 4] 3-. Struktura [E(O 2) 4 ] 3- je dodekaeder.

Peroksovanadati, peroksoniobati in peroksotanatati nastanejo z delovanjem vodikovega peroksida in ustreznih spojin E (M) v alkalnem okolju. Na primer:

V trdnem stanju so te spojine stabilne, ko so izpostavljene kislinam, se peroksoniobati in peroksotanati pretvorijo v ustrezne peroksokisline sestavka NEO 4.

Razstava derivatov vanadija (V). oksidativne lastnosti, na primer, oksidirajo koncentrirano klorovodikovo kislino:

Za pretvorbo niobija (V) in zlasti tantala (V) v nižja oksidacijska stanja so potrebna energetska redukcijska sredstva in segrevanje.

Vanadijeve spojine se uporabljajo v kemični industriji kot katalizatorji (proizvodnja žveplove kisline), uporabljajo pa se tudi v steklarski in drugih industrijah.

Predstavljene so molekularne konstante, ki se uporabljajo za izračun termodinamičnih funkcij VH.

Simetrija osnovnega stanja VH, vibracijske in rotacijske konstante niso bile eksperimentalno določene. Kvantno mehanski izračuni molekule [74SCO/RIC, 75HEN/DAS, 81DAS, 83WAL/BAU, 86CHO/LAN, 96FUJ/IWA, 97BAR/ADA, 2004KOS/ISH, 2006FUR/PER, 2008GOE/MAS] dajejo simetrijo osnovnega stanja 5 Δ, ravnotežna medjedrna razdalja v območju 1,677 – 1,79 Å, vrednosti vibracijske konstante v območju 1550 – 1659 cm -1.

Za izračun termodinamičnih funkcij se povprečne vrednosti w e in r e temelji na rezultatih kvantnomehanskih izračunov. Konstante B e, mi x e, D e in a 1 se nadalje izračunata z uporabo formul 1,38, 1,67, 1,68 oziroma 1,69. V tabeli Konstante osnovnega stanja V.D1 so podane glede na nižjo Ω-komponento X 5 Δ 0 . Energija spin-orbitalnih komponent X 5 Δ izračunano v [2004KOS/ISH], v tabeli. V.D1 daje povprečne vrednosti za dve možnosti izračuna [2004KOS/ISH].

Vzbujena stanja VH so bila izračunana v [74SCO/RIC, 75HEN/DAS, 81DAS, 83WAL/BAU, 96FUJ/IWA, 2004KOS/ISH, 2008GOE/MAS]. Dobljene energije kvintetnih stanj imajo opazen razpon: 5 Π (753 – 2260 cm -1), 5 Σ – (1694 – 4762 cm -1), 5 Φ (2629 – 5816 cm -1). V tabeli V.D1 prikazuje zaokrožene povprečne vrednosti energij teh treh stanj. Energije nizko ležečih tripletnih stanj so bile izračunane v [75HEN/DAS, 2004KOS/ISH, 2008GOE/MAS]. Rezultati [75HEN/DAS, 2004KOS/ISH] so si blizu, medtem ko izračun [2008GOE/MAS] daje bistveno nižjo energijo za nižje tripletno stanje. V tabeli V.D1, energije tripletnih stanj so vzete na podlagi grafa potencialnih krivulj [2004KOS/ISH].

Izračun termodinamičnih funkcij je vključeval: a) osnovno stanje X 5 Δ 0; b) druge komponente spin-orbitalne cepitve X 5 Δ, kot ločena stanja Ω; c) nizko ležeča kvintna in tripletna stanja, dobljena v kvantnomehanskih izračunih; d) sintetična (ocenjena) stanja, ki združujejo druga vzbujena stanja molekule z ocenjeno energijo do 40000 cm -1.

Statistične uteži sintetičnih stanj so ocenjene z uporabo V + H - ionskega modela. Nižja kvintetna stanja molekule ustrezajo komponentam cepitve glavnega člena iona V + 5 D(3d 4) (5 Δ, 5 Π, 5 Σ +) in prvega vzbujenega člena 5 F(3d 3 4s) (5 Φ, 5 Δ, 5 Π, 5 Σ –), vendar se relativni položaji členov različnih konfiguracij lahko spremenijo v polju liganda. V kvantnomehanskih izračunih molekule je bilo pridobljenih kvintet nizko ležečih stanj 5 Φ, 5 Δ, 5 Π, 5 Σ –, od katerih lahko 5 Φ in 5 Σ – zagotovo pripišemo členu 5 F(3d 3 4s) . Energijska razlika 5 Φ in 5 Σ označuje velikost cepitve člena 5 F(3d 3 4s) v polju liganda. Stanji 5 Δ in 5 Π ne spadata v interval med 5 Φ in 5 Σ - zaradi odbijanja z drugim parom stanj 5 Δ in 5 Π, vezanih na člen 5 D(3d 4). Nemotena komponenta cepitve člana 5 D(3d 4) je stanje 5 Σ +, katerega energija je ocenjena na 5000 cm -1 (prvo sintetično stanje v tabeli V.E1). Drugi par stanj 5 Δ in 5 Π je vključen v (tvori) sintetično stanje 10000 cm -1. Nizko ležeča tripletna stanja 3 Φ, 3 Δ, 3 Π, 3 Σ, dobljena v kvantnomehanskih izračunih, je mogoče interpretirati kot komponente cepitve člena 3 F(3d 3 4s). Drugi členi konfiguracij 3d 4 in 3d 3 4s dajejo višje ležeča stanja, njihove statistične uteži so porazdeljene med sintetična stanja v skladu z energijo členov v ionu [71MOO] plus popravkom za energijo nižjega konfiguracijskega člena v molekuli. Popravek za 5 D(3d 4) je ocenjen na 5500 cm -1 (~ energija 5 Σ + plus polovica pričakovane vrednosti cepitve člena), za 5 F(3d 3 4s) pa na 4000 cm -1 (povprečna energija stanj 5 Φ, 5 Σ –). Sintetična stanja 20000 cm -1 in več vključujejo tudi statistične uteži členov konfiguracije 3d 3 4p. Nižja stanja te konfiguracije so postavljena v območje 21000 cm -1 v skladu z domnevno interpretacijo VH absorpcijskega spektra, opaženega v [73SMI].

Termodinamične funkcije VH(g) smo izračunali z enačbami (1.3) - (1.6), (1.9), (1.10), (1.93) - (1.95). Vrednote Q int in njegovi derivati ​​so bili izračunani z uporabo enačb (1.90) - (1.92) ob upoštevanju devetnajstih vzbujenih stanj ob predpostavki, da Q kol.vr ( i) = (p i /p X)Q kol.vr ( X) . Vibracijsko-rotacijska delitvena funkcija stanja X 5 Δ 0 in njegovi derivati ​​so bili izračunani z uporabo enačb (1.70) - (1.75) z neposrednim seštevanjem energijskih ravni. Pri izračunih so bile upoštevane vse energijske ravni z vrednostmi J< J max,v, kje J max,v je bilo ugotovljeno iz pogojev (1.81). Vibracijsko-rotacijski nivoji stanja X 5 Δ 0 so bile izračunane z uporabo enačb (1.65), vrednosti koeficientov Y kl v teh enačbah so bile izračunane z uporabo razmerij (1.66) za izotopsko modifikacijo, ki ustreza naravni mešanici izotopov vanadija in vodika, iz molekulskih konstant 51 V 1 H, navedenih v tabeli V.E1. Vrednosti koeficientov Y kl , pa tudi količine v max in J lim so podani v tabeli V.D2.

pri sobna temperatura so bile pridobljene naslednje vrednosti:

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

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

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

Glavni prispevek k napaki izračunanih termodinamičnih funkcij VH(r) v celotnem temperaturnem območju izhaja iz negotovosti energij nizko ležečih elektronskih stanj. Napaka Φº( T) primerljiv prispevek ima tudi netočnost rotacijskih in vibracijskih konstant. Pri 3000 in 6000 K je pomemben prispevek k napaki funkcij (in C p o že pri 1000 K) uvede računsko metodo. Napake v vrednostih Φº( T) pri T= 298,15, 1000, 3000 in 6000 K so ocenjeni na 0,7, 1,6, 1,2 oziroma 1,2 J×K‑1×mol‑1.

Drugih izračunov termodinamičnih funkcij VH(r) v literaturi ni bilo.

Termokemijske količine za VH(g).

Ravnotežna konstanta reakcije VH(g)=V(g)+H(g) je bila izračunana iz sprejete vrednosti disociacijske energije

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

(54,. (57) METODA VANADIA, vključujejo kovinske van obsevane prn dismetale iz dejstva, da je s ciljem 1. stopnje procesa temperatura in proces tlak 5-30 uravnan pri raztapljanju termokovinskih aV Ch, 8 oz. druga kemija (protonacionalni nominiranec ZSSR ISOB(etenije in izjeme(71) Inštitut za nove kemijske probleme Akademije znanosti ZSSR(56) 1, Mikheeva V.I. Hidridi prehodne kovine. Akademija znanosti ZSSR, I. 1946, str. 97-99.2, "1. Aveg, Spev. Yaos", 1961, 83R 17, str. 3728-3729, 3. Journal of Inorganic Vol. 22, številka 1977, str. PRIDOBIVANJE DIHIDRIDOV obdelava medija z vodikom, hidridna lega z izjemo neuporabe nizke rasti, dolgotrajna predelava poteka z vodikom, pol-genin hidridi spojin sestave 1 Gen Naročilo 10312/24 Naklada 471 Naročnina VNIIPI Državnega komiteja ZSSR za izume in odkritja 113035, Moskva, Zh, Raushskaya nab., 4/5 podružnica PPP Patent, Uzhgorod, st., Projektnaya, 4 Izum se nanaša na metode za proizvodnjo vanadijevega dihidrida, ki se lahko uporabljajo v praškasti metalurgiji, kot tudi kot vir vodika in katalizator za hidrogeniranje organskih snovi. Znana metoda za proizvodnjo vanadijevega pentoksida s kalcijevim hidridom Končni produkt, kot tudi nizka (1,2-2 wt.b) vsebnost vodika v njem. Znana je tudi metoda za proizvodnjo vanadijevega dihidrida z obdelavo vanadijevega hidrida s sestavo ChN O vodik pod tlakom 70 atm pri sobni temperaturi. V tem primeru dobimo hidrid s sestavo CN, o, o 5 G 2 E. Pomanjkljivost metode je, da sestava nastalega hidrida ne doseže največjega in doseženi rezultat k predlaganemu je metoda pridobivanja vanadijevega dihidrida s predelavo. kovinski vanadij vodik, ki nastane med termično razgradnjo titanovega hidrida. Obdelava z vodikom poteka najprej 30 Pri sobni temperaturi do sestave; kar ustreza vanadijevemu monohidridu, nato pa se izvede obdelava z vodikom pri temperaturi od -70 do -20 C. Trajanje postopka je 8-10 dni sestave ChN, 2 3), Namen izuma je izključitev potrebe po izvajanju postopka 4 Opri nizki (minus ) temperaturi in skrajšanje njegovega trajanja Ta cilj dosežemo s tem, da je obdelava kovinskega vanadija izvedemo pri tlaku 5-30 atm z vodikom, pridobljenim pri razgradnji intermetalnih spojin sestave LaI 1 Hb3 ali T 1 Ren 2, pri razgradnji hidridov intermetalnih spojin sestave 50 LaB 1 Hb B ali T 1 GeH vodik se sprosti s čistostjo 99,9999. Vodik takšne čistosti lahko zlahka prodre skozi oksidni film, ki se nahaja na površini kovine, v globino vzorca in deluje z neoksidirano kovino. Ima visok koeficient difuzije in visoka mobilnost. To omogoča, da se postopek hidrogeniranja izvaja pri visoki hitrosti in na zadostni globini brez uporabe nizkih temperatur, potrebnih za zmanjšanje disociacijskega tlaka nastalega vanadijevega dihidrida. Ko se tlak vodika zmanjša pod 5 atm, se čas hidrogeniranja poveča, povečanje tlaka nad 30 atm pa ne vpliva na hitrost procesa. Primer 1. 5 g vanadija v obliki prahu postavimo v avtoklav reaktor črpamo 0,5 ure pri 250 °C. Reakcija se začne takoj in traja 1 uro, ko se ustavi padec tlaka v avtoklavu. Kot rezultat hidrogeniranja dobimo vanadijev dihidrid sestave ChN, kar ugotovimo na podlagi rentgenske difrakcije, plinskih volumetričnih in kemičnih analiz, PRIMER 2. Podobno kot v primeru 1 iz 4 g vanadijevega prahu pri 20 °C in pod tlakom vodika 5 atm 1,5 ure dobimo vanadijev hidrid sestave ChNdr. Analogno primeru 1 dobimo vanadijev hidrid sestave Chnr v 2 urah iz 8 g vanadija v obliki kosa pri 20°C. C in pod tlakom vodika 30 atm. Tako izum omogoča poenostavitev postopka z odpravo potrebe po uporabi nizkih (minus) temperatur in zmanjšanje njegovega trajanja z 8-10 dni na 1-2 uri.

Ponudba

3421538, 13.04.1982

INŠTITUT ZA NOVE KEMIJSKE PROBLEME, Akademija znanosti ZSSR

SEMENENKO KIRIL NIKOLAJEVIČ, FOKINA EVELINA ERNESTOVNA, FOKIN VALENTIN NAZAROVIČ, TROITSKAJA STELLA LEONIDOVNA, BURNAŠEVA VENIANNA VENEDIKTOVNA, VERBETSKI VIKTOR NIKOLAJEVIČ, MITROKHIN SERGEJ VLADILENOVIČ

IPC / oznake

Koda povezave

Metoda za pridobivanje vanadijevega dihidrida

Podobni patenti

Sestava vanadijevega oksida se lahko uporablja na primer v kemiji vanadija. Znana je metoda za pridobivanje vanadijevega oksida z reakcijo vanadijevega pentoksida s seridijem s segrevanjem na 560, spiranjem nastale nečistoče z delovanjem raztopine kavstika. segrevanje, izvajanje metode za pridobivanje nadija sestave b"601 z zadostnim s in dovolj visokim pri 0%) z nizko porabo žvepla (0,8 l/g U,Oa) za manj kot 1 m. Hidrirano mesto z vlago vsebnostjo 5 - 20 % odcedimo in naložimo v cevno električno peč. 0,8 l/g 0; kalcinirano) in mešano...

Izdelava obdelovancev za fizikalno modeliranje procesov tlačne obdelave v stanju superplastičnosti. Ti dobro znani polimeri, kot so monodisperzni polibutadien, monodisperzni poliizopren in drugi, so vmesni produkt pri izdelavi umetne gume in imajo lastnosti, ki omogočajo %Vam Techred K. Shufrich Lektor M. Sharoshi Naročilo 270/6 Naklada 986 Naročen Državni odbor ZSSR - za izume in odkritja 13035, Zh - 35, Raushskaya na 6. / Bfilial PPP Patent, Užgorod, st " te%Perature. Modeliranje na linearnem...

Ravnovesje kislinsko-baznega potenciala (Pb = 7) izpiralne tekočine in nadzor njegove spremembe v procesu vrtanja celotne vrtine V izvrtani vrtini skale kalij Določanje koncentracije kalija v izvrtanih kamninah se lahko izvede s preučevanjem vzorcev jedra ali odrezkov na izhodu iz vrtine s katero koli analitično metodo, ker ima kalij radioaktivni izotop (v naravni mešanici vsebuje 0,0119% radioaktivnega izotopa Kf). , lahko koncentracijo kalija določimo z merjenjem gama aktivnosti kamnine (jedro, blato 1), ki jo povzroči sevanje, ki nastane med razpadom radioaktivnega izotopa kalija. Poleg visoke učinkovitosti je spektrometrična metoda za določanje...