Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Оксованадиевые ионы. Ванадаты, ниобаты и танталаты; способы получения и свойства. Применение простых веществ и соединений.
|
|
Ванадаты, ниобаты и танталаты. При взаимодействии V2O5 с растворами щёлочей образуются ортованадаты:
V2O5 + 6NaOH Þ 2Na3VO4 + 3H2O.
Растворимые ортованадаты на холоду гидролизуются. Гидролиз сопровождается димеризацией:
2Na3VO4 + H2O Û Na4V2O7 + 2NaOH.
При кипячении растворов диванадаты переходят в метаванадаты:
Na4V2O7 + H2O Û 2NaVO3 + 2NaOH.
Подкисление растворов ортованадатов приводит к полимеризации ванадат-ионов VO43– с образованием оксополианионов. С уменьшением рН растворов можно получить следующие оксоанионы:
VO43–® V2O74–® V3O93–® V6O174–® V10O286–® V2O5∙ H2O® (HVO3)¥
рН > 12 11-12 9 7 1, 6 < 1
Аналогичные гидролитические процессы протекают в растворах ниобатов и танталатов.
В отличие от ниобатов и танталатов, ванадаты в водных растворах серной кислоты легко восстанавливаются в соединения более низких степеней окисления ванадия - V(IV), V(III) и V(II):
3Na3VO4 + 2Bi(Hg) + 9H2SO4 Þ 3[VO]SO4 + Bi2(SO4)3 + 3Na2SO4+ 9H2O,
2Na3VO4 + 2Mg + 8H2SO4 Þ V2(SO4)3 + 2MgSO4 + 3Na2SO4 + 8H2O,
2Na3VO4 + 3Zn(Hg) + 8H2SO4 Þ 2VSO4 + 3ZnSO4 + 3Na2SO4 + 8H2O.
Реакции сопровождаются изменением окраски растворов: гидратированные ионы VO2+ - зелёного цвета, V3+ - голубого цвета, а растворы V2+ - фиолетовые.
Пероксосоединения. При действии на ванадаты пероксидом водорода образуются пероксованадаты:
2NaVO3 + H2O2 + 2NaOH Þ Na4V2(О2)O6 + 2H2O.
Растворы пероксованадатов окрашены в жёлтый цвет. Добавление сильных кислот изменяет окраску раствора на красную в виду образования пероксованадиевой кислоты НV(O2)O2. Эта реакция используется в аналитической химии.
Для ниобия и тантала также характерно образование пероксониобатов и пероксотанталатов:
KNbO3 + 4H2O2 + 2KOH Þ K3NbO8 + 5H2O.
Соль K3NbO8 можно рассматривать как продукт замещения четырех атомов кислорода в ортониобате K3NbO4 на пероксо-группы (О22–) – K3Nb(O2)4. Пероксотанталаты имеют аналогичный состав. Если к растворам пероксониобатов и пероксотанталатов добавлять серную кислоту, то образуются осадки пероксониобиевой или пероксотанталовой кислот:
2K3TaO8 + 3H2SO4 + 4H2O Þ 2HTa(O2)O2¯ + 3K2SO4 + 6H2O.
Пероксогрупы, как лиганды, способны координироваться к центральному атому в ниобатах и танталатах. При этом полимерные ионы разрушаются и образуются насыщенные тетрапероксониобат-ионы - [Nb(O2)4]3-или тетрапероксотанталат-ионы – [Ta(O2)4]3-. Известны пероксокомплексы со смешанными лигандами, например, K3[Nb(O2)2(C2O4)2]. Получение пероксосоединений широко используются в аналитической химии ниобия и тантала.
Металлы подгруппы ванадия - одни из наиболее ценных металлов современной техники. Основное применение всех трёх металлов – металлургия особых сталей и сплавов. Из хромованадиевых сталей изготавливают слесарные инструменты. Ниобий и тантал в чистом виде и в составе сплавов с никелем, вольфрамом, рением используются как конструкционные материалы в атомной энергетике и для изготовления химической аппаратуры. Термостойкие сплавы ниобия и тантала незаменимы при создании двигателей сверхзвуковых самолётов и ракет. В электронике и электротехнической промышленности ниобий и особенно тантал применяют в производстве электролитических конденсаторов и сверхпроводящих сплавов. Способность ниобия и тантала сращиваться с живой тканью организма человека находит применение в протезировании. Тонкими танталовыми нитями сшивают кровеносные сосуды и нервы, а из стержней и пластин изготавливают имплантанты костных тканей.
58. Общая характеристика d-элементов VI группы, получение, свойства. Соединения хрома (II) – способы получения и свойства.
Элементы VI группы: хром - Cr, молибден - Mo, вольфрам – W.
Хром получают, восстанавливая его оксид алюминием или кремнием:
t
Cr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Cr
Молибден и вольфрам получают, восстанавливая их оксиды водородом:
t
WO3 + 3H2 = W + 3H2O
В виде простых веществ хром, молибден и вольфрам представляют собой серовато-белые металлы с высокой плотностью и температурой плавления.
В обычных условиях химически весьма инертны. При нагревании сгорают в атмосфере кислорода:
T t
4Cr + 3O2 = 2Cr2O3; 2W + 3O2 = WO3
Реакции с азотом, фосфором, углеродом, кремнием и бором идут при высоких температурах с образованием соединений переменного состава - бертолидов.
В ряду хром - молибден - вольфрам наблюдается понижение химической активности, что иллюстрируется отношением металлов данной группы к кислотам. Хром растворим в соляной и разбавленной серной кислотах:
Сr + 2H+ = Cr2+ + H2
Концентрированные кислоты-окислители на холоде хром пассивируют. Молибден и вольфрам растворяются только в смеси плавиковой и концентрированной азотной кислоты при нагревании:
t
Mo + 2HNO3 + 8HF = H2[MoF8] + 2NO + 4H2O
В присутствии окислителей хром, молибден и вольфрам реагируют с расплавами щелочей:
t
2Cr + 3O2 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 2H2O
Раскаленные хром, молибден и вольфрам окисляются водой:
T t
2Cr + 3H2O = Cr2O3 + 3H2; W + 3H2O = WO3 + 3H2
Элементы подгруппы хрома способны проявлять все степени окисления от +1 до +6. Для молибдена и вольфрама наиболее устойчивы соединения в степени окисления +6, для хрома характерны степени окисления +2, +3 и +6.