Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Низшие оксиды и их соли являются восстановителями, а соединения высшей степени окисления — окислителями в окислительно-восстановительных реакциях.
Всю гамму окрасок ионов различной степени окисления можно получить, восстанавливая ванадат аммония ЫН4УОэ в кислом растворе металлическим цинком:
УО:Г "* ,(уА)а"-^(У^)3,'1' -> V'-4
+ 5 -И +3 +2
^-Металлы V группы образуют с окислителями с меньшей электроотрицательностью (N1, С, В, 51) металлообразные соединения, обладающие металлической проводимостью и играющие значительную роль как в разработке новых сплавов, так и для самостоятельного использования в новой технике.
338
Нитриды ванадия, ниобия и тантала образуются со значительным выделением энергии и представляют собой твердые тугоплавкие соединения, обладающие металлической проводимостью. Образуются при взаимодействии порошков металлов или их оксидов с диссоциирующим газообразным аммиаком:
21ЧЬ + 2ЫНЯ-> 2ЫЬЫ + ЗН2; У202 + 2ЫНя-> 2\'Ы + 2Н...0 + Н,
Нитриды ниобия и тантала очень устойчивы и не разлагаются даже «царской водкой». Свойства нитридов приведены в табл. 12.21.
Таблица 12.21. Свойства некоторых металлообразных соединений (/-металлов V группы
Удельное Темперптурп
Соеди- Криет.'шшческия Плотность, Т. пл.. ......л//", соиротпи- снерхпрово-
ненно структур;! г/см;| К . кДж/МОЛЬ ление, димости, к
мкОм • см
' УЧЫ Гексагональная 5,967 _ _ 123,0
УЫ Кубическая 6,04 2633 251,0 85 7,5— 8,2
ух Гексагональная — 48,2 — 1,2
УС Кубическая 5,36 3083 126,3 65 1,2
УВ Ромбическая 5 44 2523 — 35 -41) 1,28
УВ„ Гексагональная 5',28 2673 — 19,0 1,90
Уч81 Кубическая 5,67 2003 115 203,5 17,1
ЫЬУ Гексагональная 8,40 2573 237 78,0 15,2
ыь„с » 7,86 — — 9,18
МЬС Кубическая 7,56 3753 138,0 51,1 6,0—10,3
1ЧЬВа Гексагональная 6,97 3273 150,5 34,0 1,28
N1181;;
Тя1М » 5,42 2423 125,2 50,4 1,20
» 15,46 3360 251,0 128,0 1,88
ТаС Кубическая 14,30 4153 154,0 42,1 1,20
ТаВ2 Гексагональная 12,88 3373 218,0 37,4 1,28
Та Б!., » 8,38 2470 109,5 46,1 1,20
Карбиды этих металлов также устойчивы и при их образовании выделяется значительное количество энергии. Высокая твердость этих соединений, тугоплавкость и электрическая проводимость делают их важными компонентами в сплавах и они получили самостоятельное применение в технике, поскольку представляют собой материал с ценными качествами. Образуются карбиды или непосредственно, или путем вытеснения других металлов из их карбидов;
2ЫЬ + С —ЫЬ8С; 2ГМЬ + Ре;,С~> ЫЬХ + ЗГ-е
Некоторые свойства карбидов приведены в табл. 12.21. Карбиды ниобия и тантала можно получить в виде «усов» или нитевидных монокристаллов с очень высокой прочностью.
Бориды и силициды ^-металлов V группы напоминают по свойствам металлообразные соединения ^-металлов IV группы, но твердость и температура плавления их ниже. Они также играют очень большую роль в создании жаропрочных сталей и сплавов.
Некоторые свойства этих соединений приведены в табл. 12.21.
339
Образование их идет в сплавах при введении туда боридов и силицидов других металлов (ферробор, ферросилиций).
В табл. 12.21 приведены лишь некоторые соединения ^-металлов V группы. Известно значительно больше этих соединений, и многие из них обладают большой широтой области гомогенности. с^-Метал-лы V группы дают большое количество интерметаллических соединений с другими металлами.
Взаимодействие (1-металлов V группы с водой, кислотами и щелочами. Эти металлы (кроме ванадия) хорошо пассивируются и поэтому, несмотря на высокие отрицательные потенциалы растворения, они с кислотами реагируют плохо. Воду они полностью разлагают при высоких температурах:
121ЧЬ + 5Н20-*М>._.()5 + ЮЫЬП
Ванадий окисляется кислотами до высших степеней окисления:
3\' I- г.п\Ч), ^:Ш\Ч).; - г>.\()| - п/)
Ниобий и тантал растворяются лишь в смеси азотной и плавиковой кислот; реакция в случае, если плавиковой кислоты мало, протекает по уравнению
ЗШ) + 5И1МОя (НР) — 31ШЬО;< + 5Ы(Н + Н.,0
при избытке плавиковой кислоты — по уравнению
314 Ь + 5Н1ЧОа + 21 ИР-^ЗР1._. 1ЫЬРГ] + 5ЫО| + ЮИ.,0
Со щелочами эти металлы реагируют в присутствии сильных окислителей (пероксидов щелочных металлов):
21МЬ + 2№ОН + БН.,0., -*2[МаМЮ3 + 6Н,0
Образовавшийся ниобат натрия переходит в раствор. Эта реакция используется при травлении металлографических шлифов.
12.7. (/-МЕТАЛЛЫ VI ГРУППЫ
К ^-металлам VI группы периодической системы Д. И. Менделеева относятся хром Сг, молибден Мо и вольфрам XV. Близок к ним по химическим свойствам уран и, входящий в семейство актиноидов.
В распределении электронов, по уровням и подуровням V них наблюдаются отклонения от общей электронной формулы СГБ2 за счет проскока электронов у хрома и молибдена с подуровня я на подуровень а", сопровождающегося внутренним возбуждением атома (табл. 12.22);
Нахождение в природе и методы получения металлов в свободном состоянии. Хром встречается в виде своих соединений: хромистого железняка РеО-Сг203, или РеСг204; крокоита РЬСг04. Хром в земной коре составляет 6-10~3% (мае). Молибден извлекается из природных соединений молибденита Мо52 и вульфенита MgMo04, а вольфрам — из шеелита Са\\Ю4 и вольфрамита (Ре, Мп) Ш04. Молибден и вольфрам составляют в земной коре
