Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Gyakoriságuk Az elemek gyakorisága rendszámuk növekedésével egy-egy nagyságrenddel csökken. A vanádium az ötödik leggyakoribb átmenetifém, elterjedt, de.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Gyakoriságuk Az elemek gyakorisága rendszámuk növekedésével egy-egy nagyságrenddel csökken. A vanádium az ötödik leggyakoribb átmenetifém, elterjedt, de."— Előadás másolata:

1 Gyakoriságuk Az elemek gyakorisága rendszámuk növekedésével egy-egy nagyságrenddel csökken. A vanádium az ötödik leggyakoribb átmenetifém, elterjedt, de szórt eloszlású. Több mint 60-féle ásványa ismert. V. A vanádium-csoport Előfordulásuk, ásványaik V: VS 4 (diszulfid) patronit Pb 5 (VO 4 ) 3 Cl vanadinit = 3Pb 3 (VO 4 ) 2 ∙PbCl 2 K(UO 2 )(VO 4 ).3/2H 2 O karnotit {M II Porfirin (M=V, Ni) kerogén anyag (kőolaj, szenek, bitumenes homok, aszfalt anyagok)} Nb: NaCaNb 2 O 6 (OH,F) piroklór, Fe(NbO 3 ) 2 (ferro)niobit (Fe,Mn)M 2 O 6 M=Nb niobit=kolumbit, M=Ta tantalit Ta: Fe(TaO 3 ) 2 (ferro)tantalit Előállításuk Általánosan fluoridjaik olvadékának elektrolízisével vagy nátriotermiásan: V 2 O Na  5 Na 2 O + 2 V, illetve van Arkel – de Boer eljárással V: 3 V 2 O Al  5 Al 2 O V vagy V 2 O Ca  5 CaO + 2 V Nb, Ta: M 2 O C  2 M + 5 CO 105 Db dubnium, Unp=Unnilpentium Nb régen columbium

2 V. A vanádium-csoport Kémiai tulajdonságaik Hasonlóak a Ti-csoportéhoz: nemfémekkel reagálva sokszor nemsztöchiometrikus vegyületek. A korróziónak a csoport elemei ellenállnak a felületükön képződő tömör oxidréteg következtében. A vanádiumot és a nióbiumot a tömény ásványi savak megtámadják. A tantált csak a forró óleum, a hidrogén-fluorid és leginkább a hidrogén-fluorid/salétromsav vagy kénsav elegye. Jellemzően: M 5+, d 0 diamágnesesek, színtelenek (VO 2 + sárga, LMCT), illetve M 4+, d 1 paramágnesesek, (VO 2+ kék), néhány vegyület (sötétek) V: 3+ (zöld, d-d átmenet, redukálószer) és 2+ (lila, erős redukálószer, vizet is bontja kissé) is előfordul, utóbbiak között számos ionos jellegű vegyület (óriásmolekulák). A kisebb oxidációfokú nióbium és tantál vegyületekre különösen jellemzőek a fém-fém (  -) kötéseket tartalmazó (főleg oktahedro) klaszterek. Felhasználásuk: ötvözőelemek (szerszámacélok), ötvözeteik korrózióállóak V: V 2 O 5 festékanyagokban, több szerves anyag eá.-ának és pl. a kontakt kénsavgyártásnak (SO 2 →SO 3 ) katalizátora, nukleártechnika Nb: csővezetékek, szupravezetők (Zr), A I Nb 10 O 18 A=Na fémes vezető, A=K félvezető; LiM V O 3 M=Nb,Ta ferro- és piezoelektromos anyagok (frekvenciaszűrők) Ta: kémiai reaktorok bélésanyaga, sebészeti anyag (Pt kiváltására, csontpótlás), szigetelő oxidjaiból kondenzátorok, vezetékek, csövek, lapok, fűtőszálak, eleinte izzószálakban is ezt, oxidjainak nagy törésmutatója miatt lencsékben Fizikai tulajdonságaik Mindhárom elem, tércentrált köbös (A2) fémrácsot alkot. A tiszta fémek ezüstösen szürkések (Ta kékes), viszonylag puhák és könnyen alakíthatók, de kevés szennyezés hatására rideggé válnak. Közepesen vezetők. 3 Ta + 24 HF + 5 HNO 3 = 3 H 3 [TaF 8 ] + 5 NO + 10 H 2 O

3 1)Hidridek: MH x (x<1), ~V 2 H: 293 K-en x=0,56; 773 K-en 0,051; 1273K 0,011. 2) Halogenidek: a) MX 5 : előállítás: szintézissel vagy redukáló halogénezéssel (NbX 5 ) y X=Cl,Br  y=2 dimer X=F  y=4 tetramer, (TaX 5 ) y X=Br  y=2 dimer, X=F,Cl  y=4 tetramer b) MX 4 : VCl 4 diszkrét tetraéderek  folyadék NbI 4 : végtelen lánc, oktaéderek 2x2 hídon lineárisan, de a Nb-ok páronként egymásfelé húzódnak  szabálytalanok az oktaéderek, de Nb-Nb kötés is, biz.: diamágneses, eltérően VX 4 -től! eá.: MX 5 redukálásával, de bomlékonyak 2 VF 4  VF 5 + VF 3 2 VX 4  2 VX 3 + X 2 V. A vanádium-csoport elemeinek vegyületei c) klaszterek: M=Nb,Ta [M 6 X 12 ] 2+ : M 6 X 14 =MX 2,33, valamint A I 4 M 6 X 18 [M 6 X 12 ] 3+ : M 6 X 15 =MX 2,5 [M 6 X 12 ] 4+ : M 6 X 16 =MX 2,67 [M 6 X 8 ] 3+ : M 6 X 11 d) Oxohalogenidek: M V OX 3 és M IV OX 2 színes vegyületek. De csak a vanádiumnak létezik +3 oxidációfokú oxohalogenidje: V III OCl és V III OBr.

4 V. A vanádium-csoport elemeinek vegyületei 3) Oxidok: a) Biner-oxidok: MO (VO sötétszürke), M 2 O 3 bázikus (V 2 O 3 fekete), MO 2 amfoter (VO 2 kék), M 2 O 5 (V 2 O 5 sárga, kissé vezeti az áramot) Peroxidok: [V V O(O 2 )(H 2 O) 4 ] + vörös b) Összetett oxidok: hidroxidok: V(OH) 2, V(OH) 3 Kettős oxidok: A II M III 2 O 4 spinell-szerkezetű A=Mg,Fe,Co,Ni,Zn; M=Al,Fe,Ti,Cr,Sb,Ge,V) Oxokationok savas közegben: VO 2+ =[V IV O(H 2 O) 4 ] 2+ kék, vanadil=oxovanádium(IV) VO 2 + =[V V O 2 (H 2 O) 4 ] + sárga, vanadil=dioxovanádium(V) Oxoanionok lúgos közegben: meta VO 3 -, orto VO 4 3- vanadát; V 2 O OH -  2 VO H 2 O Vizes oldatokban a vanadát koncentrációja és a pH által meghatározottan különböző izopolivanadátok képződnek: V 2 O 7 4-, V 3 O 9 3-, V 4 O 12 4-, V 10 O 28 6-, V 16 O A Nb és a Ta izopolianionjai: M 6 O Heteropolianionok: [A V V V 14 O 42 ] 9- (A=P, As) c) Oxoanionokkal képzett vegyületeik: ionosak: V II SO 4, A I 2 V II (SO 4 ) 2.6H 2 O, A I V III (SO 4 ) 2.12H 2 O, V IV OSO 4, V V O 2 NO 3 4) Szulfidok (és szelenidek): változatos összetételű vegyületek: V 3 S, V 5 S 4, VS, V 7 S 8, V 3 S 4, V 2 S 3, VS 2, V 5 S 8,V 2 S 5, VS 4 = V 4+ (S 2 2- ) 2 =patronit,VS 5 magasabb oxidációfokúak tiosavanhidridek: V 2 S S 2-  2 [VS 4 ] 3- NbS 2 és TaS 2 óriásmolekula Szelenidek: MSe 2 VSe 0,98-1,6  vegyes vegyértékű fémionok és rácshibák együttesen 5) Karbidok: MC, M 2 C (C befér a hézagokba, intersticiálisak, mint a MB boridok, MN nitridek), hőállók és fémes vezetők

5 V. A vanádium-csoport elemeinek vegyületei 6) Komplexek: M 5+ : A I [VF 6 ], [VO 2 (C 2 O 4 ) 2 ] 3-, H 2 [NbF 7 ] (OCF-7), K 3 [NbOF 6 ] (TPRS-7, Ta is), K 4 [NbOF 7 ], [TaF 8 ] 3- (SAPR-8) M 4+ : [VF 4 NH 3 ], K 2 [VOF 4 ], [VCl 4 bpy], K 4 [Nb(CN) 8 ] (DD-8) M 3+ : [VBr 4 ] -, [V 2 Cl 9 ] 3-, [V(H 2 O) 6 ] 3+, [V(CN) 6 ] 3- M 2+ : [V(H 2 O) 6 ] 2+ (bomlékony), [V(CN) 6 ] 4- M 0 : M(CO) 6, eá.: VCl Na + 6 CO → V(CO) NaCl (17 e -,dimerizációra mégsem képes) [V(CN) 5 NO] 5- (formálisan -1) V(η 5 -C 5 H 5 ) 2 Cl 2

6 V. A vanádium-csoport elemeinek vegyületei Gyakorlás: 1)Adja meg a vanádium-csoportbeli elemeknek, illetve ionoknak az alaptermjét! Utóbbiaknak (vagyis az ionoknak) a mágneses és a redoxi sajátságáról, valamint a színéről is nyilatkozzon! 2)Írjon egy-egy példát az eddig tanult halogenidek közül, amely dimer, trimer vagy tetramer szerkezetű (szisztematikus névvel együtt)? Mi az oka az ilyenfajta oligomerizációnak? Mely fizikai tulajdonság(ok) alapján lehet gyanakodni erre a jelenségre? 3)Sorolja fel az eddig megismert különböző alakú és/vagy töltésű klaszterformákat egy-egy példavegyülettel! 4)Sorolja fel az eddig megismert (mono)oxoanionokat és oxokationokat (hétköznapi) nevükkel együtt! Írjon fel egy-egy reakcióegyenletet, melyben előbbiek, illetve melyben utóbbiak közül képződik egy? 5)Írjon egy-egy példát az eddig tanult szulfidok közül tiosavanhidridre, illetve tiobázisanhidridre; valamint ezeknek egy-egy oldási egyenletét is tüntesse fel! 6)Értelmezze az alábbi vegyületek összetételét a szerkezetükön keresztül (nevezze is el azokat szisztematikusan): V 2 Cl 9 3-, V 2 O 7 4-, V 3 O 9 3-, Nb 2 Br 10, Ta 4 Cl 20, Nb 6 I 14 vagy NbI 2,33, Ta 6 Br 15 vagy TaBr 2,5, Nb 6 Cl 16 vagy NbCl 2,67, Ta 6 I 11, V 3 O 7, FeV 2 O 4, FeVO 4, FeNb 2 O 6 vagy Fe(NbO 3 ) 2, VSO 5, VNO 5, VS 2, VS 4 !


Letölteni ppt "Gyakoriságuk Az elemek gyakorisága rendszámuk növekedésével egy-egy nagyságrenddel csökken. A vanádium az ötödik leggyakoribb átmenetifém, elterjedt, de."

Hasonló előadás


Google Hirdetések