ЕЛЕМЕНТИ VB (5-Й) ГРУПИ

В результаті вивчення змісту цієї глави студент повинен:

знати

  • • фізичні і хімічні властивості елементів VB (5-й) групи і їх соедине- ніій, а також способи їх отримання;
  • • біологічну роль елементів VB (5-й) групи і їх застосування в медицині і фармації;

вміти

  • • складати рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості елементів VB (5-й) групи і їх з'єднань;
  • • здійснювати стехиометрические розрахунки за отриманими рівняннями реакцій;

володіти

  • • навичками складання рівнянь хімічних реакцій;
  • • методами вирішення розрахункових завдань.

Загальна характеристика елементів

Група VB (5-я) Періодичної системи складається з чотирьох елементів з непарними атомними номерами: ванадій 23 V, ніобій 41 Nb, тантал 73 Та й Дубно 105 Db. Внаслідок малого періоду напіврозпаду хімічні властивості Дубно не вивчені.

В основному стані атоми ванадію і танталу мають електронну конфігурацію (п - 1 ) смт 2 > а ніобію - Ad A 5s x .

Всі три металу - блискучі, сріблясті. Температури плавлення високі, особливо у танталу. Підвищення щільності майже вдвічі при переході від ніобію до танталу є результатом лантаноидному стиснення. Елементи досить поширені в природі, однак, не утворюють власних мінералів.

Найбільший інтерес представляють хімічні властивості ванадію. Для цього елемента відомі ступеня окислення від (-1) до (+5). У кисневих з'єднаннях найбільш стійкі ступінь окислення (+4) (в кислому середовищі) і (+5) (в нейтральній або лужному). Галогенідні ліганди стабілізують ступеня окислення (+2) і (+3). Ступінь окислення (0) і (-1) реалізується в карбонільних комплексах. Для ніобію і танталу найбільш стабільна ступінь окислення (+5) (табл. 21.1).

Ванадій - метал, стійкий до дії як сухого, так і вологого повітря. Його можна отримати в результаті відновлення V 2 O s кальцієм або алюмінієм:

Таблиця 21.1

Характеристика елементів групи VB

елемент

Вміст у земній корі / в організмі,% по масі

Електроотріцателиюсть За Полингу

ступені окислення

V

1,6 -10 2 / 2,6-10 5

i, 6

Від (-1) до (+5)

Nb

2-10 } /1.6 10 4

i, 6

Від (+2) до (+5)

та

2-10 " 4 / -

1,5

Від (+3) до (+) 5

При нагріванні ванадій реагує з неметалами, утворюючи з хлором VCl 4 , з бромом - VBr 3 , з фтором - VF 5 , з сірою - V 2 S 3 .

З газоподібним хлороводородом утворюється хлорид двовалентного ванадію:

З розведеними кислотами ванадій реагує повільно. З концентрованої плавиковою кислотою утворює фторид ванадію або комплексну кислоту:

З концентрованої сірчаної кислотою при нагріванні йде реакція:

Получающееся з'єднання містить характерний для «хімії» ванадію іон ванадію - VO, причинами виникнення якого є високий заряд і малий радіус іона V 4 '.

Аналогічно поводиться і азотна кислота:

З підвищенням ступеня окислення властивості оксидів ванадію змінюються від основних через амфотерні до кислотних. В ступеня окислення (+2) ванадій проявляє основні властивості, в ступенях окислення (+3) і (+4) - амфотерность.

Оксид ванадію (У) проявляє кислотні властивості і є сильним окислювачем в кислому середовищі. Він окисляє водень і багато неметали, наприклад:

Вища ступінь окислення ванадію найбільш стійка в лужному середовищі. У лужному розчині існують різні оксоаніонів, склад яких залежить від концентрації ванадію і pH середовища. У лужної середовищі переважають ортованадаг-іони V0 4 , яким відповідають тверді ортованадати (Na 3 V0 4 , Ag 3 V0 4 ), подібні до ортофосфати.

Метаванадата натрію можна отримати при взаємодії хлориду натрію з оксидом ванадію і киснем:

Утвориться сіль реагує з аміаком і вуглекислим газом аналогічно хлориду натрію, що пропонується використовувати для синтезу соди замість методу Сольве:

Іони міді (П) дозволяють розрізнити в розчині орто- і метаванадат- аніони: з ортоваіадатамі вони утворюють синювато-зелений, а з метаванада- тами - яблучно-зелений осад.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >