Оксиды ванадия

Ванадий взаимодействует с кислородом, образуя достаточно большое разнообразие оксидов, важнейшими из которых являются VO, V₂O₃, VO₂, V₂O₅.

Между оксидами V₂O₅ и VO₂ имеются промежуточные оксиды состава V_nO2_n+1 (наиболее изучены V₃O₇, V₄O₉, V₆O₁₃).

Между оксидами VO₂ и V₂O₃ имеются промежуточные оксиды состава V_nO2_n-1, со структурой, близкой к структуре рутила: V₃O₅ и фазы Магнели (V₄O₇, V₅O₉, V₆O₁₁, V₈O₁₅), представляющие собой темные порошки, обладающие парамагнитными свойствами, которые можно менять путем введения различных примесей.

Оксид ванадия VO(II)

твердое и хрупкое порошкообразное вещество черного цвета, обладающее металлической проводимостью;
температура плавления = 1830°C;
структура кристаллической решетки аналогична хлориду натрия;
проявляет свойства оснОвного оксида;
не реагирует с водой и щелочами;
медленно растворяется с кислотами, за исключением азотной, с которой хорошо взаимодействует;
при нагревании на воздухе окисляется до высших оксидов.

Оксид ванадия V₂O₃(III)

черный тугоплавкий порошок;
температура плавления = 1970°C;
структура кристаллической решетки сходна со структурой корунда α-Al₂O₃;
при охлаждении до -105°C появляется металлическая проводимость;
при нагревании на воздухе окисляется до высших оксидов (IV - 350°C; V - 500°C);
при нагревании до 1300°C восстанавливается углеродом до металла;
с щелочными металлами вступает в реакцию при нагревании выше 1000°C;
при температуре 900-1350°C расплавленным кальцием восстанавливается до ванадия;
является амфотерным оксидом с преобладанием оснОвных свойств;
реагирует с кислотами, образуя соли зеленого цвета;
с растворами щелочей не взаимодействует;
в кислой и нейтральной среде водными растворами KClO₃, KIO₃, NaIO₄ окисляется до V₂O₅;
с оксидами различных металлов при нагревании образует ванадаты (LiVO₂, NaVO₂) и смешанные оксиды (AlVO₃, MgVO₄);
получают восстановлением ванадиевого ангидрида водородом или аммиаком при температуре 450°C:
3V₂O₅+4NH₃ → 3V₂O₃+2N₂+6H₂O

Оксид ванадия VO₂(IV)

кристаллы черно-синего цвета, нерастворимые в воде;
температура плавления = 1545°C;
существует в двух модификациях, с обратимым фазовым переходом:
- низкотемпературная α-модификация (до 70°C) имеет моноклинную искаженную структуру кристаллической решетки;
- высокотемпературная β-модификация представляет тетрагональную структуру по типу рутила, обладает хорошей электрической проводимостью и магнитной восприимчивостью.
проявляет амфотерные свойства;
с кислотами реагирует с образованием солей диоксованадия (IV);
с щелочами образует ванадаты (IV);
получают спеканием эквимолярной смеси V2O3 и V2O5 при температуре 800°C;
диоксид ванадия также получают восстановлением высшего оксида сернистым газом (350-580°C) или раствором водной глюкозы.

Оксид ванадия V₂O₅(V)

ядовитый порошок желто-оранжевого цвета, является основным продуктом химической технологии ванадия;
слаборастворим в воде, хорошо растворяется в спирте;
температура плавления 680°C;
в лабораторных условиях получают разложением на воздухе метаванадата аммония при температуре 350°C:
2NH₄VO₃ → V₂O₅+2NH₃+H₂O
является амфотерным оксидом, но проявляет кислотные свойства, поэтому, его еще называют ванадиевым ангидридом;
легко реагирует с кислотами, образуя растворы желтого цвета;
взаимодействует с щелочами с образованием ванадатов бесцветного или оранжево-желтую окраску (в зависимости от концентрации щелочи);
в водных растворах восстанавливается, например, галогеноводородными кислотами до ванадия(IV):
V₂O₅+6HCl = 2VOCl₂+Cl₂↑+3H₂O
с фтором и хлором образует оксогалогениды (450°C);
восстанавливается серой до VO₂ (300°C) и V₂O₃ (448°C);
в среде угарного и углекислого газа при температуре 600°C восстанавливается до V₂O₃;
с углеродом реагирует с образованием различных веществ:
- 600°C - V₆O₁₃
- 750°C - смесь V₆O₁₃, VO₂, V₃O₅
- 800°C - смесь V₂O₃ и оксокарбонатов
- 1000°C - V₂O₃

Оксиды ниобия и тантала

Оксиды ниобия и тантала не так хорошо изучены, как оксиды ванадия.

высшие оксиды Nb и Ta - белые инертные порошки;
температура плавления = 1490°C (Nb₂O₅), 1870°C (Ta₂O₅);
практически не проявляют окислительных свойств;
реагируют со щелочами при 500°C с образованием ниобатов и танталатов:
Nb₂O₅+2NaOH → 2NaNbO₃+H₂O
растворяются в концентрированных растворах щавелевой кислоты с образованием оксооксалатных комплексов;
температура плавления высших оксидов возрастает сверх-вниз в группе, что объясняется увеличением степени ионности связи;
при 1000°C оксид Nb₂O₅ восстанавливается водородом до NbO₂ - порошка черного цвета со структурой рутила;
при дальнейшем нагревании (1700°C) NbO восстанавливается водородом или ниобием до NbO - вещества серого цвета с кубической структурой кристаллической решетки и металлическим типом проводимости;
тантал не склонен к образованию низших оксидов, в литературе описаны TaO₂, Ta₂O₃, TaO, Ta₂O.

В начало страницы

Химия - это просто

Оксиды ванадия

Оксид ванадия VO(II)

Оксид ванадия V2O3(III)

Оксид ванадия VO2(IV)

Оксид ванадия V2O5(V)

Оксиды ниобия и тантала

Оксид ванадия V₂O₃(III)

Оксид ванадия VO₂(IV)

Оксид ванадия V₂O₅(V)