Подгруппа ванадия

Ванадий считают как бы связующим между элементами первой и побочной подгрупп V

группы. Его химия напоминает химию подгруппы азота тем, что в степени окисления

+5 ванадию соответствует кислота НVО₃, гораздо более устойчивая, чем

кислоты сурьмы и висмута — членов главной подгруппы. В то же время этот элемент

образует простое вещество, которое, подобно другим членам побочной подгруппы,

является типичным устойчивым тугоплавким металлом.

По количеству степеней окисления ванадий напоминает азот. Ни у кого из его

аналогов (ни у ниобия, ни у тантала) нет такого количества степеней окисления,

как у ванадия. Точно известны четыре его состояния: +2, +3, +4 и +5. У азота

есть еще два других: +1 и -3. Относительно недавно появилось сообщение о том,

что при содержании кислорода 14,5—15,5 % происходит образование σ-фазы,

близкой по составу к V₂O. Наличие степени окисления +4 и +1

подтверждается органическими производными ванадия. Что же касается соединений с

водородом, когда формально степень окисления соответствует -3, то ванадий

обладает способностью растворять водород и при этом образовывать с ним гидрид.

По стабильности валентные состояния ванадия неравноценны. В обычных условиях

самым устойчивым со­стоянием будет +4. В это состояние он может быть пе­реведен

из +3 даже молекулярным кислородом, а из +5 восстановлен мягкими

восстановителями. На этом основана, кстати сказать, ванадатометрия -определение

при помощи соединений ванадия присутствия, например, ионов Fe²⁺, Os

⁴⁺, Mo+⁵.

На воздухе ванадий не изменяется, устойчив он к во­де, к растворамминеральных солей и щелочей. Кислоты на него действуют только такие, которыеодновременно являются окислителями. На холоде на него не действу­ютразбавленные азотная и серная кислоты. По-видимо­му, на поверхности металлаобразуется тончайшая плен­ка оксида, препятствующая дальнейшему окислениюметалла («пассивированное состояние»). Для того что­бы заставитьпассивированный ванадий интенсивно реа­гировать, его нужно нагреть. При600—700°С происхо­дит интенсивное окисление компактного металла, а вмелкораздробленном состоянии он вступает в реакции при более низкойтемпературе:2V +5O₂ 2V₂O₅ 2VO₂ + O₂;2V +5F 2VF₅; 2V +2Cl_{2 в токе хлора} ^t VCl₄Прямым взаимодействием элементов при нагрева­нии могут быть получены сульфиды,карбиды, нитриды, арсениды, силициды. Ванадий очень чувствителен к примесям газов (O₂, N₂, H₂), которые резко меняют его свойства, даже если присутствуют в самыхнезначительных количествам. Ванадий не ржавеет ни в пресной, ни в морскойводе, ни в растворах щелочей. Действуют на него лишь расплавленные щелочи: 4V + 12NaOH + 5O₂ = 4Na₃VО₄ + 6H₂О Из кислот на него действуют концентрированная сер­ная и азотная кислоты,плавиковая и их смеси:V + 4H₂SО₄ = V(SО₄)₂ + 2H₂О + 2SО₂Ванадий способен для образования своих карбидов даже вытеснитьдругие ме­таллы из их карбидов: 3V + Fе₃С = V₃С + 3Fе Известен целый ряд соединений ванадия с углеродом: V₃С; V₂C; VC; VзС₂; V₄С₃ С большинством членов главной подгруппы ванадий дает соединения как бинарные(т. е. состоящие только из двух элементов.), так и более сложного состава.Нит­риды образуются при взаимодействии порошка металла или его оксидов сгазообразным аммиаком:6V + 2NН₃ = 2V₃N + 3Н₂ V₂О₂ + 2NH₃ = 2VN + 2H₂О + H₂

Дата добавления: 2015-08-31