D-Металлы VI группы

D-Металлы V группы

К d-металлам V группы относятся: ванадий (V), ниобий (Nb) и тантал (Та). Данные металлы относятся к тугоплавким, так как обладают температурами плавления большими, чем 1890 ^оС. Для подгруппы ванадия наиболее характерна степень окисления +5, но возможны степени окисления +2, +3 и +4. Несмотря на высокие восстановительные свойства (φ⁰ ~ –1,1 В), их активность проявляется только при высокой температуре, когда разрушается защитная оксидная пленка.

Ванадий в основном применяется в качестве добавки к стали. При содержании ванадия всего 0,1÷0,3 % ванадия сталь обладает большой прочностью, упругостью и устойчивостью к ударным нагрузкам.

Ниобий один из компонентов жаропрочных и коррозионностойких сталей. Сварка стальных конструкций электродами с добавкой ниобия обеспечивает необычайную прочность сварных швов.

Тантал обладает исключительной химической пассивностью, но применение его ограничено из-за высокой стоимости. Его применяют для изготовления медицинских инструментов, а также для скрепления костной ткани, так как он не отторгается живыми тканями организма.

К d-металлам VI группы относятся: хром (Сr), молибден (Мо) и вольфрам (W). Электронная конфигура­ция данных атомов должна иметь вид (n-1)d⁴ns², но с учетом проскока одного электрона для Сr и Мо – (n-1)d⁵ns¹. Соответственно максимальная степень окисления данных элементов равна +6. Наиболее устойчивые степени окисления данных элементов +2, +3 и +6. Данные металлы относятся к тугоплавким, при этом вольфрам в сравнении с остальными металлами имеет самую высокую температуру плавления – 3390 ^оС.

Хром – металл, находящийся в ряду напряжений до водорода, поэтому ме­таллический хром восстанавливает водород из разбавленных растворов Н₂SО₄ и НС1. В холодной концентрированной азотной кислоте хром нерастворим и по­сле обработки ею становится пассивным.

Для хрома более устойчива при обычных условиях степень окисления +3, поэтому соединения хрома +2 являются сильными восстановителями, а +6 – сильными окислителями.

Соли двухвалентного хрома образуются при растворении металлического

хрома в соляной или разбавленной серной кислотах:

Сr + 2НС1 = СrС1₂ + Н₂.

Из соединений трехвалентного хрома отметим оксид хрома(III). Сr₂О₃ представляет собой тугоплавкое вещество зеленого цвета. Применяется в качестве абразивного материала.

Пример окислительных свойств шестивалентного хрома:

_{+6 +4 +3 +6}

К₂Сr₂О₇ + 3К₂SО₃ + 4Н₂SО₄ = Сr₂(SО₄)₃ + 4К₂SО₄ + 4Н₂О.

На примере хрома (таблица 19.1) приведем анализ влияния степени окисления кислообразующего элемента на характер оксида. Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют, что в низшей степени окисления хром проявляет основные свойства, в высшей – кислотные, а в промежуточной – амфотерные. То есть с повышением степени окисления хрома основные свойства ослабевают, а кислотные усиливаются, проходя через амфотерные.

Таблица 19.1 – Основные классы соединений хрома

	+2	+3	+6
Оксиды	СrО (основной) оксид хрома (II)	Сr2О3 (амфотерный) оксид хрома (III)	СrО3 (кислотный) оксид хрома (VI)
Гидрок–сиды	Сr(ОН)2 гидроксид хрома (II)	Сr(ОН)3 гидроксид хрома (III), НСrО2 метахромистая кислота, Н3СrО3 ортохромистая кислота	Н2СrО4 хромовая кислота, Н2Сr2О7 двухромовая кислота
Соли	СrСl2 хлорид хрома (II)	СrСl3 хлорид хрома (III), КСrО2 метахромит калия, К3СrО3 ортохромит калия	К2СrО4 хромат калия, К2Сr2О7 дихромат калия

Хром – важнейший компонент легированных сталей. Он придает им повышенную твердость и коррозионную стойкость. Нержавеющие и окалиностойкие стали содержат более 12 % хрома. Включение молибдена в нержавеющие стали увеличивает их жаропрочность и свариваемость.

Вольфрам – тяжелый металл с плотностью 19,3 г∕см³. На воздухе окисляется только при температуре красного каления. Вольфрам можно сваривать и вытягивать в тонкие нити. Преимущественно используется для

получения специальных сталей и сплавов. Быстрорежущая инструментальная сталь, содержащая 20 % вольфрама, способна самозакаливаться. Сталь с содержанием 1÷6 % вольфрама и ~ 2 % хрома применяется для изготовления пил, фрез, штампов. Из соединений, применяемых в металлургии, можно отметить карбид вольфрама WС, обладающий износоустойчивостью, тугоплавкостью и твердостью близкой к алмазу.

Дата добавления: 2014-01-04