Лекция №13. Химия элементов IV b подгруппы Ti, Zr, Hf, Rf Электронная конфигурация Элемент

жүктеу/скачать 65.76 Kb.

Дата	19.07.2016
өлшемі	65.76 Kb.
	#209088
түрі	Лекция

ЛЕКЦИЯ № 12. ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ V B подгруппы ( V, Nb, Ta, Db)
V , Nb , Ta
VO осн. V(OH) 2 V +2 фиолет
VO 2 амф. VO(OH) 2 VO +2 голубой

ЛЕКЦИЯ № 13. ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ IV B подгруппы

Ti, Zr, Hf, Rf
Электронная конфигурация

Элемент	Электронная формула	Степени окисления
Ti	[Ar]3d²4s²	+II, +III, +IV
Zr	[Kr]4d²5s¹	+IV
Hf	[Xe]4f¹⁴5d²6s²	+IV
Rf	[Rn]5f¹⁴6d²7s²	Мало изучен

Cодержание элементов в земной коре.

Содержание,

масс.%

0,44

2,2·10^-2

4,5·10^-4

Минералы

TiO₂ рутил

FeTiO₃ ильменит

CaTIO₃ перовскит

ZrSO₄ циркон

ZrO₂бадделит

Сопутствует

цирконию

Некоторые характеристики металлов.

Ti

Zr

Hf

Радиус атома,нм

0,147

0,160

0,162

ЭО ( по Полингу)

1,32

1,22

1,23

ЭИ₁, эВ

6,82

6,84

6,65

Плотность, г/см³

4,49

6,25

13,31

Температура плавления,^оС

1677

1855

2222

φ^о , B

-1,63

Ti³⁺|Ti

-1,56
Zr⁴⁺|Zr

-1,70
Hf⁴⁺| Hf

Взаимодействие Ti, Zr. Hf с кислотами и щелочами.

Ti + HCl (H₂SO₄разб.) → TiCl₃ + H₂↑

Zr, Hf - не взаимодействуют

С HF(конц):
Э+ HF(конц.) → ЭF₄ + H₂↑
C H₂SO_4(конц.):

Ti + H₂SO₄₍_конц_.)→ TiOSO₄ + SO₂ + H₂O

ZrSO₄

Hf – не взаимодействует

5)С HNO_3(конц.):

Ti + HNO₃₍_конц_.) → TiO(OH)₂↓ + NO₂ + H₂O

Zr,Hf – не взаимодействуют

C царской водкой ( или со смесью HNO₃ + HF)

Э + HNO₃+ HCl →H₂[ЭCl₆] + NO + H₂O

c NaOH (расплав)

Э + NaOH → Na₄ЭO₄ + H₂↑
Соединения Ti, Zr, Hf

Ti				Э = Zr,Hf
	Оксиды	Гидроксиды	Соли	Оксиды	Гидроксиды
II	TiO осн. золотой	Ti(OH)₂ черный	Ti ²⁺ бесцв.
III	Ti₂O₃ осн.	Ti(OH)₃ фиолет.	Ti³⁺ фиолет
IV	TiO₂ амфот.	TiO₂•xH₂O Ti(OH)₄ = H₄TiO₄орто TiO(OH)₂ мета	TiO ²⁺ бесцв.	ЭО₂	ЭО₂•xH₂O Э(ОН)₄ орто- ЭО(ОН)₂мета-

ЛЕКЦИЯ № 12. ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ V B подгруппы ( V, Nb, Ta, Db)
Электронная конфигурация

Элемент	Электронная формула	Степени окисления
V	[Ar]3d³4s²	+II, +III, +IV, +V
Nb	[Kr]4d⁴5s¹	(+I,+II, +III, +IV), +V
Ta	[Xe]4f¹⁴5d³6s²	(+I,+II, +III, +IV), +V
Db	[Rn]5f¹⁴6d³7s²	Мало изучен

Cодержание элементов в земной коре.

Содержание,

масс.%

1,5·10^-2

2·10^-4

2·10^-5

Минералы

VS_2-2,5 патронит

Pb₅(VO₄)₃Cl ванадинит

(Fe,Mn)(NbO₃)₂

колумбит

(Fe,Mn)(TaO₃)₂

танталит

Некоторые характеристики металлов.

V

Nb

Ta

Радиус атома,нм

0,136

0,147

0,149

ЭО ( по Полингу)

1,45

1,23

1,33

ЭИ₁, эВ

6,74

6,88

7,89

Плотность, г/см³

5,96

8,58

16,69

Температура плавления,^оС

1710

2487

2997

φ^о (Э ⁺⁵|Э), B

-0,25

-0,65

-0,81

Взаимодействие V, Nb, Ta с кислотами и щелочами.

С кислотами –неокислителями ( HCl, H₂SO_4(разб)) – не взаимодействуют;
С HF(конц):

V + HF(конц.) → H₃[VF₆] + H₂

Nb(Ta) + HF(конц.) → NbF₅ + H₂

C H₂SO₄₍_конц.):

V + H₂SO₄₍_конц_.)→ VOSO₄ + SO₂ + H₂O

Nb, Ta – не взаимодействуют

С HNO₃₍_конц.):

V + HNO₃₍_конц_.) → VO₂NO₃ + NO₂ + H₂O

Nb, Ta – не взаимодействуют

C царской водкой:

V + HNO₃+ HCl → VO₂Cl + NO + H₂O

Nb, Ta – не взаимодействуют

Смесь HNO₃ и HF

V + HNO₃+ HF → H[VF₆] + NO + H₂O

Nb(Ta) + HNO₃+ HF → H₂[NbF₇]+ NO + H₂O

В щелочах растворяются только в присутствии окислителей

Э + O₂ + NaOH → Na₃ЭO₄ + H₂O

Орто-
Соединения ванадия.

С.О.	ОКСИД	ГИДРОКСИД	ИОН В РАСТВОРЕ
+II Red	VO осн.	V(OH)₂	V⁺² фиолет
+III Red	V₂O₃ осн.	V(OH)₃	V⁺³ зеленый
+IV Red,Ox	VO₂ амф.	VO(OH)₂	VO⁺² голубой
+V Ox	V₂O₅ кисл.	HVO₃	VO₃^– (ОH^-) оранжевый VO₂⁺ (H⁺)

V(+IV) :

V(OH)₄ – ортогидроксид ванадия (+IV)

V(OH)₄ = VO(OH)₂ + H₂O

Метагидроксид ванадия (+IV)

VO(OH)₂ = H₂VO₃ – метаванадистая кислотаб

( в щелочной среде дает соли метаванадиты)

H₂V₄O₉ – тетраванадистая кислота

(в сильнощелочной среде , при изб. VO₂ дает соли тетраванадиты)

Изополикислоты ванадия (+V)

xV₂O₅·yH₂O
HVO₃– метаванадиевая кислота

H₄V₂O₇ - пированадиевая кислота ( двуванадиевая )

H₃VO₄ – ортованадиевая кислота

…..

H₄V₆O₁₇ – гексаванадиевая кислота

H₆V₁₀O₂₈ – декаванадиевая кислота

жүктеу/скачать 65.76 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: