Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • Титан, ванадий






    Титан и ванадий - элементы IVБ и VБ подгрупп, соответственно относятся к семейству d- элементов. Строение внешних электронных оболочек (n-1)d2ns2 (для подгруппы титана) и (n-1)d3ns2 (для ванадия и его аналогов). Это обусловливает возможные степени окисления +2, +3, +4 для элементов IVБ и +2, +3, +4, +5 для элементов VБ подгруппы.

    Чистые титан и ванадий - тугоплавкие, пластичные, ковкие металлы, хорошо поддающиеся механической обработке. Наличие примесей (особенно О, Н, N, C) значительно ухудшает их пластичность, повышает твердость и хрупкость.

    В обычных условиях титан и ванадий малоактивны, устойчивы на воздухе и в воде, во многих агрессивных средах, что обусловлено образованием на их поверхности тонкой, но очень прочной оксидной плёнки. Титан медленно реагирует с водой при 100 °С.

    Ti + 4 H2O = Ti(OH)4 + 2 H2

    Ванадий взаимодействует с Н2О в раскаленном порошкообразном состоянии:

    2V + 5 H2O = V2O5 + 5 H2

    При высоких температурах активно реагируют в первую очередь с неметаллами - кислородом воздуха (образуя, соответственно, TiO2 и V2O5), галогенами, азотом, углеродом, серой и др.

    Элементы IVБ группы, будучи, в целом, более химически активными, менее устойчивы к действию кислот. Так, титан, в отличие от ванадия, при нагревании растворяется в разбавленных соляной и серной кислотах:

    2Ti + 6 HCl = 2 TiCl3 + H2

    Ti + H2SO4 = TiSO4 + H2

    и при обычных условиях - в концентрированной H2SO4:

    Ti + 4H2SO4 (конц.) = Ti(SO4)2 + 2 SO2 + 4H2O

    смеси азотной и плавиковой кислот:

    3Ti + 4HNO3 + 18HF = 3H2[TiF6] + 4NO + 8H2O

    Оба металла при обычных условиях реагируют с концентрированной плавиковой кислотой и с царской водкой, образуя комплексные соединения.

    Ti + 6HF = H2[TiF6] + 2H2

    Ванадий с серной и азотной кислотами реагируют при нагревании:

    3V + 5HNO3 = 3HVO3 + 5NO +H2O

    Ванадий и его аналоги реагируют также с расплавами щелочей в присутствии окислителей:

    4V + 5O2 + 12NaOH = 4 Na3VO4 + 6H2O

    Среди соединений, образуемых элементами данных подгрупп, наиболее устойчивы и многочисленны соединения металлов в высшей, соответствующей номеру группы, степени окисления: +4 и +5 соответственно. Характер химической связи в них, как правило, ковалентный. Стабильность соединений, содержащих металл в высшей степени окисления, закономерно повышается в пределах обеих подгрупп с ростом порядкового номера элемента. Так, Ti4+ сравнительно легко восстанавливается до низших степеней окисления, а Zr и Hf почти во всех соединениях четырехвалентны.

    Диаграммы Латимера

    а) для титана

    -0, 882

    +0, 099 -0, 369 - 1, 628

    Ti(OH)22+ Ti3+ Ti2+ Ti

    -1, 191

    [TiF6]2--

     

    б) для ванадия

    +0, 254

    +1, 000 –0, 359 –0, 256 –1, 18

    VO2+ VO2+ V3+ V2+ V

     

    Из рассмотрения диаграмм Латимера следует, что с увеличением степени окисления металла, в соединениях закономерно усиливаются окислительные и ослабевают восстановительные свойства элементов.

    Так, Ti(OH)2 - сильный восстановитель, медленно реагирует с водой:

    Ti(OH)2 + 2H2O = 2Ti(OH)3 + H2 …,

    а Ti4+ в кислой среде легко окисляет более активные металлы:

    2TiOCl2 + Zn + 4HCl = 2 TiCl3 + ZnCl2 + H2O

    Для каждого элемента с ростом степени окисления закономерно ослабевают основные и усиливаются кислотные свойства оксидов и гидроксидов. Так, TiО -основной оксид, TiO2 - амфотерный, VO - основной, V2O3, VO2 - амфотерные, у V2O3 преобладают основные свойства, он легко растворяется в кислотах.

    V2O3 + 6HCl = 2VCl3 + 3H2O

    У V2O5, наоборот, преобладают кислотные свойства, он легко растворяется в щелочах, а в кислотах - лишь при длительном нагревании:

    V2O5 + 2KOH = 2KVO3 + H2O

    V2O5 + H2SO4 = (VO2)2SO4

    V2O5 - ангидрид слабой ванадиевой кислоты, частично растворяется в воде:

    V2O5 + Н2О = 2НVО3 (метаванадиевая кислота).

    Ванадиевые кислоты очень многочисленны. Кроме метаванадиевой, известны ортованадиевая (H3VO4), пированадиевая (H4V2O7) и различные поликислоты. Соли, им соответствующие, легко получаются при растворении V2O5 в растворах щелочей:

    V2O5 + 6KOH = 2K3VO4 + 3H2O

    ортованадат калия

    V2O5 + 4KOH = K4V2O7 + 2H2O

    пированадат калия

    Метасоли существуют в полимерной форме, формулы метаванадатов обычно записывают упрощенно, не указывая степени полимеризации (MeVO3).

    V2O5 при 700°С обладает электропроводностью, следовательно, он способен к диссоциации:

    V2O5 VO2+ + VO3-

    Для титана известны ортотитановая кислота- H4TiO4 (амфотерный гидроксид титана Ti(OH)4) и метатитановая- H2TiO3, химически более инертная. Титановые кислоты очень слабые, поэтому их соли (титанаты), как и другие растворимые соли металлов IVB и VB подгрупп, сильно гидролизованы. При неполном гидролизе растворимых в воде соединений образуются соли, содержащие группировку (МеО)2+, например, (TiO)2+ - титанил-ион, (VO)2+ - ванадил-ион.

    VCl4 + H2O = VOCl2 + 2HCl

    хлорид ванадила (IV)

    Прочность таких группировок, встречающихся и у некоторых других d- элементов, обусловлена образованием дополнительной донорно-акцепторной связи за счет незаполненной d - орбитали атома металла и свободной электронной пары атома кислорода.

    Многие соли металлов IVB и VB подгрупп нерастворимы в воде.

    Вопросы для подготовки к занятию

    1. Электронные конфигурации атомов, валентные электроны, степени окисления.

    2. Свойства простых веществ – металлов:

    - активность металлов, положение в «ряду стандартных окислительно-восстановительных (электродных) потенциалов металлов»;

    - взаимодействие с кислородом, галогенами, серой, азотом и другими неметаллами;

    - взаимодействие с водой, водными растворами щелочей, водными растворами кислот, окисляющими H+ (HF, HCl, HBr, HI, разбавленной H2SO4, H3PO4, RCOOH и другими);

    - взаимодействие с концентрированной H2SO4, разбавленной и концентрированной HNO3, «царской водкой», смесью азотной и плавиковой кислот.

    3. Свойства оксидов и гидроксидов металлов IVБ и VБ подгрупп:

    - растворимость, взаимодействие с водой, диссоциация в водном растворе;

    - взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами;

    - взаимодействие соединений в высших степенях окисления с основаниями при сплавлении и растворами щелочей.

    4. Свойства солей металлов IVБ и VБ подгрупп:

    - растворимость в воде, гидролиз;

    - растворимость в кислотах, в щелочах.

    5. Комплексные соединения металлов IVБ и VБ подгрупп.

    6. Окислительно-восстановительные свойства соединений металлов IVБ и VБ подгрупп

    7. Нахождение в природе и получение простых веществ – металлов.

    8. Получение и применение металлов IVБ и VБ подгрупп и их соединений.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.