Странична подгрупа на група V - Вие знаете как
Ванадий V, ниобий Nb, тантал Ta - елементи от вторичната подгрупа на група V - принадлежат към броя на d-елементите, тъй като те имат d-обвивката на пред-външния слой в процес на завършване. Разпределението на електроните по енергийните нива на атомите на тези елементи е дадено в таблица 26, физическите свойства на тантала и ванадия - в таблица. 27.
Тези елементи имат бивалентни електрони, разположени на външния и пред външния слой. Структурата на външния електронен слой на тези елементи предполага това
при окислително-възстановителните реакции те проявяват редуциращи свойства. Въпреки това за тях е възможно най-високото ниво на окисление +5.
Ванадий V
Електронна конфигурация на външния и пред-външния слой на ванадиевия атом 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 .
Ванадийът е химически устойчиво вещество. Защитният оксиден филм прави метала устойчив на вода, силни кислородни киселини и алкални разтвори. При нагряване обаче ванадийът реагира активно с кислород, образувайки по-висок оксид - ванадиев (V) оксид или ванадиев анхидрид:
4V + 5O2 = 2V2O5
Ванадийът реагира с халогени и сяра, образувайки съответните соли, с азот, образувайки нитриди, с фосфор (фосфиди), с въглерод (карбиди), както и със силиций и други прости вещества.
■ 43. Напишете уравненията на реакциите на ванадий с кислород, сяра, халогени. (Вижте отговора)
Ванадиевите съединения са оксиди с различен състав с различни степени на окисление VO (2+), V2O3 (3+), VO2 (4+), V2O5 (4+). Колкото по-ниско е степента на окисление, толкова по-изразен е основният характер на оксида:
Ако VO е основният оксид, а V2O3 и VO2 са амфотерни оксиди, тогава V2O5 е типичен киселинен оксид, който съответства на същите три форми на ванадиеви киселини като фосфора: HVO3 - метаванадинова, H3VO4 - ортованадий, H4V2O7 - пианадий. Солите на тези киселини се наричат ванадати. Съединенията обикновено са най-стабилни.
■ 44. Знаейки, че V2O5 е типичен киселинен оксид, запишете уравненията на реакциите между ванадиев анхидрид и: а) калциев оксид, б) натриев хидроксид, в) бариев хидроксид. Дайте имена на получените съединения.
45. Знаейки, че VO е основният оксид, запишете уравненията за реакциите между ванадиев оксид и: а) сярна киселина, б) солна киселина. (Вижте отговора)
Ванадий се среща в природата доста често, но големите му находища са неизвестни, той е разпръснат в земната кора.
Ванадий се използва в сплави за легиране на стомани, използвани в авиацията и ракетната техника. Ванадиевите съединения, например V2O5, се използват като катализатор в контактния метод за получаване на сярна киселина.
Тантал Та
Танталът е най-тежкият елемент в тази подгрупа. Електронна конфигурация на външния и пред-външния слой 5s 2 5p 6 5d 3 6s 2 .
Танталът е най-устойчив на корозия сред всички елементи на тази подгрупа. Дори не се окислява от акварегия. Танталът има много интересно свойство - той не се отхвърля от организма, лесно обраства със съединителна тъкан и се използва за производството на костни протези. Окислителната стабилност позволява танталът да се използва за производството на части от химическо оборудване, стоматологични и хирургически инструменти. Танталовите карбиди (съединения с въглерод) се използват за направата на режещи инструменти. Танталът е много пластмасов.
■ 46. Посочете най-важните свойства на тантала и тяхното приложение. (Вижте отговора)
Хром Cr (вторична подгрупа от група VI)
От елементите на вторичната подгрупа на VI групата ще се спрем на хрома Cr. Атомното му тегло е 51,99, зарядът му +24. Разпределение на електроните по енергийните нива на хромовия атом: 2, 8, 13, 1. Електронна конфигурация на външния и пред-външния слой на хромовия атом 4s 2 4p 6 4d 5 5s 1 .
Хромна плътност 6,92, точка на топене 1615 °, точка на кипене 2200 °.
Хромът се получава от руда - хром желязна руда FeO-Cr2O3, главно под формата на сплав, наречена ферохром (съдържа от 27 до 60% хром). Ако искате да получите чист хром, се използва методът на алумотермия: Cr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Cr.
Хромът в чиста форма е блестящ бял метал, най-твърдият сред металите (близо до диаманта по твърдост), относително устойчив на корозия и пренася тези свойства върху сплави. Хромът се използва не само като добавки към сплавите, но също така и за покриване (хромиране) на метални изделия, за да ги направи по-устойчиви на корозия и износване.
В поредицата от напрежения хромът стои вляво от водорода и може, макар и бавно, да го измести от солна киселина и разредена сярна киселина. В резултат се образуват съединения Cr +3. За хрома са възможни съединения с различни степени на окисление на този елемент: Cr +2, Cr +3, Cr +6. Най-голям интерес представляват съединенията Cr +3 и Cr +6 .