5. skupina

Question 1

elementi 5. skupine

pridobivanje

V2O5

poskus

Answer 1

V vanadij
Nb niobij
Ta tantal

ti elementi so sorazmerno redki
pridobivanje z redukcijo oksidov s kalcijem (ker z ogljikom nastane karbid)

V2O5 je kisel, v hidroksidih se raztopi (nastane VO2+ ion= vanadilov, ki se ga da reducirati do V’2+)

poskus:
redukcija vanadila z nascentnim vodikom (spreminjanje barve kaže na spreminjanje oksidacijskega stanja- različno število elektronov v d orbitalah je povezano z drugačno absorbcijo vidne svetlobe)

Question 2

oksidacijska števila vanadija

Answer 2

oksidacijska števila vanadija: +4, +3 in +2
vanadate(V) ali V2O5 raztopimo v kislini → VO2+ ion (rumena)
+Zn → [VO(H2O)5]’2+ (moder) razvija se H2
reduceti → V’3+ (zeleno obarvan)
reducenti → V(H2O)6’2+ (vijolično obarvan)

+5→+4 VO2+ (rumen) + H+ + e- → VO’2+ (moder) + H2O
+4→+3 VO’2+ (moder) + H+ + e- →V’3+ (zelen) + H2O
+3→+2 V’3+ (zelen) + e- → V’2+ (vijola)
+2→ 0 V’2+ (vijola) + 2e- → V

Question 3

oksidacijska števila elementov

Answer 3

značiln oksidacijsko +5, ostala +4, +3, +2 in 0
pri V najbolj obstojne spojine z +4
obstojnost +5 narašča → V, Nb, Ta
bazičnost M2O5 narašča → V, Nb, Ta
oksidi z nižjimi oksidacijskimi števili so bolj bazićni

Nb in Ta sta nereaktivna → Ta se ne topi v zlatotopki

Question 4

vanadij
pridobivanje

Answer 4

pridobivanje:
V2O5 (Ca, 950C) → V
čista kovina tališče 1700C
dodatek C atomov v vrzeli v kovinski strukturi→ višje vrelišče

čista ali skoraj čista kovina je korozijsko odporna
pri sobni temp NE reagira s kisikom, vodo, hidroksidi, kislinami ki niso oksidanti (razen HF)

raztaplja se oksidativno v konc. HNO3 in v zlatotopki

Question 5

Nb, Ta
v naravi
značilnosti
kje se raztapljata

Answer 5

v naravi se nahajata v zmesi z Mn in Fe: (Fe/Mn (Nb/Ta)2O6
nereakrivni kovini

raztapljata se v zmesi HNO3 in HF
Nb tudi v zlatotopki

Question 6

oksidi V, Nb in Ta

nastanek vandanijevega oksida
termični razpad NH4VO3

vandanijev oksid reakcija z ionskimi hidroksidi in kislinami (HCl, H2SO4)

Answer 6

V2O5 oksidant, ima kisle lastnosti
Nb2O5 in Ta2O5 inertni beli trdni snovi

gorenje uprašenega vanadija v kisiku → V2O5
termični razpad NH4VO3:
NH4VO3 → V2O5 + NH3 + H2O

V2O5 + razt. ionskih hidroksidov → VO4’3- vandati (izomorfni z fosfati)

V2O5 + HCl → ? + sprošča se klor
V2O5 + H2SO4 →(VO2)HSO4

Question 7

polikondenzacija vanadatov(V)

Answer 7

V2O5 + razt. ionskih hidroksidov → VO4’3- močno alkalne razt.

VO4’3- znižamo ph iz 13 na 8 → HVO4’2- + HV2O7’3- + V3O10’5- svetlorumena obarvana raztopina

znižamo pH na manj od 7
→ V10O28’6- + HV10O28’5- + H2V10O28’4- oranžno obarvana raztopina
(10 VO6 oktaedrov povezanih med seboj)

pH= 2,2
→ V2O4 x xH2O
znižamo pH + H2SO4
→ VO2+ HSO4- rumene barve

Question 8

nastanek VO2
VO2 v kislih razt.

Answer 8

V2O5 reduciramo v talini oksalne kisline → VO2
VO2 temno modre barve, amfoteren

v kislih raztopinah → [VO(H2O)5]’2+ modra razt
pH= 4, OH- → izloči se VO2 x xH2O
če ga raztopimo v vodi izkristalizirajo → izopolivandati Na12V18O42 x 24H2O

Question 9

Nb in Ta oksida

Answer 9

Nb2O5 in Ta2O5 inertni beli snovi
reagirata s koncentrirano HF
v talini reagirata s hidroksidi → niobati in tantalati M(1+)NbO3 ali M(1+)TaO3

Question 10

halogenidi V, Nb, Ta

reakcija z vodo VCl4 in NbX5 oz. TaX5

Answer 10

znani:
VF5, VF4, VF3 in VF2
VCl4, VCl3, VCl2
VBr4, VBr3, VBr2

z vodo hidrolizirajo:
VCl4 + H2O →VOCl2 + HCl
NbX5/TaX5 + H2O →M2O5 x xH2O

znai tudi NbX4, NbX5, TaX4 in TaX5 halogenidi
v Nb in Ta halogenidih lahko nastanejo kovinski skupki
pripravimo jih z redukcijo helogenidov NbX4/TaX5 s kovinami M(Nb ali Ta)
v skupkih nastopa vez kovina-kovina

npr. Na4Nb6Cl18
v strukturi spojine so ioni Na+, Cl- in [Nb6Cl12]’2+, oksidacijsko Nb=+2,3