5. skupina

Question 1

Typické oxidační stavy

Answer 1

ns2(n-1)d3, typický oxidační stav V – kovalentní vazby
- V – snadno i nižší oxidační stavy – II, III, IV, (I, 0, -I)
- II v roztoku již velmi nestabilní, nižší v roztoku vůbec neexistují

Nb a Ta chemicky velmi blízké → i v rudách spolu
- Nb – i oxidační stav III (II)
- Ta – jen V (IV)

Question 2

výroba ferrovanadu a čistého V, jeho rafinace

Answer 2

1) výroba V2O5
Vanadinit Pb5(VO4)3Cl+ HCl → VOCl2 + PbCl2
VOCl2 + NH3→ (NH4)4V4O12
(NH4)4V4O12 → V2O5 + NH3 + H2O

a) výroba ferrovanadu: V2O5 + Fe, Si + CaO → V, Fe + CaSiO3 (35 – 95% V)

b) čistý V: V2O5 + Ca → V + CaO.CaCl2
VCl4 + Na(Mg, NaH) → V + NaCl
ektrolýza taveniny VCl3, KCl + LiCl

Rafinace
Van Arkel de Boerova metoda

1. Příprava vanadového tetrahalogenidu (např. VCl4):
V + 2Cl2 -> VCl4

Zde se zahřívá kovový vanad s chlorovým plynným prostředím, čímž vzniká vanadový chlorid.

2. Termická dekompozice vanadového tetrahalogenidu:
VCl4 -> V + 2Cl2

Vanadový tetrahalogenid je zahříván na vysokou teplotu, čímž se rozkládá na čistý vanadový kov a chlor.

3. Destilace vanadového plynu
   Chlor se odstraňuje destilací jako plyn.

4.Kondenzace vanadového plynu na čistý kov:
2V(g) -> V(s)

Vanadový plyn je chlazen a kondenzuje na čistý kovový vanad.

Question 3

odolnost kovů vůči kyselinám a zásadám

Answer 3

elementární V – vysoce odolný
R jen v HF a v HNO3 konc. za vysoké teploty
R v tavenině alkalických OH- → VO3- + H2

elementární Nb a Ta, extrémně odolné vůči kyselinám a to i za horka
R jen v HF → [NbOF5]2-; [NbF6]-; [TaF7]2-
R v tavenině alkalických OH- obdobně jako V

Question 4

acidobazické a redox vlastností různých oxidačních stavů

Answer 4

V2O5 - oxid kovalentního charakteru s kyselými vlastnostmi, čistý je žlutooranžově
zbarven
VO - oxid iontový a bazický, silné redukovadlo
VO2, V2O3 tvoří přechod mezi oběma extrémy

Question 5

kondenzační reakce

Answer 5

Ve vodných roztocích vanadičnanů nastává v závislosti na pH roztoků kondenzace na
polyvanadičnany:
2 VO34- + 2H3O+ == V2O74- + 3 H2O
2 V2O74- + 4 H3O+ == H2V4O134- + 5 H2O
2 H2V4O13-4 + 2 H3O+ == H4V8O256- + 3 H2O

Question 6

V2O5

Answer 6

V2O5 - oxid kovalentního charakteru s kyselými vlastnostmi, čistý je žlutooranžově
zbarven

(NH4)4V4O12 == 2V2O5 +4 NH3 + 2 H2O
vzniká též spalováním vanadu v kyslíku

využití
Oxid vanadičný má schopnost vratně uvolňovat kyslík, proto se velmi často používá v průmyslu jako katalyzátor. Katalyzuje např. redukce olefinů a aromatických uhlovodíků vodíkem. Nejdůležitější využití nachází při výrobě kyseliny sírové tzv. kontaktním způsobem, kde oxiduje oxid siřičitý na oxid sírový. Reakce probíhá takto:

V2O5 + SO2 → 2 VO2 + SO3

4 VO2 + O2 → 2 V2O5