5Властивості елементів підгрупи Ванадію

До побічної підгрупи V групи періодичної системи відносяться елементи V – Ванадій, Nb – Ніобій та Та – Тантал. Прості речовини віднесені до металів. Вміст ванадію у земній корі становить 0,005%, вміст ніобію – 0,0002%, а танталу – 0,00002%. Відомі мінерали ніобію – [Fe(NbO₃)₂], колумбіт та [Fe(TaO₃)₂] – танталіт.

Сировиною для промислового одержання ванадію у вигляді металу служать деякі залізні руди, що містять домішки ванадію. Одержують ванадій методом алюмотермії або кальційтермії:

3V₂O₅ + 10Аl = 5А1₂О₃ + 6V.

Ванадій, Ніобій та Тантал, маючи на зовнішньому рівні два або один валентний електрон і 3 або 4d- електрони на передостанньому рівні, проявляють у своїх сполуках найбільш типовий ступінь окиснення +5.

Ванадій стійкий до води та до лугів. Розчиняється в концентрованій нітратній, сульфатній кислотах та в «царській водці».

Ніобій і особливо тантал стійкі в агресивних середовищах. Вони розчиняються лише в силіцієвій «царській водці»:

6Та + 10HNO₃ + 21H₂F₂ = 6H₂TaF₇ + 10NO + 20H₂O.

Ванадій утворює чотири оксиди: VO, V₂O₃, VO₂, V₂O₅.

При розчиненні VO₂ у кислотах утворюються солі ванаділу VO²⁺:

VO₂ + H₂SO₄ = VOSO₄ + H₂O.

VO₂ – амфотерний оксид, a VO та V₂O₃ проявляють основні властивості.

V₂O₅ мало розчиняється у кислотах; Nb₂O₅, Ta₂O₅ у воді не розчиняються.

Nb₂O₅, Ta₂O₅ розчиняються лише у лугах при сплавленні:

Nb₂O₅ + 6NaOH = Na₃NbO₄ + 3Н₂О.

V₂O₅ має кислотний характер, розчиняється в лугах, утворюючи солі метаванадієвої кислоти НVО₃, які називаються ванадати:

V₂O₅ + 2NaOH = 2NaVO₃ + H₂O.

7 Властивості елементів підгрупи Хрому

До побічної підгрупи шостої групи входять d-елементи – Хром, Молібден та Вольфрам. Відповідні прості речовини являють собою сірувато-білі, блискучі і дуже тугоплавкі метали. Вміст цих металів у земній корі становить: хром 0,006%, молібден 0,0003% і вольфрам 0,0006%.

Найважливіші мінерали Fe(CrO₂)₂ – хромистий залізняк, MoS₂ –молібденіт, CaWO₄ – шеєліт.

Хром добувають методом алюмотермії або електролізом його солей:

Cr₂O₃ + 2Al Аl₂О₃ + 2Сr.

Молібден і вольфрам можна отримати відновленням їх оксидів вуглецем або воднем.

У ряду Cr-Mo-W хімічна активність помітно знижується. Хром та його аналоги мають валентні електрони на s, d-підрівнях, в своїх сполуках можуть виявляти ступінь окиснення +2, +3 та +6.

Вони стійкі до води та повітря, на них слабо діють кислоти та луги.

Хром взаємодіє з киснем, галогенами, сіркою, утворюючи оксиди, галогеніди та сульфіди. Хром з киснем утворює три оксиди, які проявляють основний, амфотерний та кислотний характер:

Сr⁺²О (основний оксид), Сr₂⁺³O₃ (амфотерний оксид), Сr⁺⁶О₃ (кислотний оксид).

Ці оксиди з водою утворюють відповідні гідроксиди та кислоти:

Сr⁺²(ОН)₂ (основа); Сr⁺³(ОН)₃ (амфотерний гідроксид); Н₂Сr⁺⁶О₄ (хромова кислота); Н₂Сr₂⁺⁶O₇ (дихромова кислота).

Хром гідроксид (III), аналогічно цинк та алюміній гідроксидам мають амфотерний характер і розчиняються як в кислотах, так і в лугах:

Сr(ОН)₃ + 3НСl  СrСl₃ + 3Н₂О,

Cr(OH)₃ + 3NaOH  Na₃[Cr(OH)₆].

Відношення до кислот характеризує зниження хімічної активності в ряду Cr-Mo-W. Хром при звичайній температурі розчиняється в розбавлених НСІ та H₂SO₄, молібден – в гарячих кислотах, вольфрам – лише в «силіцієвій водці»:

Сr + 2НСl = СгС1₂ + Н₂,

Мо + 5H₂SO₄ = H₂[MoO₂(SО₄)₂] + 3SO₂ + 4Н₂О,

W + 2HNO₃ + 8HF = H₂ [WF₈] + 2NO + 4H₂O.

Хром (VI) оксид (хром ангідрид СrО₃) з водою утворює хромову кислоту середньої сили. Молібден оксид (VI) та вольфрам оксид (VI) (МоО₃ та WO₃) у воді погано розчинні, але розчиняються в лугах, утворюючи солі молібденової та вольфрамової кислот:

МоО₃ + 2NaOH = Na₂MoO₄ + Н₂О.

Молібденову та вольфрамову кислоти одержують дією сильних кислот на відповідні солі:

Na₂WO₄ + 2HNO₃ =H₂WO₄ + 2NaNO₃.

Розчинними солями хромової кислоти є натрій, калій, магній та кальцій хромати, а молібденової та вольфрамової кислоти - лише натрій і калій молібдати та вольфрамати.

Хромати існують лише в лужному середовищі, в кислому вони переходять в дихромати:

2К₂СrO₄ + H₂SO₄ = К₂Сr₂O₇ + K₂SO₄ + Н₂О (в кислому середовищі);

К₂Сr₂О₇ + 2КОН = 2К₂СrO₄ + Н₂О(у лужному середовищі).

Хромати та дихромати є сильними окисниками, особливо в кислому середовищі:

K₂Cr₂O₇ + 6KBr + 7H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3Br₂ + 4K₂SO₄ + 7Н₂О.

Сполуки хрому (III) в лужному середовищі виступають як відновники:

Cr₂(SO₄)₃ + 3Br₂ +16NaOH = 2Na₂CrO₄ + 6NaBr + 3Na₂SO₄ +

+ 8H₂O.

Окиснення Cr (III) до Сr (VI) супроводжується заміною кольору від зеленого до жовтого.

За реакцієй:

K₂Cr₂O₇ + 3SO₂ + H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Н₂О

одержують хромо-калієві галуни (KCr(SO₄)₂ 12Н₂О).