Ниобий и тантал. Свойства элементов и их соединений Игнатов Николай Группа Х-41

Общая характеристика Nb и Ta NbTa Электронная конфигурация [Kr]4d 4 5s 1 [Xe]4f 14 5d 3 5s 2 Плотность (20°С), г/см 3 8,6616,62-16,66 Температура плавления (°С) 2468± Температура кипения (°С) ±100 Потенциал ионизации (эВ): Ме 0 Ме + Ме + Ме 2+ Ме 2+ Ме 3+ Ме 3+ Ме 4+ Ме 4+ Ме 5+ 6,8813,9028,1--7,716, ,8 Основные физические характеристики элементов:

Серый металл, мягкий, пластичный (хруп- кий в присутствии ТаН), тугоплавкий, высоко кипящий коррозионно-стойкий. Ta, NbH 2 O HCl(разб.) NaOH (разб) NH 3 ·H 2 O Ta и Nb

NbTa 2Nb 2 O 54Nb (катод) +5О 2 (анод) (эл-лиз) (эл-лиз) NbCl 5 +NaNb+5NaCl (450°C) K 2 [NbF 7 ]+5NaNb+5NaF+ +2KF (1100°C) 2K 2 [NbF 7 ] 2Nb+5F 2 +4KF (эл-лиз) (эл-лиз) 2TaCl 5 +5Mg2Ta+5MgCl 2 (450°C) (450°C) K 2 [TaF 7 ]+5NaTa+5NaF+ +2KF (1100°C) 2K 2 [TaF 7 ] 2Ta+5F 2 +4KF (эл-лиз) (эл-лиз) Получение Nb и Ta:

Та +HF(к) HF (к) +HNO 3(К) NaOH(к)+H 2 O H2H2 O2O2 E2E2 NaOH+O 2 H 3 [TaF 8 ]+H 2 H 2 [TaF 7 ]+NO+H 2 O (NaTa)O 3 +H2 Ta 2 O 5 TaH Na 3 TaO 4 +H 2 O TaE 5 (Е=Сl, F)

Nb +HF(к) HF (к) +HNO 3(К) NaOH(к)+H 2 O H2H2 O2O2 E2E2 NaOH+O 2 H[NbF 6 ]+H 2 H[NbF 6 ]+NO+H 2 O (NaNb)O 3 +H 2 Nb 2 O 5 NbH NbH 2 Na 3 NbO 4 +H 2 O NbE 5 (Е=Сl, F)

Белые, тугоплавкие, термически устойчи-вые. Ta 2 О 5, Nb 2 О 5 H 2 O С HCl(разб.) пептизируются. Отличия: Nb 2 O 5 восстанавливается H 2 и реагирует с карбонатами Li и Na, а Та 2 О 5 – нет. Оксиды:Ta 2 О 5 и Nb 2 О 5

Nb 2 О 5 Ta 2 О 5 4Nb+5О 2 2Nb 2 O 5 (500°С) 2NbF 5 +5H 2 O Nb 2 O 5 +10HF 2NbCl 5 +5H 2 O Nb 2 O 5 +10HCl 4Ta+5О 2 2Ta 2 O 5 (600°С) 2K 2 [TaF 7 ]+2H 2 SO 4(р) +5Н 2 О Ta 2 О 5 +2К 2 SO 4 +14НF 2TaCl 5 +5H 2 O Ta 2 O 5 +10HCl Получение Nb 2 О 5 и Ta 2 О 5 :

Та 2 О 5 +HF(к) HF (к, хол) +К(НF 2 ) (т) NaOH H2H2 HCl Cl 2 С+Сl2С+Сl2 H 2 [TaF 7 ]+H 2 О К 2 [TaF 7 ]+H 2 O (NaTa)O 3 +H 2 О TaCl 5 +H 2 O TaCl 5 +CCl 2 O TaCl 5 +O 2

Nb 2 О 5 HF(к) HF (25%,хол) +K(HF 2 ) (т) Na 2 CO 3 H2H2 электролиз ° C+Cl 2 H 2 [NbF 7 ]+H 2 [NbOF 5 ]+H 2 O К 2 [NbF 7 ]+H 2 O (NaNb)O 3 +CO 2 Nb+O 2 NbО 2(сын.) +Н 2 О NbCl 5 +CO NbO n(т.-сын.) (2,4

Белые, легкоплавкие, низкокипящие, термически устойчивые. Их нельзя хранить в стеклянной посуде, из-за протекания реакции c влагой воздуха с выделением НF: 4TaF 5 +10H 2 O2Ta 2 O 5 +20HF Пентафториды Nb и Ta – сильные кислоты Льюиса, они катализируют реакции Фриделя– Крафтса и образуют аддукты с различными нейтральными и анионными лигандами. Фториды:TaF 5 и NbF 5

NbF 5 TaF 5 2Nb+5F 22NbF 5 (100°С) NbCl 5 +5HF (ж) NbF 5 +5HCl 5SnF 2 +2Nb5Sn+2NbF 5 (500°C) (500°C) 2Ta+5F 22TaF 5 (100°С) TaCl 5 +5HF (ж) TaF 5 +5HCl Получение NbF 5 и TaF 5 :

MF 5 HF(к) KF (к) KOH (разб.) H2ОH2О H 2 O (хол.,нед.) H 3 [TaF 8 ]; H 2 [NbF 7 ] К2[МF7]К2[МF7] К 2 [MOF 5 ]+H 2 О [MOF 5 ]+H 3 O + Та 2 О 5+HF

TaCl 5 - белый, NbCl 5 – лимонный, легкоплавкие, низкокипящие, термически устойчивые. Гидролизуются на воздухе. Пентахлориды: TaСl 5 и NbCl 5

NbCl 5 TaCl 5 2Nb+5Cl 22NbCl 5 (250°С) Nb 2 O 5 +5C (кокс) +5Cl 2 2NbCl 5 +5CO 2Ta+5Cl 22TaCl 5 (250°С) Ta 2 O 5 +5C (кокс) +10Cl 2 2TaCl 5 +5CCl 2 O Ta 2 O 5 +10HCl2TaCl 5 +5H 2 O Получение NbCl 5 и TaCl 5 :

TaCl 5 HF(ж) Ta NaОН (к) H2OH2O Al Mg MCl TaF 5 +HCl TaCl 4(кор.) (Na Та)O 3 +NaCl+Н 2 О AlCl 3 +TaCl 4 Ta 2 О 5+НCl M[TaCl 6 ]Ta+MgCl 2 M=Na,K,Rb, Cs,NH 4

NbCl 5 HF(ж) Nb NaОН (к) H2OH2O Na O2O2 MCl NbF 5 +HCl NbCl 4 (NaNb)O 3 +NaCl+Н 2 О Nb+NaCl Nb 2 О 5+НCl M[NbCl 6 ]NbCl 3 O+Cl 2 M=Na,K,Rb, Cs,NH 4 H 2 O (влага) NbCl 3 O (бел.) +НCl