Tư liệu nhóm VB Gồm V, Nb, Ta Db I Đơn chất 1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ V, Nb, Ta có màu trắng, xám, rất khó nóng chảy và rất khó sôi Những hằng số vật lý cao đó được giải thích bằng độ bền của liên kết kim l.
Tư liệu nhóm VB Gồm: V, Nb, Ta Db I/ Đơn chất TÍNH CHẤT VẬT LÝ V, Nb, Ta có màu trắng, xám, khó nóng chảy khó sơi Những số vật lý cao giải thích độ bền liên kết kim loại tinh thể kim loại gây nên số e độc thân tham gia tạo thành liên kết cộng hóa trị Nb Ta có cấu hình electron bán kính ngun tử giống nhiệt độ nóng chảy khác nhiều Lý obital 4f điền đủ e làm thay đổi kiến trúc e nguyên tử nguyên tố sau lantanoit Cả kim loại tinh khiết có tính chất lý tốt, chứa tạp chất (O, N, C, B, H…) trở nên giòn tạo hợp chất có thành phần biến đổi Tinh thể kim loại có mạng lập phương tâm khối 2.ĐIỀU CHẾ -Để điều chế V, Nb, Ta người ta chuyển hợp chất thiên nhiên chúng thành oxit halogenua đơn giản: X2O5 + 5Ca = 5CaO + 2X K2[XF7] + 5Na = 2KF + 5NaF + X *Điều chế Nb Ta -Nb Ta kim loại thu từ tinh quặng quặng sử dụng công nghệ phức tạp ba giai đoạn: Đầm quặng, sản xuất tập trung Tách niobi tantan thu hợp chất hóa học tinh khiết chúng -Do tính chất gần nên việc tách Nb khỏi Ta gặp nhiều khó khăn Để tách riêng chúng người ta chiết lọc hỗn hợp florua tribenzylamin hay cupferon clorofom dùng phương pháp trao đổi ion Thu hồi tinh chế kim loại hợp kim -1907 Bonton điều chế kim loại tinh khiết Nb, Ta dùng Na khử floroniobat florotantalat Bên cạnh Nb, Ta điều chế theo phương pháp Aken-Đơbơe Ngồi Nb, Ta điều chế cách dùng kim loại: Na, Ca khử pentaoxit, pentaclorua hay muối phức cloro niobi tantan: Ví dụ: Nb2O5 + 5Ca = 5CaO + 2Nb K2[TaF7] + 5Na = 2KF + 5NaF + Ta -Ta điều chế cách điện phân Ta2O5 K2[TaF7] nóng chảy *Điều chế V: -Nguyên liệu để sản xuất V là: quặng sắt có chứa V Quặng sau tuyển đưa vào lò cao để luyện gang với V Khi luyện thép từ gang chứa V thu xỉ có chứa FeVO Nung xỉ với NaCl có mặt oxi 900°C ta có: 4FeVO4 + 4NaCl + O2 = 4NaVO3 + 2Fe2O3 + 2Cl2 Chế hóa Natrimetavanadat (NaVO3) với axit để thu V2O5 NaVO3 + HCl → NaCl + V2O5 + H2O Dùng Al khử V2O5 V 10Al + 3V2O5 → 6V + 5Al2O3 Nhưng để có V tinh khiết ta điều chế cách nhiệt phân VI theo phương pháp Aken-Đơbơe Để có hợp kim ferovanadi (V3800°C khơng thua kim cương Ở dạng bột Nb Ta td với nước giải phóng H2 Vanadi đk thường tan dd HF đặc tạo VF3 tan tring nước cường thủy tạo VCl4, đun nóng totng HNO3 tạo VO2NO3 H2SO4 đặc tạo nên VOSO4 Niobi Tantan td chậm với đ HF tan dễ dàng hỗn hợp HF HNO3 3Ta +5HNO3+ 21HF= 3H2[TaF7] + 5NO +10H2O Cả ba KL td với kiềm nóng chảy có mặt chất oxh 4E +12KOH + 5O2= 4K3[EO4]+ 6H2O II/ Hợp chất Hợp chất Vanadi 1.1/ Amoni metavanadat (NH4VO3) Có thể tác dụng với kẽm tạo màu khác vanađi bốn trạng thái ôxy hóa phổ biến Các trạng thái ơxy hóa thấp dạng hợp chất V2O (+1), V(CO)6 (0), V(CO)6- (-1) dẫn xuất bị thay Pin khử vanađi kết hợp trạng thái ơxy hóa này; chuyển đổi trạng thái ơxy hóa minh họa khử dung dịch axit mạnh hợp chất vanađi(V) với bột kẽm Đặc điểm màu vàng ban đầu ion vanadat, VO3−4, bị thay màu xanh dương [VO(H2O)5]2+, sau màu lục [V(H2O)6]3+ sau màu tím [V(H2O)6]2+ 1.2/Vanađi(V) oxít Hợp chất thương mại quan trọng nhất, dùng làm chất xúc tác sản xuất axit sunfuric Hợp chất ơxy hóa lưu huỳnh đioxit (SO2) tạo thành trioxit (SO3) V2O5 + 2SO2 → V2O3 + 2SO3 Chất xúc tác tạo thành cách ơxy hóa vanađi khơng khí: V2O3 + O2 (xúc tác:V2O5)→ V2O5 Hợp chất Niobi Các hợp chất chứa niobi tương đối gặp, số chúng có độc tính cần cẩn thận tiếp xúc Hợp chất Tantan 3.1.Ta2O5 Ta2O5 (Tantan pentoxit) gọi tên khác tantan(V) oxit, hợp chất vơ có thành phần gồm hai nguyên tố tantan oxy Về vẻ bề ngoài, hợp chất chất rắn màu trắng, nhiệt độ nóng cháy 1500C, khơng tan tất dung môi, trừ bazơ mạnh axit hidro floric HF Ta2O5 vật liệu trơ với số khúc xạ cao hấp thụ thấp (không màu), làm cho có ứng dụng to lớn việc chế tạo lớp phủ Hợp chất sử dụng rộng rãi sản xuất tụ điện, số điện trở cao Ta2O5 + 2KOH = 2KTaO3 + H2O Tantalat tạo nên nấu chảy Ta2O5 cacbonat kim loại kiềm, tan nước tạo hexantantalat Ta2O5 + K2CO3 = K3TaO4 + CO2 6K3TaO4 + 5H2O = K8Ta6O19 + 10KOH Peoxitantalat tạo nên hợp chất Ta(V) tác dụng với dung dịch H2O2 Ta2O5 + 8H2O2 + 6KOH = 2KTa(O2) + 11H2O TaO2 bột màu đen, trơ với dung dịch axit kiềm, tạo nên khử Ta2O5 nhiệt độ cao 1700C Ta2O5 + C = 2TaO2 + CO 3.2.TaCl5 Tantali (V) clorua , gọi tantali pentachlorua , hợp chất vô với cơng thức TaCl Nó có dạng bột màu trắng Nó dễ dàng thủy phân để tạo thành tantali (V) oxyclorua (TaOCl3) cuối tantali pentoxit (Ta O ); điều địi hỏi phải tổng hợp xử lý điều kiện khan, sử dụng kỹ thuật khơng có khơng khí 3.2.1 Tính chất vật lý Độ tan tantali pentachlorua tăng nhẹ dãy hiđrocacbon thơm sau: benzen < toluen < m -xylen < mesitylen Điều thể việc màu sắc dung dịch đậm dần từ vàng nhạt đến da cam Tantali pentachlorua hịa tan xyclohexan cacbon tetraclorua hydrocacbon thơm Các dung dịch tantali pentachlorua biết đến chất dẫn điện kém, cho thấy ion hóa 3.2.2 Tổng Hợp Tantali pentachlorua điều chế cách cho tantali kim loại phản ứng với khí clo nhiệt độ từ 170 đến 250 ° C Phản ứng thực cách sử dụng HCl 400 ° C Ta + Cl → TaCl Ta + 10 HCl → TaCl + H Nó điều chế phản ứng tantali pentoxit thionyl clorua 240 ° C Ta O + SOCl → TaCl + SO Tantali pentachlorua có bán thị trường, nhiên mẫu bị nhiễm tantali (V) oxychloride (TaOCl ), hình thành cách thủy phân 3.2.3 Một số phản ứng TaCl5 TaCl tạo phức bền với ete : TaCl + R O → TaCl (HOẶC ) (R = Me, Et) TaCl phản ứng với photpho pentachlorua photpho oxyclorua , chất trước đóng vai trị chất cho clorua chất sau đóng vai trị phối tử, liên kết thơng qua oxy: TaCl + PCl → [ PCl+4] [ TaCl-6] TaCl + OPCl → [TaCl (OPCl )] Tantali pentachlorua phản ứng với amin bậc ba để tạo sản phẩm kết tinh TaCl + R N → [TaCl (NR )] Các phản ứng chuyển vị clorua Tantali pentachlorua phản ứng nhiệt độ phòng với lượng dư triphenylphosphine oxit để tạo oxychloride: TaCl + OPPh → [TaOCl (OPPh )] x ... huỳnh, Cacbon, Silic, tạo nên số hợp chất kiểu xâm nhập có thành phần biến đổi giống nguyên tố nhóm IVB NbC TaC có độ cứng nhiệt độ nóng chảy 3350->3800°C khơng thua kim cương Ở dạng bột Nb Ta td... 5Na = 2KF + 5NaF + Ta -Ta điều chế cách điện phân Ta2O5 K2[TaF7] nóng chảy *Điều chế V: -Nguyên liệu để sản xuất V là: quặng sắt có chứa V Quặng sau tuyển đưa vào lò cao để luyện gang với V Khi... ơxy hóa vanađi khơng khí: V2O3 + O2 (xúc tác:V2O5)→ V2O5 Hợp chất Niobi Các hợp chất chứa niobi tư? ?ng đối gặp, số chúng có độc tính cần cẩn thận tiếp xúc Hợp chất Tantan 3.1.Ta2O5 Ta2O5 (Tantan