V2o5 это что такое
Оксид ванадия (V)
Оксид ванадия (V), ванадий (V) оксид — неорганическое соединение ряда оксидов состава V 2 O 5. При обычных условиях — желто-коричневый порошок, растворим в воде. Вещество является токсичным. Проявляет амфотерные свойства с преобладанием кислотных.
Оксид ванадия — важнейшая ванадиевмисна соединение. Он применяется в изготовлении катализаторов, специального стекла, пигментов.
Распространение в природе
Поскольку оксид ванадия легко образует гидраты, в минеральных залежах он находится именно в сочетании с водой — для него известны гидраты алаит V 2 O 5 · H 2 O и навахоит V 2 O 5 · 3H 2 O.
Также он входит в состав природных ванадатов: ванадинит 3Pb 3 (VO 4) 2 · PbCl 2, карнотита K 2 (UO 2) 2 [VO 4] 2 · 3H 2 O, деклуазиту (Zn, Cu) Pb (VO 4) ( OH), ферваниту FeVO 4 * 2H 2 O, пухериту BiVO 4 т.
Физические свойства
Оксид ванадия — ядовитый порошок без запаха и вкуса. Его цвет колеблется от оранжево-желтого до кирпично-коричневого. При охлаждении из жидкого состояния он кристаллизуется в красноватые ромбические иглы по слабым парамагнитными свойствами.
Оксид ванадия занимает промежуточное положение по сравнению с высшими оксидами 4 и 6 групп своего периода — TiO 2 и CrO 3. В частности, он менее температурно устойчивым, чем оксид титана, и устойчивым по оксид хрома.
Получение
Основным способом синтеза оксида ванадия является термическое разложение ванадатов аммония на воздухе:
Также применяется сжигания порошка ванадия в струе кислорода под давлением:
Менее распространенными способами являются термическое разложение и гидролиз соединений ванадила:
Химические свойства
Оксид ванадия (V) является относительно малоустойчивой оксидом, при нагревании он плавится и разлагается — с образованием оксида ванадия (IV):
(примеси V 6 O 13)
Он практически не реагирует с водой, из раствора осаждается в виде гидрата V 2 O 5 · nH 2 O (n = 1, 2, 3).
В взаимодействиях оксид проявляет амфотерные свойства, со значительным преимуществом кислотных. V 2 O 5 более кислотным оксидом и сильнее окислителем, чем соседний оксид титана (IV), но слабее, чем оксид хрома (VI).
При нагревании оксид взаимодействует с водородом, хлором, теллуром, оксидом серы (IV):
Последняя реакция является важной стадией в каталитическом производстве серной кислоты.
Ванадий из оксида восстанавливается только при воздействии кальция, тогда как с алюминием образуется сплав V-Al.
Важным ванадиевмисним сплавом является феррованадий, который добывают общим восстановлением V 2 O 5 и Fe 2 O 3:
Токсичность
Оксид ванадия (V) является опасным. Его вдыхание серьезно раздражает дыхательные пути, может сопровождаться одышкой и астмой, негативным влиянием на легкие. Проглатывания вещества потенциально смертельным, попав в организм, она влияет на ЦНС. При контакте с кожей может наблюдаться аллергическая реакция. Оксид ванадия классифицируется как потенциальный канцероген.
Применение
Оксид ванадия широко используется в качестве катализатора для гомогенного и гетерогенного катализа — в производстве серной кислоты, фталевого и малеинового ангидрида, адипиновой и акриловой кислот. Также незначительные количества используются для получения щавелевой кислоты и антрахинона.
Он является составной специального стекла, задерживает ультрафиолетовое излучение, также применяется в изготовлении пигментов (желтого SnO 2 / V 2 O 5 и синего ZrO 2 / V 2 O 5) и как антистатический слой в фотографических материалах.
Актуальные соединения ванадия
| В статье рассматривается применение ванадия и феррованадия в качестве легирующих элементов сплавов и сталей различного назначения. |
Ванадий образует широкий спектр различных соединений. Двухвалентный V(II) в составе растворов является неустойчивым и обладает способностью к восстановлению даже водородных ионов. Трехвалентный V(III) также проявляет восстановительные свойства. Пятивалентный V(V) – мощный окислитель но лишь в среде кислых растворов В щелочных же средах V(V) весьма устойчив. Растворы солей V(II) имеют темно-лиловый окрас, V(III) – изумрудный, V(IV) – лазурный, V(V) – охристый.
Сплавы ванадия
V перспективен для создания сплавов, способных функционировать в режиме более высоких температур, чем жаростойкие сплавы никеля и кобальта. Содержание в составе стали всего 0,1 – 0,3% V обеспечивает значительное повышение ее прочности и упругости, снижая чувствительность к ударным деформациям.
Номенклатура и свойства сплавов V регламентируются ГОСТ 26473.13-85 «Сплавы и лигатуры на основе ванадия. Метод спектрального анализа». Ванадиевые сплавы используются, по преимуществу, в виде легирующих компонентов в сталелитейном производстве. Наиболее потребляемым в чернометаллургической отрасли сплавом легирующего назначения является феррованадий FeV 80% (ГОСТ 27130-94 Феррованадий. Технические требования и условия поставки).
Помимо Fe, рецептура сплавов и лигатур ванадия предусматривает наличие таких легирующих элементов, как Al, Cr, Ni, W, Mo, Ti, Та, Nb, Zr. При этом добавки W, Та и Nb способствуют снижению пластичности сплавов V. Ванадий-ниобиевые сплавы имеют низкую степень пластичности даже в режиме очень высоких температур. Наиболее же пластичными являются сплавы типа V – Ti и V – Zr.
Соединения «V-О» (оксиды ванадия)
Кислородные соединения V представляют собой ряд оксидов: VO, V2O3, VO2,V2O5. Оранжевато-коричневый пентаоксид V2O5 имеет кислотный генезис, сине-фиолетовый диоксид VO2 — амфотерный, прочие оксиды V — основные.
Соединения V со степенями окисления +2(II) и +3(III) проявляют свойства восстановителей, со степенью +5(V) являются окислителями. Во всех степенях окисления V чаще всего имеет координационное число 6. В степенях окисления +4(IV) и +5(V) возможно также образование соединений с к.ч. 4 (напр., в ди-, орто- и метаванадатах), а также 5 и 8.
Оксиды ванадия широко применяются как промышленные катализаторы в таких сферах, как производство кислот, органический синтез, стекольное производство, текстильная и резинотехническая промышленность, иных хозяйственных отраслях.
Пятиокись (пентаоксид) ванадия
Самым актуальным в промышленном отношении кислородным соединением V является его пятиокись V2O5, имеющая в порошковой модификации охристые цветовые оттенки (рис. 1).
Рисунок 1. Пятиокись (пентаоксид) ванадия.
Пентаоксид V2O5 имеет кислотный характер. При температуре свыше 700°С диссоциирует. Является диамагнетиком. Практически нерастворим в H2O. Взаимодействуя в щелочных растворах с линейкой основных оксидов, образует ряд соответствующих ванадатов — солей ванадиевой кислоты HVO3.
Промышленное получение пентаоксида ванадия
Порошковый пентаоксид ванадия являет собой завершающую фазу промышленной переработки ванадийсодержащего сырья (рис. 2).
Рисунок 2. Промышленные установки для получения V2O5. (ОАО «Чусовской металлургический завод»).
В металлургическом производстве применяется пентаоксид ванадия марок ВнО-1 и ВнО-2, получаемый согласно ТУ 48-4-429-82 (Ванадия пятиокись для металлургических целей. Технические условия).
V2O5 данных марок используют в процессе выпуска феррованадия (80%, ГОСТ 27130-94 Феррованадий. Технические требования и условия поставки), а также при изготовлении сплавов с Ti и другими цветными металлами.
Показатели допустимых пределов содержания основного компонента и контролируемых примесей представлены в таблице 1.
| Наименование показателя | Массовая доля элемента, % | |
|---|---|---|
| ВнО-1 | ВнО-2 | |
| Содержание основного вещества | 98.5 | 97 |
| Пятиокись ванадия V2O5, ≥ | 1.3 | 2 |
| Четырехокись ванадия V2O4, ≤ | 0.2 | 0.3 |
| Нерастворимый остаток, ≤ | 0.05 | 0.15 |
| Железо (Fe), ≤ | 0.05 | 0.1 |
| Кремний (Si), ≤ | 0.04 | 0.1 |
| Марганец (Mn), ≤ | 0.02 | 0.07 |
| Хром (Cr), ≤ | 0.005 | 0.01 |
| Сера (S), ≤ | 0.01 | 0.01 |
| Фосфор (P), ≤ | 0.01 | 0.02 |
| Хлор (Cl), ≤ | 0.1 | 0.3 |
| Щелочные металлы (Na + K), ≤ | 0.2 | 0.3 |
| Мышьяк (As), ≤ | 0.003 | 0.01 |
Примечание: Допустимо включение частиц твердого V2O5 Ø ≤ 3мм.
Значительная доля промышленного выпуска V2O5 осуществляется также согласно ТУ 14-5-92-90 (Ванадия пятиокись техническая. Технические условия). Распространяются на техническую пятиокись ванадия, используемую как исходный материал для производства анодного компонента мощных литиевых аккумуляторных батарей, при производстве широкого сортамента катализаторов для химич. промышленности (в т. ч. при получении H2SO4), а также предназначенный для введения в состав стекла и люминофоров.
Двуокись (диоксид) ванадия (IV) VO2
Двуокись (диоксид) ванадия (IV) VO2 – кристаллы темно-синего цвета (рис. 3).
Рисунок 3. Диоксид ванадия(IV) VO2.
Диоксид VO2 существует в 2-х кристаллических модификациях: α и β. При 68°С αформа, в которой VO2 проявляет себя как диэлектрик, переходит в βфазу тетрагональной сингонии, в которой VO2 ведет себя уже как проводник. Примечательно, что такой межфазовый переход осуществляется практически мгновенно, в течение одной наносекунды. Это позволяет использовать данное свойство при создании быстродействующих инновационных компонентов современной электроники, в частности, для нейроморфных процессоров и аэрокосмической отрасли (рис. 4).
Рисунок 4. Одно из электронных устройств на основе свойств VO2.
В αформе VO2 является антиферромагнетиком. Не растворяется в H2O. Характеризуется гигроскопичностью. VO2 имеет амфотерный генезис. В растворах кислот образует катион ванадила VO 2+ (имеет лазурный окрас). В щелочах образует ванадаты(IV) в виде солей изополиванадиевой(IV) кислоты H2V4O9. Является сильным восстановителем, в воздушной среде окисляется.
Применение: для производства разновидностей ванадиевой бронзы и латуни, в качестве полупроводникового материала при изготовлении компонентов различных электронных устройств.
Карбид ванадия VC
Карбид ванадия VC — бинарное неорганическое тугоплавкое соединение ванадия с углеродом. Серовато-чёрные кристаллы, нерастворимые в H2O (рис…).
Рисунок 5. Карбид ванадия.
Вещество регламентируется согласно ТУ 6-09-03-5-75 (Ванадия монокарбид. Технические условия). Имеет кубическую кристаллическую решетку.
Основная доля промышленного использования – в качестве легирующего компонента износо- коррозиестойких сталей и сплавов, способных функционировать в агрессивных средах, в т.ч. при высоких температурах.
Другие соединения ванадия
Подробное описание, свойства, способы получения и сфера практического использования данных химических веществ – тема отдельной статьи.
телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
Формула оксидов.
Классификация оксидов.
По классификации оксидов, солеобразующими оксидами являются те оксиды, которые могут взаимодействовать с кислотами либо основаниями с возможностью появления соответствующей соли и воды. Солеобразующими оксидами называют:
Основные оксиды, зачастую образующиеся из металлов со степенью окисления +1, +2. Могут реагировать с кислотами, с кислотными оксидами, с амфотерными оксидами, с водой (только оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов). Элемент основного оксида становится катионом в образующейся соли. Na2O, CaO, MgO, CuO.
Примечание: металл менее активный, чем алюминий.
Амфотерные оксиды, образуют металлы со степенью окисления от +3 до +5 (к амфотерным оксидам относятся также BeO, ZnO, PbO, SnO). Реагируют с кислотами, щелочами, кислотными и основными оксидами.
При взаимодействии с сильной кислотой или кислотным оксидом проявляют основные свойства: ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
При взаимодействии с сильным основанием или основным оксидом проявляют кислотные свойства:
Несолеобразующие оксиды не вступают в реакцию ни с кислотами, ни с основаниями, а значит, солей не образуют. N2O, NO, CO, SiO.
В соответствии с номенклатурой ИЮПАК, названия оксидов складываются из слова оксид и названия второго химического элемента (с меньшей электроотрицательностью) в родительном падеже:
Если элемент может образовывать несколько оксидов, то в их названиях следует указать степень окисления элемента:
Можно использовать латинские приставки для обозначения числа атомов элементов, которые входят в молекулу оксида:
Часто используются также тривиальные названия некоторых оксидов:
V2o5 это что такое
Целью работы является изучение литературных данных о свойствах ванадия и его соединениях и экспериментальное получение соединений ванадия, в том числе и гидроксидов, в различных степенях окисления, изучение их свойств.
С кислородом ванадий образует несколько оксидов: VO, V2O3, VO2, V2O5. Им соответствуют гидроксиды: V(OH)2, V(OH)3, VО(OH)2 и НVO3. VO и V(OH)2 проявляют основные свойства, V2O3 и V(OH)3 – амфотерные с преобладанием основных свойств, VO2 и VО(OH)2 – амфотерные свойства и V2O5 и НVO3 – амфотерные с преобладанием кислотных свойств [1].
Коричневый гидроксид V(OH)2, образующийся при действии щелочей на растворы солей V(II), проявляет основные свойства и очень быстро окисляется до гидроксида ванадия (III):
VSO4 + 2NaOH = V(OH)2↓+ Na2SO4.
Для получения и сохранения V(OH)2 требуется инертная атмосфера.
Действуя на соли ванадия (III) щелочью, можно получить гидроксид V(OH)3, который выделяется при рН 4-5 в виде рыхлого грязно-зеленого осадка. Гидроксид ванадия (III) проявляет свойства основания в большей степени, чем гидроксид Cr(III). Это вещество является сильным восстановителем, на воздухе легко окисляется, постепенно переходя в оксоформу VO(OH)2 коричневого цвета:
V2(SO4)3 + 6NaOH = 2V(OH)3 + 3Na2SO4,
4V(OH)3 + O2 = 4VO(OH)2 + 2H2O.
Гидроксид ванадия (III) не реагирует с растворами щелочей, однако ванадаты (III) (гипованадиты), например KVO2 могут быть получены нагреванием оксида ванадия (IV) с оксидом калия:
2K2O + 4VO2 = 4KVO2 + O2.
При обычных условиях степень окисления +4 для ванадия наиболее характерна. Соединения V(III) довольно легко окисляются до производных V(IV) молекулярным кислородом, а соединения V(V) восстанавливаются до производных V(IV). Наиболее устойчивое координационное число ванадия (IV) равно 6. Оксид VO2 амфотерен; при растворении VО2 и его гидратов в неокисляющих кислотах образуются растворы солей ванадия, при растворении VO2 в щелочах – растворы солей тетраванадистой кислоты или оксованадаты (IV) (бурого цвета), чаще всего состава M2+1 [V4O9] [2]. Соли ванадила получают восстановлением ванадиевого ангидрида в кислом растворе этиловым спиртом, щавелевой кислотой, соляной кислотой, сернистым газом, тиосульфатом, роданидом и др. При взаимодействии ионов VO2+ и OH- в соотношении 1:2 выпадает коричневый осадок гидроксида VO(OH)2:
VOSO4 + 2NaOH = VO(OH)2 + Na2SO4.
В избытке щелочи осадок растворяется с образованием желто- коричневых растворов, содержащих различные ванадат (IV)- ионы [1].
Среди оксидов ванадия наиболее устойчив, известен, важен ванадиевый ангидрид V2O5 желто-оранжевого цвета. Водные растворы V2О5 имеют кислую реакцию, реагируя со щелочами, дают соли. В щелочном растворе присутствуют разнообразные оксоанионы, состав которых зависит от концентрации ванадия и рН среды.
При восстановлении цинком раствора NaVO3 в сернокислой среде экспериментально получены соединения ванадия VOSO4, V2(SO4)3, VSO4 соответственно синего, зеленого и фиолетового цвета:
2NaVO3 + Zn + 4H2SO4 =
= 2VOSO4 + ZnSO4 + Na2SO4 + 4H2O,
2VOSO4 + Zn + H2SO4 = V2(SO4)3 + ZnSO4 + 2H2O,
V2(SO4)3 + 2Zn + H2SO4 = 2VSO4 + 2ZnSO4 + H2.
Осадок разделяют на две части: к первой части добавляют 10 мл 2 М раствора H2SO4, наблюдая растворение осадка и окрашивание раствора в бледно – фиолетовый цвет:
V(OH)2↓ + H2SO4 = VSO4 + 2H2O.
К другой части осадка приливают 10 мл 2 М раствора NaOH, не отмечая никаких изменений.
V(OH)2 – гидроксид с основными свойствами.
К раствору соли V2(SO4)3 зеленого цвета прибавляют 2 М раствор NaOH, наблюдают образование коричневого осадка V(OH)3, растворимого и в кислотах и щелочах:
V(OH)3↓ + H2SO4 = V2(SO4)3 + 3H2O (раствор становится бледно-бирюзового цвета),
V(OH)3↓ + NaOH = Na[V(OH)4] (раствор становится светло-коричневого цвета).
Оксид фосфора (V): получение и свойства
| Оксиды азота | Цвет | Фаза | Характер оксида |
| P2O3 Оксид фосфора (III), фосфористый ангидрид | белый | твердый | кислотный |
| P2O5 Оксид фосфора(V), фосфорный ангидрид | белый | твердый | кислотный |
Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид. В нормальных условиях образует белые кристаллы. В парах состоит из молекул P4О10. Очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).
Способы получения. Оксид фосфора (V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода.
Химические свойства
1. Оксид фосфора (V) – очень гигроскопичное вещество, которое используется для осушения газов. Обладая высоким сродством к воде, оксид фосфора (V) дегидратирует до ангидридов неорганические и органические кислоты.
В зависимости от количества воды и от других условий образуются мета-фосфорная, орто-фосфорная или пиро-фосфорная кислота:
Видеоопыт взаимодействия оксида фосфора с водой можно посмотреть здесь.
Еще пример : оксид фосфора взаимодействует с оксидом бария (при сплавлении):