Ниобий и тантал.Ниобий и тантал.Свойства элементов и Свойства элементов и

их соединенийих соединений

Игнатов НиколайИгнатов НиколайГруппа Х-41Группа Х-41

Общая характеристика Общая характеристика Nb Nb и и TaTa

NbNb TaTaЭлектронная конфигурацияЭлектронная конфигурация [Kr]4d [Kr]4d 445s 5s 11 [Xe]4f[Xe]4f14145d 5d 335s5s22

Плотность (20Плотность (20°°С), г/смС), г/см33 8,668,66 16,62-16,6616,62-16,66Температура плавления (Температура плавления (°°С)С) 24682468±±1010 29962996Температура кипения (Температура кипения (°°С)С) 51275127 54275427±±100100Потенциал ионизации (эВ):Потенциал ионизации (эВ):МеМе00→Ме→Ме++

МеМе++→Ме→Ме2+2+

МеМе2+2+→Ме→Ме3+3+

МеМе3+3+→Ме→Ме4+4+

МеМе4+4+→Ме→Ме5+5+

6,886,8813,9013,9028,128,1

----

7,77,716,216,222223333

44,844,8

Основные физичекие характеристики элементов:

Серый металл, мягкий,Серый металл, мягкий, пластичный (хруп- пластичный (хруп- кий в присутствии ТаН), тугоплавкий, высо-кий в присутствии ТаН), тугоплавкий, высо-кокипящий коррозионно-стойкий.кокипящий коррозионно-стойкий.Ta, NbTa, Nb HH22OO

HCl(HCl(разб.)разб.)NaOH (NaOH (разб)разб)NHNH33·H·H22OO

TaTa и и NbNb

NbNb TaTa22NbNb22OO55——→4Nb→4Nb((катод)катод)++5О5О22 (анод)(анод)

((эл-лиз)эл-лиз)

NbClNbCl55+Na→Nb+5NaCl (450°C)+Na→Nb+5NaCl (450°C)

KK22[NbF[NbF77]+5Na→Nb+5NaF+ ]+5Na→Nb+5NaF+ +2KF (1100°C)+2KF (1100°C)22KK22[NbF[NbF77] ] ——→2Nb+5F→2Nb+5F22↑+4KF↑+4KF

((эл-лиз)эл-лиз)

2TaCl2TaCl55+5Mg→2Ta+5MgCl+5Mg→2Ta+5MgCl22

(450°C)(450°C)

KK22[TaF[TaF77]+5Na→Ta+5NaF+ ]+5Na→Ta+5NaF+ +2KF (1100°C)+2KF (1100°C)

22KK22[TaF[TaF77] ] ——→2Ta+5F→2Ta+5F22↑+4KF↑+4KF

((эл-лиз)эл-лиз)

Получение Получение Nb Nb и и Ta:Ta:

Та

+HF(к)

HF(к) +HNO

3(К)

NaOH(к)+H2 O

H2O2

E 2

NaOH+O2

H3[TaF8]+H2↑H2[TaF7]+NO↑+H2O

(NaTa)O3↓+H2↑

Ta2O5 TaH

Na3TaO4+H2O

TaE5

(Е=Сl, F)

Nb

+HF(к)

HF(к) +HNO

3(К)

NaOH(к)+H2 O

H2O2

E 2

NaOH+O2

H[NbF6]+H2↑H[NbF6]+NO↑+H2O

(NaNb)O3↓+H2↑

Nb2O5 NbH

NbH2

Na3NbO4+H2O

NbE5

(Е=Сl, F)

Белые, тугоплавкие, термически устойчи-вые.Белые, тугоплавкие, термически устойчи-вые.TaTa22ОО55, Nb, Nb22ОО55 HH22OO

С С HCl(HCl(разб.) пептизируются.разб.) пептизируются.

Отличия:Отличия: NbNb22OO55 восстанавливается восстанавливается HH22 и и реагирует с карбонатами реагирует с карбонатами Li Li и и NaNa, а Та, а Та22ОО55 – нет. – нет.

Оксиды:Оксиды:TaTa22ОО55 и и NbNb22ОО55

NbNb22ОО55 TaTa22ОО55

4Nb+4Nb+5О5О22→→22NbNb22OO55

(500(500°°С)С)

22NbFNbF55+5H+5H22O→NbO→Nb22OO55↓↓+10H+10HFF

22NbClNbCl55+5H+5H22O→NbO→Nb22OO55↓↓+10+10HClHCl

4Ta+4Ta+5О5О22→→22TaTa22OO55 ((660000°°С)С)

2K2K22[TaF[TaF77]+2H]+2H22SOSO4(4(р)р)+5Н+5Н22ОО→→→→TaTa22ОО55++2К2К22SOSO44++114Н4НFF

22TaClTaCl55+5H+5H22O→TaO→Ta22OO55↓↓+10H+10HClCl

Получение Получение NbNb22ОО55 и и TaTa22ОО55::

Та2О5

+HF(к)

HF(к, хол) +К(НF

2 )(т)

NaOH

H2HCl

Cl 2

С+Сl2

H2[TaF7]+H2ОК2[TaF7]↓+H2O

(NaTa)O3+H2О

TaCl5+H2O

TaCl5+CCl2O

TaCl5+O2

Nb2О5

HF(к)

HF(25%,хол) +K(HF

2 )(т)

Na2 CO

3

H2электролиз

800-1000°

C+Cl2

H2[NbF7]+H2[NbOF5]+H2OК2[NbF7]+H2O

(NaNb)O3+CO2

Nb+O2↑ NbО2(син.)+Н2О

NbCl5+CO

NbOn(т.-син.)

(2,4<n<2,5)

Белые, легкоплавкие, низкокипящие, термически Белые, легкоплавкие, низкокипящие, термически устойчивые.устойчивые. Их нельзя хранить в стеклянной Их нельзя хранить в стеклянной посуде, из-за протекания реакциипосуде, из-за протекания реакции c c влагой влагой воздуха с выделением Нвоздуха с выделением НFF::

44TaFTaF55+10H+10H22O→O→22TaTa22OO55+20HF+20HF

Пентафториды Пентафториды Nb Nb и и Ta Ta – сильные кислоты – сильные кислоты Льюиса, они катализируют реакции Фриделя–Льюиса, они катализируют реакции Фриделя–Крафтса и образуют аддукты с различными Крафтса и образуют аддукты с различными нейтральными и анионными лигандами.нейтральными и анионными лигандами.

Фториды:Фториды:TaFTaF55 и и NbFNbF55

NbFNbF55 TaFTaF55

2Nb+5F2Nb+5F22→→2NbF2NbF55 ((100°100°С)С)

NbClNbCl55+5HF+5HF((ж)ж)→NbF→NbF55+5HCl↑+5HCl↑

5SnF5SnF22+2Nb→5Sn+2NbF+2Nb→5Sn+2NbF55 (500°C)(500°C)

2Ta+5F2→2TaF5 (100°С)

TaCl5+5HF(ж)→TaF5+5HCl↑

Получение Получение NbFNbF55 и и TaFTaF55::

MF5

HF(к)KF(к)

KOH(разб.)

H2О

H 2O (хо

л.,нед

.)

H3[TaF8]; H2[NbF7]

К2[МF7]↓

К2[MOF5]+H2О[MOF5]+H3O+

Та2О5↓+HF

TaClTaCl55 - - белый, белый, NbClNbCl55 – – лимонныйлимонный, , легкоплавкие, низкокипящие, термически легкоплавкие, низкокипящие, термически устойчивые. Гидролизуются на воздухе.устойчивые. Гидролизуются на воздухе.

Пентахлориды:Пентахлориды:TaTaССll55 и и NbClNbCl55

NbClNbCl55 TaClTaCl55

2Nb+5Cl2Nb+5Cl22→→2NbCl2NbCl55 ((250°250°С)С)

NbNb22OO55+5C+5C((кокс)кокс)+5Cl+5Cl22→ → →2NbCl→2NbCl55+5CO↑+5CO↑

2Ta+5Cl2→2TaCl5 (250°С)

TaTa22OO55+5C+5C((кокс)кокс)+10Cl+10Cl22→ → →2TaCl→2TaCl55+5CCl+5CCl22OO

Ta2O5+10HCl→2TaCl5+5H2O

Получение Получение NbClNbCl55 и и TaClTaCl55::

TaCl5

HF(ж)Ta

NaОН(к)

H2OAl

MgMCl

TaF5+HClTaCl4(кор.)

(NaТа)O3+NaCl+Н2О

AlCl3+TaCl4Ta2О5↓+НCl

M[TaCl6]Ta+MgCl2

M=Na,K,Rb,Cs,NH4

NbCl5

HF(ж)

Nb

NaОН(к)

H2ONa

O 2

MCl

NbF5+HClNbCl4

(NaNb)O3↓+NaCl+Н2О

Nb+NaCl Nb2О5↓+НCl

M[NbCl6]NbCl3O+Cl2

M=Na,K,Rb,Cs,NH4

H2O

(вла

га)

NbCl3O(бел.) +НCl