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