Vanadi hiđrua. Vanadi (I) Hydride Thành phần và Khối lượng mol. Tính khối lượng mol
Các hằng số phân tử được sử dụng để tính toán các hàm nhiệt động VH được trình bày.
Tính đối xứng của các hằng số VH, dao động và quay của trạng thái cơ bản không được xác định bằng thực nghiệm. Các phép tính cơ lượng tử của phân tử [74SCO / RIC, 75HEN / DAS, 81DAS, 83WAL / BAU, 86CHO / LAN, 96FUJ / IWA, 97BAR / ADA, 2004KOS / ISH, 2006FUR / PER, 2008GOE / MAS] cho một trạng thái cơ bản đối xứng 5 Δ, khoảng cách giữa các hạt nhân cân bằng trong khoảng 1,677 - 1,79 Å, các giá trị của hằng số dao động trong khoảng 1550 - 1659 cm -1.
Để tính toán các hàm nhiệt động lực học, các giá trị trung bình w e và r e theo kết quả tính toán cơ lượng tử. Hằng số B cừu cái x e, D e và a 1 lần lượt được tính theo các công thức 1.38, 1.67, 1.68 và 1.69. Trong bảng. Hằng số trạng thái cơ bản V.D1 được đưa ra so với thành phần Ω thấp hơn X 5 ∆ 0. Năng lượng của các thành phần quỹ đạo spin X 5 Δ được tính trong [2004KOS / ISH], trong Bảng. V.D1 các giá trị trung bình được đưa ra cho hai tùy chọn tính toán [2004KOS / ISH].
Trạng thái kích thích VH được tính bằng [74SCO / RIC, 75HEN / DAS, 81DAS, 83WAL / BAU, 96FUJ / IWA, 2004KOS / ISH, 2008GOE / MAS]. Năng lượng kết quả của các trạng thái ngũ phân có sự lan truyền đáng chú ý: 5 Π (753 - 2260 cm -1), 5 Σ - (1694 - 4762 cm -1), 5 Φ (2629 - 5816 cm -1). Trong bảng. V.D1 cho thấy các giá trị trung bình làm tròn của năng lượng của ba trạng thái này. Năng lượng của các trạng thái sinh ba thấp được tính bằng [75HEN / DAS, 2004KOS / ISH, 2008GOE / MAS]. Kết quả của [75HEN / DAS, 2004KOS / ISH] gần nhau, trong khi tính toán của [2008GOE / MAS] cho năng lượng thấp hơn nhiều đối với trạng thái bộ ba thấp hơn. Trong bảng. V.D1, năng lượng của các trạng thái bộ ba được lấy dựa trên đồ thị của đường cong thế năng [2004KOS / ISH].
Những điều sau đây được đưa vào tính toán các hàm nhiệt động lực học: a) trạng thái cơ bản X 5 ∆ 0; b) các thành phần khác của sự phân tách quỹ đạo spin X 5 Δ là các trạng thái Ω riêng biệt; c) các trạng thái ngũ vị trí và bộ ba bậc thấp thu được trong các phép tính cơ học lượng tử; d) trạng thái tổng hợp (ước tính) kết hợp các trạng thái kích thích khác của phân tử với năng lượng ước tính lên đến 40.000 cm -1.
Trọng lượng thống kê của các trạng thái tổng hợp được ước tính bằng cách sử dụng mô hình ion V + H. Các trạng thái nhóm dưới của phân tử tương ứng với các thành phần phân tách của số hạng cơ bản của ion V + 5 D (3d 4) (5 Δ, 5 Π, 5 Σ +) và số hạng kích thích đầu tiên 5 F (3d 3 4s) (5 Φ, 5 Δ, 5 Π, 5 Σ -), tuy nhiên, vị trí tương đối của các số hạng của các cấu hình khác nhau có thể thay đổi trong trường phối tử. Các phép tính cơ lượng tử của phân tử mang lại các trạng thái bậc thấp 5 Φ, 5 Δ, 5 Π, 5 Σ -, trong đó 5 Φ và 5 Σ - chắc chắn có thể được gán cho số hạng 5 F (3d 3 4s). Sự chênh lệch năng lượng 5 Φ và 5 Σ đặc trưng cho sự phân tách của số hạng 5 F (3d 3 4s) trong trường phối tử. Các trạng thái 5 Δ và 5 Π không rơi vào khoảng giữa 5 Φ và 5 Σ do lực đẩy với cặp trạng thái thứ hai là 5 Δ và 5 Π, thuộc về số hạng 5 D (3d 4). Thành phần không bị xáo trộn của sự phân tách của số hạng 5 D (3d 4) là trạng thái 5 Σ +, có năng lượng ước tính là 5000 cm -1 (trạng thái tổng hợp đầu tiên trong Bảng V.D1). Cặp trạng thái thứ hai 5 Δ và 5 Π được đưa vào (dạng) trạng thái tổng hợp 10000 cm -1. Trạng thái bộ ba bậc thấp 3 Φ, 3 Δ, 3 Π, 3 Σ thu được trong các phép tính cơ lượng tử có thể được hiểu là các thành phần phân tách của số hạng 3 F (3d 3 4s). Các thuật ngữ khác của cấu hình 3d 4 và 3d 3 4s cho trạng thái nằm cao hơn, trọng số thống kê của chúng được phân phối trên các trạng thái tổng hợp phù hợp với năng lượng của các số hạng trong ion [71MOO] cộng với hiệu chỉnh cho năng lượng của số hạng thấp hơn của cấu hình trong phân tử. Hiệu chỉnh cho 5 D (3d 4) được ước tính là 5500 cm -1 (~ năng lượng 5 Σ + cộng với một nửa giá trị giả định của phép tách số hạng) và cho 5 F (3d 3 4s) ở 4000 cm -1 (năng lượng trung bình của các trạng thái 5 Σ, 5 Σ -). Trạng thái tổng hợp từ 20000 cm -1 trở lên cũng bao gồm trọng số thống kê của các số hạng của cấu hình 3d 3 4p. Các trạng thái thấp hơn của cấu hình này được đặt trong vùng 21000 cm -1 phù hợp với giải thích giả thuyết của phổ hấp thụ VH quan sát được trong [73SMI].
Các hàm nhiệt động lực học VH (r) được tính toán bằng các công thức (1.3) - (1.6), (1.9), (1.10), (1.93) - (1.95). Giá trị Q máy lẻ và các đạo hàm của nó được tính bằng phương trình (1.90) - (1.92) có tính đến mười chín trạng thái kích thích theo giả định rằng Q no.vr ( tôi) = (p i / p X) Q no.vr ( X). Chức năng phân vùng rung-quay của trạng thái X 5 Δ 0 và các đạo hàm của nó được tính theo phương trình (1.70) - (1.75) bằng phép tổng trực tiếp trên các mức năng lượng. Các tính toán đã tính đến tất cả các mức năng lượng với các giá trị J< J tối đa, v, ở đâu J max, v được tìm thấy từ các điều kiện (1.81). Mức độ rung động-quay của trạng thái X 5 Δ 0 được tính bằng phương trình (1.65), giá trị của các hệ số Y kl trong các phương trình này được tính toán bằng cách sử dụng quan hệ (1.66) để biến đổi đồng vị tương ứng với hỗn hợp tự nhiên của đồng vị vanadi và hydro từ hằng số phân tử 51 V 1 H cho trong Bảng V.D1. Giá trị hệ số Y kl, cũng như số lượng v tối đa và J lim được cho trong Bảng V.D2.
Ở nhiệt độ phòng, các giá trị sau nhận được:
C p o (298,15 K) = 32,256 ± 3,02 J × K -1 × mol -1
S o (298,15 K) = 215,030 ± 1,67 J × K -1 × mol -1
H o (298,15 K) - H o (0) = 9,832 ± 0,346 kJ × mol -1
Đóng góp chính vào sai số của các hàm nhiệt động lực học VH (r) được tính toán trên toàn bộ phạm vi nhiệt độ là do sự không chắc chắn về năng lượng của các trạng thái điện tử ở vị trí thấp. Trong lỗi Φº ( T) đóng góp có thể so sánh được cũng do sự không chính xác của các hằng số quay và dao động. Ở 3000 và 6000 K, một đóng góp đáng kể vào sai số của các chức năng (trong C p o đã ở 1000 K) giới thiệu phương pháp tính toán. Lỗi trong các giá trị của Φº ( T) tại T = 298,15, 1000, 3000 và 6000 K được ước tính lần lượt là 0,7, 1,6, 1,2 và 1,2 J × K -1 × mol -1.
Các tính toán khác của các hàm nhiệt động lực học VH (r) chưa được tìm thấy trong tài liệu.
Giá trị nhiệt hóa đối với VH (g).
Hằng số cân bằng của phản ứng VH (g) = V (g) + H (g) được tính từ giá trị năng lượng phân ly được chấp nhận
D° 0 (VH) \ u003d 182 ± 23 kJ × mol -1 \ u003d 15200 ± 1900 cm -1.
VẬT LIỆU NỘI THẤT, 2015, Tập 51, Số 8, tr. 850-853
UDC 546.112 + 546.881 + 546.76
TƯƠNG TÁC CỦA HỢP KIM VANADIUM VỚI HYDROGEN Ở ÁP SUẤT CAO © V. N. Verbetsky, S. A. Lushnikov và E. A. Movlaev
Đại học bang Moscow M.V. Lomonosov e-mail: [email được bảo vệ] Nhận ngày 2 tháng 7 năm 2014
Tương tác của các hợp kim V0,95Cu0 05, V0,94Co006 và V0,9W0.i với hydro ở áp suất hydro lên đến 250 MPa đã được nghiên cứu. Các đường đẳng nhiệt hấp thụ và giải hấp hydro được xây dựng ở các nhiệt độ khác nhau, và các thông số nhiệt động lực học của hệ thống được xác định. Phân tích XRD của các mẫu pha hyđrua V0 94Co0 06Hi 4 và V0.9W0.1H1.2 được tạo thành ở áp suất cao cho thấy chúng bao gồm một pha có mạng tinh thể lập phương tâm mặt, tương tự như pha y của vanadi dihydrit. Trong trường hợp hợp kim với đồng, thành phần tối đa của hiđrua là V0,95Cu0 05H05.
DOI: 10,7868 / S0002337X15080199
GIỚI THIỆU
Vanadi hyđrua với hàm lượng hydro cao (3,8%) là một vật liệu đầy hứa hẹn để lưu trữ hydro. Tuy nhiên, các điều kiện hydro hóa của vanadi kim loại và các giá trị của áp suất phân ly của vanadi mono- và dihydride hạn chế khả năng ứng dụng thực tế của nó. Để cải thiện các chỉ số này, tương tác của hydro với hợp kim vanadi được nghiên cứu chuyên sâu và ảnh hưởng của các nguyên tố khác nhau đến tính chất hấp phụ hydro của vanadi được nghiên cứu.
Trong một trong những công trình đầu tiên nghiên cứu ảnh hưởng của pha tạp vanadi, người ta thấy rằng hầu hết các nguyên tố làm tăng áp suất phân ly cân bằng của vanadi dihydride, với 81, Ge, ^ Fe, Mo, và N1 có tác dụng mạnh nhất. Trong các công trình, tương tác của hydro với hợp kim vanadi hợp kim với các kim loại khác (T1, Cr, Mn, Fe, Co, N1, Cu) với số lượng 1, 3 và 6 at. %. Đối với hợp kim vanadi chứa 1% kim loại khác, các đường đẳng nhiệt hấp thụ và giải hấp hydro được đo ở nhiệt độ 313 K và áp suất lên đến 4 MPa. Đối với hợp kim U0.99Co001, cũng như trong hệ thống vanadi-hydro, sự hình thành các pha s- và y-hyđrua đã được thiết lập. Diện tích hình thành pha dihydrid nằm trong khoảng từ 0,8 N / M đến 1,8 N / M, và áp suất phân ly tăng lên so với vanadi. Khi vanadi được pha tạp với một lượng lớn coban (3 và 6 at.%), Pha β-hyđrua sẽ mất ổn định hơn nữa và pha γ không còn được hình thành trong các điều kiện của thí nghiệm này. Theo nghiên cứu, các hợp chất YCo và U3Co không tương tác với hydro ở áp suất lên đến 10 MPa.
Đối với hợp kim của vanadi với đồng U0.99Cu0.01, các pha hyđrua tương tự cũng được xác định và nó được chỉ ra rằng áp suất phân ly của pha đihiđrua tương ứng trên thực tế không thay đổi so với vanadi. Tương tác của hydro với các hợp kim có hàm lượng đồng cao vẫn chưa được nghiên cứu. Các tác giả của công trình liên kết độ lớn của sự thay đổi áp suất với bán kính nguyên tử và độ âm điện của các nguyên tố: các nguyên tố có bán kính nguyên tử nhỏ hoặc độ âm điện lớn làm tăng áp suất giải hấp hydro khỏi vanadi dihydride.
Nghiên cứu về tính chất hấp phụ hydro của hợp kim vanadi với crom, molypden và vonfram đã được thực hiện trong các công trình. Người ta đã chứng minh rằng với sự gia tăng hàm lượng crom trong hợp kim, áp suất giải hấp hydro khỏi vanadi dihydride tăng lên. Trong công trình này, việc sử dụng áp suất hydro cao đã giúp tổng hợp các hyđrua của hợp kim Y1 _ xCrx với x từ 0,2 đến 0,5, không tạo thành các pha hyđrua ở áp suất thấp. Pha chính của sản phẩm hydro hóa các mẫu Y09Cr01 và Y08Cr02 ở áp suất hydro cao là pha có cấu trúc fcc, tương tự như vanadi dihydride UN2. Hiđrua cao áp có thành phần gần đúng là Y0,6Cr0,4H10 và Y05Cr05H09 có mạng tinh thể hcp tương tự như mạng của hiđrua crom CrH.
Nghiên cứu sự tương tác của hydro với hợp kim Y1-xMox (0< х < 0.1) также показало, что с увеличением содержания молибдена повышается давление диссоциации гидридных фаз. Так, например, гидрид состава У09Мо01Н1.74 был синтезирован авторами только лишь при снижении температуры реакции до - 30°С.
Tính chất hấp thụ hydro của hợp kim V0.94Co006 và V0.9W01
Hợp kim Chu kỳ mạng của hợp kim, nm Chu kỳ mạng của các pha hyđrua, nm
V 0,303 VH0,9 (bct): a = 0,604, c = 0,672 VH21 (fcc): a = 0,424 2,1 (1 MPa) 41 142
V0,94Co0,06 0,3000 (2) V0,94Co0,06Hx,4 (fcc): a = 0,4268 (3) 1,4 (170 MPa) 34,23 (2) 130,86 (2)
V0,9W0,1 0,3055 (1) V0,9W0,1H0,6 (bct): a = 0,6077 (2) c = 0,6630 (1) V0,9W0,1HL2 (fcc): a = 0,4282 (3) 1,2 (160 MPa) 32,47 (2) 150,15 (2)
hợp kim nhị phân (V08Mo0.2 và V0.75Mo0.25) và bậc ba (Ti-V-Mo) dựa trên vanadi. Các đường đẳng nhiệt hấp thụ và giải hấp hydro được xây dựng trong các hệ thống được nghiên cứu và trên cơ sở của chúng, các thông số nhiệt động lực học của sự phân hủy các pha hydrua đã được xác định. Kết quả XPA cho thấy các pha hyđrua ổn định dựa trên tất cả các hợp kim được nghiên cứu có mạng tinh thể bcc, trái ngược với mạng bcc của vanadi monohydrua nguyên chất. Các pha hyđrua của tất cả các hợp chất được tạo thành ở áp suất cao có mạng fcc tương tự như của vanađihiđrua. Với sự gia tăng hàm lượng molypden trong cả hợp kim nhị phân và hợp kim bậc ba, hàm lượng hydro tối đa trong các pha hyđrua giảm và áp suất giải hấp hydro tăng lên. Ảnh hưởng của vonfram đến bản chất của tương tác của vanadi với hydro vẫn chưa được nghiên cứu trên thực tế. Trong quá trình nghiên cứu, người ta thấy rằng đối với hợp kim V095W005, tính thấm hydro giảm ngay cả khi nhiệt độ tăng. Trong phạm vi nhiệt độ từ 400 đến 500 ° C, hàm lượng hydro tối đa tương ứng với thành phần 0,5–0,6 H / V095W005.
Mục đích của công việc này là nghiên cứu sự tương tác của hydro với các hợp kim của vanadi với coban, đồng và vonfram bằng kỹ thuật áp suất cao. Cũng cần lưu ý rằng hợp kim vanadi là một vật liệu cấu trúc đầy hứa hẹn cho các lò phản ứng điện hạt nhân. Về vấn đề này, các kết quả nghiên cứu sự chuyển pha trong các hợp kim như vậy dưới ảnh hưởng của hydro chắc chắn có tầm quan trọng lớn đối với các nhà phát triển vật liệu kết cấu mới.
PHẦN THÍ NGHIỆM
Các mẫu hợp kim được điều chế từ kim loại nguyên chất trong lò điện hồ quang trong môi trường trơ. Sau khi nấu chảy, các mẫu được ủ trong ống thạch anh đã hút chân không ở nhiệt độ
nhiệt độ 800 ° C trong 240 giờ. Trước khi hydro hóa, các "hạt" của hợp kim được chia thành nhiều mảnh trong một cái đe để đưa các mẫu vào lò phản ứng hydro hóa. Quá trình tổng hợp hydrua và nghiên cứu cân bằng hợp kim-hydro được thực hiện ở áp suất hydro lên đến 250 MPa bằng cách sử dụng thiết lập được mô tả trong công trình. Phương trình van der Waals cho khí thực được sử dụng để xác định thể tích mol của hydro trong quá trình hydro hóa. Độ chính xác của thành phần của các pha hyđrua được tạo thành ở áp suất hyđrô cao là 0,1 N / IMS. Các mẫu hydrua được tổng hợp ở áp suất cao được thụ động sơ bộ trong không khí để chụp ảnh tia X. Để làm điều này, nồi hấp với mẫu được làm lạnh đến nhiệt độ của nitơ lỏng (77 K) ở áp suất hydro cao và sau đó áp suất được giảm xuống áp suất khí quyển. Sau đó, nồi hấp mở với mẫu được giữ trong không khí trong một giờ ở nhiệt độ nitơ lỏng (77 K).
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Theo dữ liệu nhiễu xạ tia X, các mẫu thu được là một pha và có mạng tinh thể bcc. Chu kỳ mạng của hợp kim U0 95Cu0 05 ban đầu, theo dữ liệu XRD, là 0,3021 (3) nm. Dữ liệu về tính chất hấp phụ hydro của các hợp kim và XPA của các hyđrua áp suất cao và áp suất thấp được tổng hợp được trình bày trong bảng.
Tương tác với hydro của hợp kim V0,94Co0,06.
Việc bổ sung coban vào vanadi làm giảm lượng hydro được lưu trữ có thể đảo ngược và giảm hàm lượng tối đa của nó (Hình 1). Như có thể thấy từ hình. 1, hai phân đoạn được quan sát trên đường đẳng nhiệt giải hấp hydro. Phần đầu tiên có thành phần có hàm lượng khoảng 0,6 N / M ở 20 ° C là vùng hình thành pha hyđrua ổn định, pha này không giải phóng hydro một cách đáng kể ở các nhiệt độ đo đã cho. Ở nồng độ hydro cao hơn
VERBETSKY và những người khác.
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1. N / M
Cơm. Hình 1. Các đường đẳng nhiệt giải hấp hydro trong hệ thống Y0,94Co0,06_H2 ở (1) 20, (2) 50 và (3) 70 ° C.
1 - -2 - 3 --4
Cơm. Hình 2. Các đường đẳng nhiệt giải hấp thụ hydro trong hệ thống V0.9W0.1-H2 ở (1) 0, (2) 20, (3) 40 và (4) 60 ° C.
quan sát thấy một cao nguyên - vùng hình thành pha hyđrua áp suất cao với thành phần là 1,3 N / M. Ở 170 MPa, hàm lượng hydro tối đa trong pha hyđrua áp suất cao tương ứng với thành phần V0,94Co0,06H14. Các giá trị của entanpi và entropi của phản ứng giải hấp hydro được tính từ áp suất cân bằng trong vùng bình nguyên được cho trong bảng.
Tương tác với hiđro của hợp kim V0,95Cu0,05.
Trong quá trình hydro hóa mẫu hợp kim, pha hyđrua ổn định đầu tiên hình thành với hàm lượng hydro cao nhất khoảng 0,3 N / M. Với sự tăng thêm áp suất đến 200 MPa, người ta quan sát thấy sự hấp thụ hydro không đáng kể và thành phần hyđrua tối đa tương ứng với 0,5 H / M ở 200 MPa và nhiệt độ phòng.
Tương tác với hợp kim hydro V09W01.
Việc bổ sung vonfram vào vanadi làm giảm đáng kể lượng hydro được lưu trữ có thể đảo ngược (Hình 2). Trên các đường đẳng nhiệt được xây dựng, có thể phân biệt hai phần. Phạm vi đầu tiên lên đến thành phần 0,6 N / IMS và tương ứng với sự hình thành của pha hyđrua ổn định, thực tế không khử hấp thụ hydro ở nhiệt độ phòng. Khi áp suất hydro trong hệ thống tăng lên, mặt cắt thứ hai xuất hiện trên đường đẳng nhiệt với mặt bằng nghiêng trong phạm vi thành phần từ khoảng 0,8 đến 1,0 N / M ở nhiệt độ phòng. Khi nhiệt độ tăng, vùng của pha hyđrua áp suất cao thu hẹp, trong khi vùng của pha hyđrua ổn định sẽ mở rộng. Hàm lượng hydro tối đa trong pha hyđrua tương ứng với 1,2 N / M ở áp suất 160 MPa và nhiệt độ 20 ° C. Dựa trên áp suất cân bằng thực nghiệm thu được, các giá trị của entanpi và
Verbetsky V.N., Mitrokhin S.V. - 2005
I. I. Korobov, B. P. Tarasov, V. N. Fokina và E. E. Fokina - 2013
Vanadi có mạng tinh thể lập phương tâm diện với chu kì a = 3,0282A. Vanadi dễ uốn ở trạng thái nguyên chất và có thể dễ dàng gia công bằng áp suất. Mật độ 6,11 g / cm3; t pl 1900 ° С, t bp 3400 ° С; nhiệt dung riêng (ở 20-100 ° C) 0,120 cal / g deg; hệ số nhiệt của giãn nở tuyến tính (ở 20-1000 ° C) 10,6 10-6 độ-1; điện trở suất ở 20 ° C 24,8 10-8 ohm m (24,8 10-6 ohm cm); dưới 4,5 K, vanadi chuyển sang trạng thái siêu dẫn. Tính chất cơ học Vanadi có độ tinh khiết cao sau khi ủ: mô đun đàn hồi 135,25 n / m 2 (13520 kgf / mm 2), độ bền kéo 120 mn / m 2 (12 kgf / mm 2), độ giãn dài 17%, độ cứng Brinell 700 mn / m 2 (70 kgf / mm 2). Các tạp chất khí làm giảm mạnh tính dẻo của vanadi và làm tăng độ cứng và độ giòn của nó.
Tính chất hóa học Vanadi
Vanadi không thay đổi trong không khí, nó có khả năng chống nước, dung dịch muối khoáng và kiềm. Axit chỉ tác động lên nó những chất cũng là chất oxy hóa. Trong lạnh, nó không bị ảnh hưởng bởi axit nitric và sulfuric loãng. Rõ ràng, màng oxit mỏng nhất được hình thành trên bề mặt kim loại, có tác dụng ngăn cản quá trình oxi hóa kim loại. Để làm cho Vanadi phản ứng mạnh, nó phải được nung nóng. Ở 600-700 ° C, quá trình oxy hóa mạnh của kim loại nén xảy ra và ở trạng thái phân chia mịn, nó tham gia vào các phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn.
Sulfua, cacbua, nitrua, asenua, silicua có thể thu được bằng cách tương tác trực tiếp của các nguyên tố trong quá trình gia nhiệt. Đối với công nghệ, nitrua đồng vàng VN (tmelt = 2050 ° C), chịu nước và axit, và cả cacbua VC có độ cứng cao (tmelt = 2800 ° C) là rất quan trọng.
Vanadi rất nhạy cảm với các tạp chất khí (O 2, N 2, H 2), chúng thay đổi đáng kể tính chất của nó, ngay cả khi có mặt với lượng nhỏ nhất. Vì vậy, ngay cả bây giờ có thể gặp các điểm nóng chảy khác nhau của Vanadi trong các sách tham khảo khác nhau. Vanadi bị ô nhiễm, tùy thuộc vào độ tinh khiết và phương pháp lấy kim loại, có thể nóng chảy trong khoảng từ 1700 đến 1900 ° C. Với độ tinh khiết từ 99,8 - 99,9%, mật độ của nó là 6,11 g / cm3 ở 20 ° C, điểm nóng chảy là 1919 ° C và điểm sôi là 3400 ° C.
Kim loại này cực kỳ bền trong cả môi trường hữu cơ và vô cơ. Về khả năng chống lại HC1, HBr và axit sulfuric lạnh, nó vượt trội hơn đáng kể so với titan và thép không gỉ. Nó không tạo thành các hợp chất với halogen, ngoại trừ chất mạnh nhất trong số đó - flo. Tuy nhiên, với flo, nó tạo ra VF 5 tinh thể, không màu, thăng hoa mà không chuyển thành chất lỏng ở 111 ° C. Bầu khí quyển có carbon dioxide có tác dụng yếu hơn nhiều đối với vanadi kim loại so với các đối tác của nó, niobi và tantali. Nó có khả năng chống kim loại nóng chảy cao, vì vậy nó có thể được sử dụng trong thiết kế các lò phản ứng hạt nhân, nơi các kim loại nóng chảy được sử dụng làm chất làm nguội. Vanadi không bị gỉ kể cả trong nước ngọt hoặc nước biển, hoặc trong các dung dịch kiềm.
Trong số các axit, axit sunfuric và nitric đặc, flohiđric và hỗn hợp của chúng tác dụng lên nó.
Một tính năng của Vanadi là khả năng hòa tan cao của hydro trong nó. Kết quả của sự tương tác này, các dung dịch rắn và hydrua được hình thành. Dạng tồn tại có thể xảy ra nhất của hydrua là các hợp chất giống kim loại có tính dẫn điện tử. Chúng có thể dễ dàng chuyển sang trạng thái siêu dẫn. Vanadi hyđrua có thể tạo dung dịch với một số kim loại rắn hoặc lỏng, trong đó độ hòa tan của hydro tăng lên.
Các cacbua Vanadi được quan tâm độc lập, vì chất lượng của chúng cung cấp một loại vật liệu có các đặc tính rất có giá trị cho công nghệ hiện đại. Chúng đặc biệt cứng, chịu lửa và dẫn điện tốt. Vanadi thậm chí có khả năng thay thế các kim loại khác khỏi cacbua của chúng để tạo thành cacbit:
3V + Fe3C \ u003d V 3 C + 3Fe
Một số hợp chất của vanadi với cacbon đã biết:
V 3 C; V2C; VC; V 3 C 2; V 4 C 3
Với hầu hết các thành viên của phân nhóm chính, Vanadi tạo ra các hợp chất ở cả dạng nhị phân (tức là chỉ bao gồm hai nguyên tố.) Và thành phần phức tạp hơn. Nitrua được tạo thành do sự tương tác của bột kim loại hoặc các oxit của nó với amoniac dạng khí:
6V + 2NH 3 = 2V 3 N + 3H 2
V 2 O 2 + 2NH 3 \ u003d 2VN + 2H 2 O + H 2
Đối với công nghệ bán dẫn, các photphua V 3 P, V 2 P, VP, VP 2 và arsenides V 3 As, VAs được quan tâm.
Tính chất tạo phức của vanadi thể hiện ở việc hình thành các hợp chất phức tạp như axit vanadi photphoric H 7 PV 12 O 36 hoặc H 7 [P (V 2 O 6) 6].
Vanadi phổ biến trong vỏ trái đất hơn Cu, Zr, Pb, nhưng các hợp chất của nó hiếm khi được tìm thấy dưới dạng các mỏ lớn. Vanadi nằm rải rác trong các loại quặng silicat và sulfua khác nhau. Khoáng chất quan trọng nhất của nó patronite VS 2–2,5, sulvanite Cu 3 VS 4, chờ đợi V2O3 × H2O, vanadinite Pb 5 (VO 4) 3 Cl. Niobi và tantali hầu như luôn được tìm thấy cùng nhau, thường gặp nhất trong thành phần của các khoáng chất niobat-tantali có thành phần M + 2 E 2 O 6 (M = Fe, Mn). Trong trường hợp chiếm ưu thế của tantali, khoáng chất M + 2 (TaO 3) 2 được gọi là trêu ngươi, với ưu thế của niobi columbite M (NbO 3) 2.
chất đơn giản.Ở dạng đơn chất V, Nb và Ta là những kim loại chịu lửa màu xám có mạng tinh thể lập phương tâm diện. Một số hằng số của chúng được liệt kê dưới đây:
Các đặc tính hóa lý của vanadi, niobi và tantali về cơ bản phụ thuộc vào độ tinh khiết của chúng. Ví dụ, kim loại rèn tinh khiết, trong khi tạp chất (đặc biệt là O, H, N và C) làm giảm đáng kể độ dẻo và tăng độ cứng của kim loại.
Ở điều kiện bình thường, V và đặc biệt là Nb và Ta được phân biệt bằng khả năng kháng hóa chất cao. Vanadi để nguội chỉ tan trong nước cường toan và HF đặc, còn khi đun nóng trong HNO 3 và H 2 SO 4 đặc. Niobi và tantali chỉ tan trong axit flohidric và hỗn hợp axit flohiđric và axit nitric, tạo phức anion flo tương ứng với trạng thái oxi hóa cao nhất của chúng:
3Ta 0 + 5HNO 3 + 2INF \ u003d 3H 2 [Ta +5 F 7] + 5NO + 10H 2 O
Vanadi, niobi và tantali cũng tương tác trong quá trình phản ứng tổng hợp với kiềm khi có mặt chất oxy hóa, tức là trong các điều kiện có lợi cho việc hình thành các phức anion oxo tương ứng với trạng thái oxy hóa cao nhất của chúng:
4E 0 + 5O 2 + 12KOH ===== 4K 3 [E +5 O 4] + 6H 2 O
c tan chảy
Khi đun nóng, kim loại bị oxi hóa bởi oxi thành E 2 O 5, bởi flo thành EF 5. Ở nhiệt độ cao, chúng cũng phản ứng với clo, nitơ, cacbon, v.v.
Để thu được vanadi, niobi và tantali, trước tiên, các hợp chất tự nhiên của chúng được chuyển thành oxit hoặc thành halogenua đơn giản hoặc phức tạp, sau đó được khử bằng phương pháp nhiệt luyện kim loại.
E 2 O 5 + 5Ca = 5CaO + 2E
K 2 [EF 7] + 5Na \ u003d 2KF + 5NaF + E
Tantali cũng thu được bằng cách điện phân Ta 2 O 5 trong florua phức nóng chảy K 2 [TaF 7].
Do đặc tính gần nhau của niobi và tantali, việc tách chúng ra khỏi nhau gây khó khăn đáng kể. Kim loại có độ tinh khiết cao thu được bằng cách phân hủy nhiệt của iotua. Đối với các mục đích kỹ thuật, thường được nấu chảy ferrovanadium, ferroniobium Và ferrotantal.
Khách hàng tiêu thụ chính của vanadi là luyện kim đen. Các tính chất vật lý và hóa học có giá trị của V, Nb và Ta giúp chúng ta có thể sử dụng chúng trong việc tạo ra các lò phản ứng hạt nhân. Niobi và ở mức độ lớn hơn nữa, tantali được quan tâm như vật liệu cấu trúc cho môi trường đặc biệt tích cực trong ngành công nghiệp hóa chất.
Hợp chất của các nguyên tố thuộc phân nhóm vanadi
Kim loại và các hợp chất giống kim loại. V, Nb và Ta dạng bột hấp thụ một lượng đáng kể hydro, oxy và nitơ, tạo thành các dung dịch rắn ở kẽ. Trong trường hợp này, các phi kim loại chuyển sang trạng thái nguyên tử và các electron của chúng tham gia cấu tạo d- các vùng của một tinh thể kim loại. Khi đun nóng, độ tan của các phi kim tăng lên; Đồng thời, bản chất của liên kết hóa học và tính chất của các hợp chất được hình thành cũng thay đổi. Do đó, trong quá trình hình thành oxit, quá trình oxi hóa dần dần niobi (cũng như V và Ta) bằng oxi diễn ra theo các giai đoạn sau:
Nb + O ® Nb-O ® Nb 6 O ® Nb 2 O ® NbO ® NbO 2 ® Nb 2 O 5
dung dịch rắn
Theo tính chất Nb 6 O và Nb 2 O hợp chất kim loại điển hình; NbO (xám) - một hợp chất có thành phần thay đổi (NbO 0,94–1,04) với ánh kim loại và độ dẫn điện của kim loại. Dioxit NbO 2 (đen) cũng có thành phần thay đổi (NbO 0,19-2,09), nhưng đã là một chất bán dẫn. Và, cuối cùng, Nb 2 O 5 có thành phần ít nhiều không đổi và không có độ dẫn điện tử. Như vậy, khi hàm lượng oxi tăng dần, tỉ trọng liên kết kim loại giảm dần và tỉ trọng liên kết cộng hoá trị tăng lên làm thay đổi tính chất của oxit.
Hydrua của vanadi và các chất tương tự của nó EN- Bột giòn giống kim loại màu xám hoặc đen, có thành phần thay đổi. Hydrua bền về mặt hóa học, không tương tác với nước và axit loãng.
Chúng cũng có khả năng chống ăn mòn cao nitrit(EN, Nb 2 N, Ta 2 N), cacbua(ES, E 2 C), borides(EV, EV 2, E 3 V 4), một số hợp chất khác của vanadi và các chất tương tự của nó với các phi kim loại không hoạt động.
Vanadi, niobi và tantali giữa chúng và với các kim loại gần chúng trong hệ thống tuần hoàn (phân nhóm của sắt, titan và crom) tạo thành các dung dịch rắn kim loại. Khi sự khác biệt về cấu trúc điện tử của các kim loại tương tác tăng lên, khả năng tạo thành dung dịch rắn giảm và khả năng hình thành các hợp chất liên kim tăng lên, ví dụ, loại Co 3 V, Fe 3 V, Ni 3 V, Al 3 V, Vân vân.
Các hợp chất liên kim của vanadi và các chất tương tự của nó truyền đạt các đặc tính vật lý và hóa học có giá trị cho hợp kim. Do đó, vanadi làm tăng mạnh độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn của thép. Niobi làm cho thép tăng khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt. Về vấn đề này, hầu hết vanadi và niobi được chiết xuất được sử dụng trong luyện kim để sản xuất công cụ và kết cấu thép.
Mối quan tâm lớn là các hợp kim dựa trên cacbua, nitrua, borid và silicua niobi và tantali, được phân biệt bởi độ cứng đặc biệt, tính trơ hóa học và khả năng chịu nhiệt.
Hợp chất V (II), Nb (II), Ta (II). Trong số các dẫn xuất mà các nguyên tố của phân nhóm vanadi thể hiện trạng thái oxi hóa +2, các hợp chất vanadi tương đối ổn định hơn. Số phối trí của vanadi (II) là 6, tương ứng với cấu trúc bát diện của phức chất (đơn vị cấu tạo) của nó trong các hợp chất.
Vanadi oxit (P) VO (UO 0,9 -VO 1,3) có mạng tinh thể kiểu NaCl. Nó có màu đen, có ánh kim loại và độ dẫn điện tương đối cao. Nhận VO khử V 2 O 5 trong một dòng hiđro. VO không tương tác với nước, nhưng là một hợp chất cơ bản, nó phản ứng khá dễ dàng với axit loãng:
VO + 2OH 3 + + 3H 2 O \ u003d 2+
Ion 2+ màu tím. Các hyđrat tinh thể có cùng màu, ví dụ, M +1 2 SO 4 × VSO 4 × 6H 2 O, VSO 4 × 7H 2 O, VCl 2 × 6H 2 O.
Hợp chất V (II) là chất khử mạnh. Dung dịch thuốc tím của dẫn xuất 2+ khá dễ bị oxi hóa thành 3+ và màu của chúng trở nên xanh. Trong điều kiện không có chất oxy hóa (ví dụ, oxy trong khí quyển), các dung dịch của các hợp chất V (II) phân hủy dần nước, thậm chí cả nước cùng với sự tiến hóa của hydro.
Các dẫn xuất của Nb (II) và Ta (II) thuộc loại hợp chất dạng cụm.
Hợp chất V (III), Nb (III), Ta (III). Số phối trí của vanadi (III) là 6. Về cấu tạo, hợp chất V (III) tương tự như dẫn xuất cùng loại của Al (IP). Oxit đen của vanadi (III) V 2 O 3 có mạng tinh thể như corundum a-A1 2 O 3; thành phần của nó là thay đổi VO 1,60-1,80. Từ dung dịch kiềm của hợp chất V (III) giải phóng ra hiđroxit xanh V (OH) 3 có thành phần biến thiên V 2 O × nH 2 O. Các hợp chất này là chất lưỡng tính nhưng có tính bazơ chiếm ưu thế. Vì vậy, V 2 O 3 và V 2 O 3 × nH 2 O tan trong axit:
V 2 O 3 + 6OH 3 + + 3H 2 O \ u003d 2 3+
Các phức chất 3+ nước tạo thành và các hyđrat kết tinh VCl 3 × 6H 2 O, VI 3 × 6H 2 O được tạo ra từ chúng có màu xanh lục. Phèn chua Vanađi M +1 × 12H 2 O có màu tím, khi hòa tan cho dung dịch màu xanh lục.
Vanadi trihalides VHal 3 là chất kết tinh. Triclorua VCl 3 có cấu trúc phân lớp. Với các halogenua cơ bản tương ứng, VHal 3 tạo thành các vanadat halogenua - dẫn xuất của các ion 3- và 3-:
3KF + VF 3 \ u003d K 3; EXl + 2VCl 3 = K 3
Dẫn xuất của vanadi (III) là chất khử mạnh, trong dung dịch chúng khá dễ bị oxi hóa bởi oxi trong khí quyển thành dẫn xuất V (IV). Trihalides không cân xứng khi đun nóng:
2VCl 3 (t) \ u003d VCl 2 (t) + VCl 4 (g)
Phản ứng này là phản ứng thu nhiệt, và sự xuất hiện của nó là do yếu tố entropi (do sự hình thành VCl 4 dễ bay hơi).
Các dẫn xuất của Nb (PI) và Ta (III) chủ yếu là các hợp chất dạng cụm.
Hợp chất V (IV), Nb (IV), Ta (IV).Ở điều kiện thường, trạng thái oxi hóa +4 đối với vanadi là đặc trưng nhất. Hợp chất V (III) khá dễ bị oxi hóa thành dẫn xuất V (IV) bởi oxi phân tử, và hợp chất V (V) bị khử thành dẫn xuất V (IV). Số phối trí ổn định nhất của vanadi (IV) là 6, và số phối trí 4 và 5 cũng ổn định.
Trong số các dẫn xuất của V (IV), VO 2 màu xanh lam (VO 1.8-2.17), VF 4 màu nâu và VCl 4 lỏng màu nâu đỏ, cũng như các oxit của loại VONal 2 đã được biết đến. Dioxit VO được tạo thành bằng cách khử cẩn thận V 2 O 5 với hydro, và VCl 4 bằng cách oxy hóa vanadi (hoặc ferrovanadi) với clo hoặc do tương tác của V 2 O 5 nóng với CCl 4.
Đioxit có mạng tinh thể kiểu rutile TiO 2. Phân tử VCl 4, giống như TiCl 4, có hình dạng tứ diện.
So với các dẫn xuất cùng loại V (II) và V (IP), các hợp chất kép V (IV) thể hiện tính axit rõ ràng hơn. Do đó, VO 2 không tan trong nước tương tác tương đối dễ dàng với các chất kiềm khi đun nóng. Trong trường hợp này, các oxovanadat màu nâu (IV) được hình thành, thường là thành phần M 2:
4VO 2 + 2KOH \ u003d K 2 + H 2 O
VO 2 thậm chí còn dễ tan hơn trong axit. Trong trường hợp này, không phải aquocomplexes V 4+ đơn giản được hình thành, mà là các dẫn xuất của aquocomplexes oxovanadil VO 2+, được đặc trưng bởi màu xanh lam nhạt: VO 2 + 2H + + 4H 2 O \ u003d 2+
Nhóm oxovanadyl VO 2+ rất bền, vì liên kết VO gần gấp đôi:
Khoảng cách giữa các nguyên tử d VO trong nhóm vanadyl là 0,167 ni, trong khi khoảng cách d V - OH 2 = 0,23 im.
Nhóm VO 2+ không thay đổi trong các phản ứng khác nhau; tùy thuộc vào bản chất của các phối tử, nó có thể là một phần của cả phức chất cation hoặc anion và các phân tử trung tính.
Tương tác của VHal 4 với các halogenua bazơ không phải là điển hình, nhưng các dẫn xuất của phức hợp anion oxovanadyl thuộc loại K 2, (NH 4) 3 rất điển hình cho V (IV).
Vanadi tetrahalide rất dễ bị thủy phân. Vì vậy, trong nước, VCl 4 ngay lập tức biến thành VOCl 2 (vanadyl diclorua):
VCl 4 + H 2 O \ u003d VOCl 2 + 2HCl
Đối với niobi và tantali, người ta đã biết điôxin EO 2, tetrahalit ENal4 và oxit EONal 2. Người ta tin rằng trong các hợp chất này, một liên kết kim loại-kim loại được biểu hiện, tức là chúng thuộc về các cụm.
Xu hướng đặc trưng cho niobi và tantali là sử dụng tất cả các điện tử hóa trị của nó để hình thành liên kết hóa học thường được thực hiện do chúng chuyển sang trạng thái oxy hóa cao nhất +5. Ở mức độ oxy hóa thấp, xu hướng này được thực hiện do sự hình thành các liên kết M-M.
Hợp chất V (V), Nb (V), Ta (V). Trong dãy V (V) - Nb (V) - Ta (V), độ bền của các hợp chất tăng dần. Đặc biệt, điều này được chứng minh bằng việc so sánh năng lượng Gibbs của sự hình thành các hợp chất cùng loại, ví dụ:
Đối với vanadi (V), chỉ oxit V 2 O 5 và florua VF 5 được biết, trong khi đối với niobi (V) và tantali (V), tất cả các halogenua ENal 5 khác đều được biết, đối với E (V), ngoài ra, các oxit của Loại EONal là đặc điểm 3. Tất cả các hợp chất này thường có tính axit. Một số phức anion tương ứng được liệt kê dưới đây:
Đối với V (V), số phối trí điển hình nhất là 4 và 6, và đối với Nb (V) và Ta (V) là 6 và 7. Ngoài ra, có những hợp chất trong đó số phối trí của Nb (V) và Ta ( V) đạt 8.
ôxít màu đỏ V 2 O 5 (T pl. 670 ° C), trắng Nb 2 O 5 (T pl. 1490 ° C) và Ta 2 O 5 (T pl. 1870 ° C) là các chất kết tinh chịu lửa. Đơn vị cấu tạo của E 2 O 5 là khối bát diện EO 6. (Trong trường hợp V 2 O 5, khối bát diện VO 6 bị biến dạng rất mạnh - gần như là một kim tự tháp tam giác có thêm một nguyên tử oxy bị loại bỏ.) Các oxit có nhiệt độ cao và năng lượng Gibbs được hình thành. Trong trường hợp này, do nén lantan, các giá trị của DH 0 f và DG o f đối với Nb 2 O 5 và Ta 2 O 5 là gần nhau và khác biệt đáng kể so với giá trị của V 2 O 5.
Vanadi (V) oxit thu được bằng cách phân hủy nhiệt NH 4 VO 3:
NH 4 VO 3 \ u003d V 2 O 5 + 2H 3 N + H 2 O
Nó rất kém hòa tan trong nước (~ 0,007 g / l ở 25 ° C), tạo thành một dung dịch có tính axit màu vàng nhạt; khá dễ tan trong kiềm và axit - chỉ khi đun nóng kéo dài. Các oxit Nb (V) và Ta (V) không hoạt động hóa học, thực tế không tan trong nước và axit, và chỉ phản ứng với kiềm khi được nung chảy:
E 2 O 5 + 2KOH \ u003d 2KEO 5 + H 2 O
Oxovanadat (V), oxoniobat (V) và oxotantalat (V) là dạng tinh thể có thành phần và cấu trúc phức tạp. Sự đa dạng và phức tạp về thành phần của chúng có thể được đánh giá từ bản chất của các sơ đồ nóng chảy tương ứng (ví dụ, Hình 2). Hợp chất đơn giản nhất thuộc loại M +1 EO 3 và M +1 3 EO 4 về thành phần. Phần lớn, oxovanadat (V) và đặc biệt là oxoniobat (V) và oxotantalat (V) là các hợp chất cao phân tử.
Axit, tác dụng với dung dịch oxovanadat, gây ra sự trùng hợp của ion vanadat đến tạo thành kết tủa oxit ngậm nước V 2 O 5 × nH 2 O. Sự thay đổi thành phần của ion vanadat kèm theo sự thay đổi màu từ gần như không màu VO 4 3- sang cam V 2 O 5 × nH 2 O.
Enal 5 pentagalit có cấu trúc đảo nên dễ nóng chảy, dễ bay hơi, tan trong dung môi hữu cơ và hoạt động hóa học. Các florua không màu, các halogen còn lại có màu.
Tinh thể NbF 5 (T pl. 80 ° C, T bp. 235 ° C) và TaF 5 (T pl. 95 ° C, T b. 229 ° C) bao gồm các phân tử tứ phân tử (EF 5) 4 và ESl 5 và EVr 5 (T pl. và T sôi. khoảng 200-300 ° C) - từ các phân tử dimer (ENal 5) 2:
VF 5 là một chất lỏng nhớt (T pl. 19,5 ° C), có cấu trúc tương tự như SbF 5. Là hợp chất có tính axit, pentahalua dễ bị thủy phân, tạo thành kết tủa vô định hình của các oxit ngậm nước:
2ENal 5 + 5H 2 O \ u003d E 2 O 5 + 10HHal
Ngoài ra, pentafluorid cũng như Nb và Ta pentachlorid phản ứng với các halogenua cơ bản tương ứng để tạo thành các phức anion [EF 6] -, và trong trường hợp của Nb (V) và Ta (V), [EF 7 ] 2-, [EF 8] 3- và [ESl 6] -, ví dụ:
KF + VF 5 = K
2KF + TaF 5 \ u003d K 2 [TaF 7]
Oxohalit EONal 3 thường là chất rắn, hầu hết dễ bay hơi, và VOCl 3 là chất lỏng (T pl. - 77 o C, T bp. 127 o C).
Phân tử VOCl 3 có hình dạng của một tứ diện méo mó với một nguyên tử vanadi ở trung tâm:
Trong mạng tinh thể NbOCl 3, các nhóm dimer Nb 2 Cl 6 được kết nối với nhau qua các cầu nối Nb-O-Nb, tạo thành các chuỗi bát diện NbO 2 Cl 4 vô tận.
Oxohalit dễ bị thủy phân với sự tạo thành các oxit ngậm nước E 2 O 5 × nH 2 O và HHal
2EONal 3 + 3H 2 O \ u003d E 2 O 5 + 6HNal
và tương tác với các halogenua cơ bản để tạo thành phức anion của thành phần 2-, và đối với NB (V) và Ta (V), ngoài ra, [EOCl 4] -, [EONal 5 I 2-, [EOF 6] 3- (Нal = F, Сl), ví dụ:
2KF + VOF 3 = K 2
3KF + NbOF 3 \ u003d K 3
Khi tương tác với dung dịch nước chứa KF và HF, Nb 2 O 5 tạo ra K 2, và Ta 2 O 5 tạo thành K 2 [TaF 7]:
Nb 2 O 5 + 4KF + 6HF = 2K 2 + 3H 2 O
Ta 2 O 5 + 4KF + 10HF \ u003d 2K 2 [TaF 7] + 5H 2 O
Một trong những phương pháp để tách niobi và tantali là dựa trên sự khác biệt về độ hòa tan của K 2 [TaF 7] và K 2.
Đối với vanadi (V) và các chất tương tự của nó, phức peroxo của các loại 3- màu vàng, xanh tím 3- và không màu 3- và [Ta (O 2) 4] 3- rất đặc trưng. Theo cấu trúc [E (O 2) 4] 3- là một khối tứ diện.
Peroxovanadat, peroxoniobat và peroxotantalat được tạo thành do tác dụng của hydro peroxit và các hợp chất E (M) tương ứng trong môi trường kiềm. Ví dụ:
Ở trạng thái rắn, các hợp chất này ổn định. Dưới tác dụng của axit, peroxovanadat bị phân hủy, peroxoniobat và peroxotantalat được chuyển thành axit peroxo tương ứng của chế phẩm HEO 4.
Các dẫn xuất của vanadi (V) trong môi trường axit thể hiện tính chất oxy hóa, ví dụ, chúng oxy hóa axit clohydric đậm đặc:
Để chuyển niobi (V) và đặc biệt là tantali (V) sang các trạng thái oxy hóa thấp hơn, cần phải có các chất khử mạnh và gia nhiệt.
Các hợp chất Vanadi được sử dụng trong công nghiệp hóa chất làm chất xúc tác (sản xuất axit sulfuric), và cũng được sử dụng trong thủy tinh và các ngành công nghiệp khác.
(54, (57) PHƯƠNG PHÁP VANADIUM, bao gồm khử kim loại prn được chiếu xạ allic với thực tế là, với mục đích sử dụng đầu tiên của nhiệt độ và độ dẻo của quá trình, áp suất 5-30 bị suy giảm ở kim loại a VH, 8 hoặc h hóa học (cơ quan tư pháp của Liên Xô phát minh và liên quan (71) Viện Các vấn đề hóa học mới của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (56) 1, Mikheeva VI Các hydrua kim loại chuyển tiếp. Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, I. 1946, p97-99.2, "1. Aveg, Spev. 1961, 83Р 17, trang 3728-3729.3 Tạp chí vô cơ quyển mồi với hydro, bán" zhenin của hydrua có thành phần xung khắc 1 Thứ tự chung 10312/24 Lưu hành 471 Đăng ký VNIIPI của Ủy ban Nhà nước Liên Xô về các phát minh và khám phá 113035, Moscow, Zh, Raushskaya nab., d, 4/5 Projectnaya, 4 Sáng chế liên quan đến các phương pháp sản xuất vanadi dihydride, có thể được sử dụng trong luyện kim bột, cũng như một nguồn hydro và chất xúc tác cho quá trình hydro hóa các chất hữu cơ. Có một phương pháp đã biết để sản xuất vanadi hydrode bằng cách khử vanadi pentoxit bằng canxi hydrua 1.1. Cũng có một phương pháp đã biết để thu được vanadi dihydride bằng cách xử lý vanadi hydrua của chế phẩm CN O với hydro dưới áp suất 70 atm ở nhiệt độ phòng tối đa trong 6 giờ. Bản chất kỹ thuật gần nhất và kết quả đạt được với phương pháp đã đề xuất là một phương pháp thu được vanadi dihydride bằng cách xử lý. kim loại vanadi hydro được hình thành trong quá trình phân hủy nhiệt của titan hyđrua. Xử lý hydro được thực hiện ở 30 lần đầu tiên ở nhiệt độ phòng đối với chế phẩm; tương ứng với vanadi monohydride, sau đó xử lý hydro được thực hiện ở nhiệt độ -70 đến -20 C. Áp suất hydro là 1 atm. Thời gian của quá trình là 8-10 ngày. Sản phẩm thu được tương ứng với vanadi dihydride của chế phẩm ChN, 2 3),) nhiệt độ và giảm thời gian của nó. Mục tiêu đạt được là do quá trình xử lý vanadi kim loại được thực hiện ở áp suất 5-30 atm với hydro thu được bằng cách phân hủy các hợp chất liên kim của thành phần LaI 1 Hbz hoặc T 1 Ren 2, Khi hiđrua của các hợp chất liên kim có thành phần 50 LaB 1 Hb B hoặc T bị phân hủy 1 GeH hydro được giải phóng với độ tinh khiết 99,9999. Hiđro có độ tinh khiết này có thể dễ dàng xâm nhập qua oxit màng nằm trên bề mặt của kim loại vào chiều sâu của mẫu và tương tác với kim loại chưa bị oxy hóa. Nó có hệ số khuếch tán lớn và tính di động cao. Điều này cho phép quá trình hydro hóa được thực hiện với tốc độ cao và ở độ sâu vừa đủ mà không cần sử dụng nhiệt độ thấp cần thiết để giảm áp suất phân ly của vanadi dihydride tạo thành. Khi áp suất hydro giảm xuống dưới 5 atm, thời gian hydro hóa tăng lên. Việc tăng áp suất trên 30 atm không ảnh hưởng đến tốc độ của quá trình, nhưng dẫn đến sự phức tạp của nó. Mẫu được bơm ra trong 0,5 giờ ở 250 C. Sau khi làm lạnh đến 20 C, nồi hấp được nạp đầy hiđro từ một ống đựng hiđrua có thành phần La 1 R 1 H n đến áp suất 10 atm. Phản ứng bắt đầu ngay lập tức và kéo dài 1 giờ, kết thúc phản ứng là khi áp suất trong nồi hấp không còn nữa. Kết quả của quá trình hydro hóa, thu được vanadi dihydrit của chế phẩm CNO, được thiết lập trên cơ sở dữ liệu từ phân tích pha tia X, thể tích khí và hóa học, VÍ DỤ 2. Tương tự như ví dụ 1, từ 4 g bột vanadi ở 20 ° C và dưới áp suất hydro 5 atm trong 1,5 giờ thu được thành phần vanadi hyđrua ChNdr. PRI tôi R 3. Tương tự như ví dụ 1 từ 8 g vanadi ở dạng miếng ở 20 C và dưới áp suất hydro là 30 atm trong 2 h nhận được thành phần hyđrua vanadi ChN. Do đó, sáng chế giúp đơn giản hóa quy trình bằng cách loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiệt độ thấp (âm) và giảm thời gian của quy trình từ 8-10 ngày xuống còn 1-2 giờ.
Ứng dụng
3421538, 13.04.1982
VIỆN VẤN ĐỀ HÓA HỌC MỚI NHƯ LIÊN XÔ
SEMENENKO KIRILL NIKOLAEVICH, FOKINA EVELINA ERNESTOVNA, FOKIN VALENTIN NAZAROVICH, TROITSKAYA STELLA LEONIDOVNA, BURNASHEVA VENIANNA VENEDIKTOVNA, VERBETENVILEN VERBETSKY VIKTOR NIKITICHROKHILICHENVILICHENVILICHENVILICH
IPC / Thẻ
Mã liên kết
Phương pháp thu được vanadi dihydride
Bằng sáng chế liên quan
Ví dụ, đối với oxit sppium của thành phần vanadi, hóa học của vanadi có thể được sử dụng. Cao ở 0%) ở mức tiêu thụ sunfua thấp có (0,8 l / g U, Oa) chỉ với ít hơn 1. Một điểm ngậm nước có độ ẩm từ 5 - 20% là chè và được nạp vào lò điện ống, lò được thanh lọc bằng lưu huỳnh đioxit, nung đến 650 C và sau đó quá trình này được thực hiện trong 5 giờ tại một vòng tuần hoàn liên tục của acgclrcl lưu huỳnh (lượng tiêu thụ riêng của nó là 0,8 l / gb 0; nung) và trộn trước pyattsok yts vatsal i, ...
Sản xuất phôi mẫu để mô hình hóa vật lý các quá trình xử lý áp suất ở trạng thái siêu dẻo. Những polyme nổi tiếng này, chẳng hạn như polybutadien monodisperse, polyisoprene monodisperse và những loại khác, là một sản phẩm trung gian trong sản xuất cao su nhân tạo và có các đặc tính cung cấp khả năng Hiệu chỉnh Tekhred K. Shufrich M. SharoshiOrder 270/6 Lưu hành 986 Chữ ký TsNIIPI của Ủy ban Phát minh và Khám phá Nhà nước Liên Xô 13035, Moscow, Zh - 35, Raushskaya at 6., 4 / Bbranch PPP Patent, Uzhgorod, st. Design, 4 giữ nguyên hình dạng do nhiệt độ "phòng" tạo ra. Mô hình hóa trên tuyến tính ...
Sự cân bằng của thế axit-bazơ (Pb = 7) của chất lỏng xả và kiểm soát sự thay đổi của nó trong quá trình khoan toàn bộ giếng. Trong giếng khoan, hàm lượng kali trong đá được xác định. Việc xác định nồng độ kali trong đá khoan có thể được thực hiện bằng cách nghiên cứu các mẫu lõi hoặc cành giâm ở lối ra khỏi giếng bằng bất kỳ phương pháp phân tích nào. Vì kali có đồng vị phóng xạ (nó chứa 0,0119% đồng vị phóng xạ Kf trong hỗn hợp tự nhiên), nồng độ kali có thể được xác định bằng cách đo hoạt độ gamma của đá (lõi, bùn 1) do bức xạ phát ra trong quá trình phân rã của một đồng vị phóng xạ của kali. Ngoài hiệu quả cao, phương pháp đo phổ để xác định ...
