Элементы группы V. Получение. Физико-химические свойства простых веществ

Примеры ионов и соединений ванадия, ниобия, тантала в различных степенях окисления:

• 
  -1: [V(CO)₆]^-, [Nb(CO)₆]^-
  
• 
  0: V(CO)₆
  
• 
  +2: [V(H₂O)₆]²⁺, [V(CN)₆]^4-, VS
  
• 
  +3: [VCl₄]^-, VCl₃(N(CH₃)₃)₂, [V(H₂O)₆]³⁺, [V(C₂O₄)₃]^3-, [Nb₂Cl₉]^3-, LiNbO₂, [Nb(CN)₈]^5-
  
• 
  +4: VCl₄, VOCl₂(N(CH₃)₃)₂, [Nb(N(C₂H₅)₂)₄]⁴⁺
  
• 
  +5: VOCl₃, VF₅, ScNbO₄, NbF₅, TaF₅, [NbF₆]^-, [Nb(O₂)₄]^3-, [TaF₈]^3-
  

Физические свойства V, Nb, Ta

Ванадий:

• 
  металл стального цвета, обладающий высокой твердостью, температурой плавления и пластичностью;
  
• 
  более тяжелый, чем титан, но легче железа в 1,5 раза;
  
• 
  введение легирующих добавок углерода повышает температуру плавления (10% - на 1000°C), но снижает пластичность;
  
• 
  на воздухе или в атмосфере кислорода при высокой температуре становится хрупким по причине образования твердых растворов кислорода в металле.
  

Ниобий и тантал:

• 
  металлы, внешним видом похожие на сталь;
  
• 
  обладают очень высокими температурами плавления;
  
• 
  ниобий обладает самой высокой среди всех металлов температурой перехода в сверхпроводящее состояние (9,2К).
  

Применение V, Nb, Ta:

• 
  основное применение ванадия - в качестве легирующих добавок к стали, в которых ванадий в виде карбидов V₂C, V₈C₇ распределяется по всем объему, повышая твердость, износостойкость, вязкость, упругость изделия;
  
• 
  входит в состав магнитных сплавов, применяемых в сердечниках трансформаторов;
  
• 
  ниобий применяется в качестве легирующей добавки (200 г на тонну) к цветным металлам и специальным сортам сталей, значительно увеличивая коррозионную стойкость материла не ухудшая при этом пластичность изделия;
  
• 
  при добавлении 0,05% ниобия к алюминию, он перестает взаимодействовать с щелочами;
  
• 
  ниобий используется при изготовлении защитных оболочек ТВЭЛов, поскольку до 900°C не реагирует с ураном;
  
• 
  стали, легированные ванадием и ниобием, используются при изготовлении труб большого диаметра, используемых для прокладки нефтепроводов;
  
• 
  тантал используется в оксидных конденсаторах, в качестве напыления на металлические пластины;
  
• 
  высокая твердость и коррозионная стойкость тантала нашли применение в изготовлении хирургических и зубоврачебных инструментов;
  
• 
  оксид тантала добавляют в стекла с целью повышения их отражательной способности.
  

Заключение

Несмотря на то, что тантал и ниобий в природе встречаются довольно редко, однако их добыча с каждым годом возрастает. Это связано с тем что промышленность убедилась в их необыкновенных свойствах и начала активно использовать эти металлы. Ниобий и тантал находят все больше и больше потребителей. Однако применение сдерживается трудностями их получения и, самое главное - высокой стоимостью очистки этих металлов. С удешевлением производства будет расширяться и сфера их использования.

Список литературы

1. 
   Николаев Л.А. Неорганическая химия.-М.: Просвещение, 1982.
   
2. 
   Конареев Б.Н. Любознательным о химии. Неорганическая химия.-М.: 1979.
   
3. 
   Павлов Н.Н. Неорганическая химия. - М.:Высшая школа, 1986.
   
4. 
   Петров М.Н. Неорганическая химия.-М.: Химия. 1981.
   
5. 
   Энциклопедия для детей, том 17, химия.-М.:Аванта+, 2006.
   
6. 
   С.С. Олегин, Г.Н. Фадеев. Неорганическая химия.-М.:Высшая школа, 1979.
   
7. 
   Венецкий С.И. Рассказы о металлах.-М.:Металлургия, 1985.