Vanādija(V) oksīds
| Vanādija(V) oksīds | |
|---|---|
 Vanādija(V) oksīda kristāliskā struktūra  Vanādija(V) oksīda pulveris | |
| Citi nosaukumi | Divanādija pentoksīds, vanādija pentoksīds |
| CAS numurs | 1314-62-1 |
| Ķīmiskā formula | V2O5 |
| Molmasa | 181,8800 g/mol |
| Blīvums | 3350 kg/m3 [1] |
| Kušanas temperatūra | 670 °C[1] |
| Viršanas temperatūra | 1750 °C (sadalās) |
| Šķīdība ūdenī | 8,0 g/L (20 °C) |
Vanādija(V) oksīds (zināms arī kā vanādija pentoksīds) ir ķīmiskais savienojums, vanādija oksīds tā augstākajā oksidēšanas pakāpē +5. Vanādija pentoksīds ir oranži dzeltena cieta viela,[2] tā hidratētas formas ir izteiktāk oranžas. Tas ir amfotērs oksīds, kā arī oksidētājs. Dabā sastopams ļoti reta minerāla ščerbinaīta veidā.[3]
Kristāliskā uzbūve
[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]Kristālisks vanādija pentoksīds pieder pie rombiskās singonijas, telpiskā grupa Pmmn (atbilst 8. kristālu klasei), kristāliskā režģa parametri: a=1,151 nm, b=0,3559 nm, c=0,4371 nm, Z=2.[3][4]
Vanādija pentoksīda kristāliskā struktūra sastāv no VO5 kvadrātiskām piramīdām, kam ir kopīgas šķautnes.[5]
Iegūšana
[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]Vanādija pentoksīdu var iegūt, skābeklī karsējot metālisku vanādiju, tomēr šādā veidā iegūtajā produktā ir citu vanādija oksīdu piemaisījumi, tāpēc to laboratorijas apstākļos parasti iegūst termiski sadalot amonija metavanadātu 500—550 °C temperatūrā:[2]
- 2 NH4VO3 → V2O5 + 2 NH3 + H2O
Ķīmiskās īpašības
[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]Vanādija pentoksīds ir amfotērs oksīds, kam gan skābās īpašības ir izteiktākas. Vanādija pentoksīds reaģē ar stipru sārmu ūdens šķidumiem, veidojot kompleksus polioksovanadātjonus, kuru struktūra ir atkarīga no pH.[2] Ja tas reaģē ar sārmu ūdens šķīdumu pārākumu, iegūst bezkrāsainus ortovanadātu ūdens šķīdumus:[6]
- V2O5 + 6 NaOH → 2 Na3VO4 + 3 H2O
Ja iegūtajam nātrija ortovanadātam pakāpeniski pievieno skābi, krāsa pakāpeniski mainās no oranžas uz sarkanu, līdz nogulsnējas hidratēts vanādija pentoksīds. Šie šķīdumi var saturēt tādus jonus kā HVO42-, V2O74- (ja pH ir starp 9 un 13), kā arī V4O124− un HV10O285− (ja pH ir zem 9).[2]
Tas reaģē ar stiprām nereducējošām skābēm, veidojot dioksivanādija(V) katjonus:[6]
- V2O5 + 2 HNO3 → 2 (VO2)NO3 + H2O
Vanādija pentoksīds reakcijās darbojas arī kā oksidētājs, piemēram, reakcijās ar halogēnūdenražskābēm (piemēram, koncentrētu sālsskābi), tas veido vanādija oksohalogenīdus, kuros vanādijam ir oksidēšanās pakāpe +4:[6]
- V2O5 + 6HCl → 2 (VO)Cl2 + Cl2 + 3 H2O
Ar dažādiem reducētājiem, piemēram, ūdeņradi, vanādija pentoksīds var tikt reducēts līdz dažādiem vanādija oksīdiem, piemēram, vanādija trioksīdam:[6]
- V2O5 + 2 H2 → V2O3 + 2 H2O
Izmantošana
[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]Vanādija pentoksīds galvenokārt tiek izmanots kā katalizators, piemēram, sērskābes iegūšanas procesā tas katalizē sēra dioksīda oksidēšanos par sēra trioksīdu:[2]
- 2 SO2 + O2 ⇌ 2 SO3
Karsējot vanādija pentoksīds var atdot skābekli, tāpēc tas ir diezgan piemērots katalizators oksidēšanas procesos. Augstāk minētā reakcija noris temeratūrā starp 400 un 620 °C, jo zem 400 °C vanādija pentoksīds ir neaktīvs kā katalizators, bet virs 620 °C tas sāk sadalīties. Iespējamie katalītiskā procesa vienādojumi varētu būt šādi, jo ir zināms, ka SO2 reducē V2O5 par VO2:
- SO2 + V2O5 → SO3 + 2VO2
- 2VO2 +½O2 → V2O5
Atsauces
[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]- ↑ 1,0 1,1 D. R. Lide. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th Edition. Taylor and Francis, 2006.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 N. N. Greenwood, A. Earnshaw. Chemistry of the Elements. 2nd edition. Butterworth-Heinemann, 1998.
- ↑ 3,0 3,1 «Shcherbinaite Mineral Data». Skatīts: 2019-04-15.
- ↑ И. Л. Кнунянц, Н. С. Зефиров, Н. Н. Кулов. Химическая энциклопедия. Том 1. Советская энциклопедия, 1988.
- ↑ A. F. Wells. Structural Inorganic Chemistry. 4th edition. Oxford University Press, 1975.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Р. А. Либин, В. А. Молояко, Л. Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ. Химия, 2000.