slide thuyết trình phân nhóm VB

Insert LOGO

NHĨM VB
Gồm: V, Nb, Ta, Db

Nhóm 5
Nguyễn Thiện Thanh
Đinh Trần Gia Khương
Nguyễn Đông Đào

ALLPPT.com _ Free PowerPoint Templates, Diagrams and Charts


I/ Đơn chất
1.TÍNH CHẤT VẬT LÝ

V, Nb, Ta có màu trắng, xám, rất khó nóng chảy và rất khó sơi.
 Nb và Ta có cấu hình electron và bán kính nguyên tử giống nhau nhưng nhiệt độ nóng chảy khác nhau rất nhiều. Lý do là những obital 4f điền đ
ủ e đã làm thay đổi kiến trúc e của nguyên tử các nguyên tố sau lantanoit.
Cả 3 kim loại khi tinh khiết có những tính chất cơ lý tốt, nhưng khi chứa các tạp chất (O, N, C, B, H…) trở nên giịn do tạo hợp chất có thành phần
biến đổi.

Tinh thể kim loại có mạng lập phương tâm khối.


2.ĐIỀU CHẾ

Để điều chế V, Nb, Ta đầu tiên người ta chuyển các hợp chất thiên nhiên của chúng thành oxit hoặc halogenua đơn giản:
X2O5 + 5Ca = 5CaO + 2X
K2[XF7] + 5Na = 2KF + 5NaF + X

*Điều chế Nb và Ta
-Nb và Ta kim loại thu được từ tinh quặng quặng sử dụng công nghệ phức tạp trong ba giai đoạn:

1.
2.
3.

Đầm quặng, sản xuất tập trung
Tách niobi và tantan và thu được các hợp chất hóa học tinh khiết của chúng. -Do tính chất rất gần nhau nên việc tách Nb ra khỏi Ta gặp rất nh
iều khó khăn. Để tách
riêng chúng người ta có thể chiết lọc hỗn hợp florua bằng tribenzylamin hay
cupferon trong clorofom hoặc dùng
phương pháp trao đổi ion.
Thu hồi và tinh chế kim loại và hợp kim của nó


Na khử floroniobat và florotantalat.
Bên cạnh đó Nb, Ta có thể điều chế theo phương pháp Aken-Đơbơe. Ngồi ra Nb, Ta còn đượ
c điều chế bằng cách dung những kim loại: Na, Ca khử
pentaoxit, pentaclorua hay
muối phức cloro của niobi và tantan:
Ví dụ:

Nb2O5 + 5Ca = 5CaO + 2Nb

K2[TaF7] + 5Na = 2KF + 5NaF + Ta
-Ta còn điều chế bằng cách điện phân Ta2O5 trong K2[TaF7] nóng chảy.

*Điều chế V:

Nguyên liệu để sản xuất V là: quặng sắt có chứa V.

1.

Quặng sau khi tuyển được đưa vào lò cao để luyện gang với V. Khi luyện thép từ

gang chứa V thu được xỉ có chứa FeVO 4. Nung xỉ với NaCl

khi có mặt oxi ở 900°C ta có:

•.

4FeVO4 + 4NaCl + O2 = 4NaVO3 + 2Fe2O3 + 2Cl2

Chế hóa Natrimetavanadat (NaVO3) với axit để thu V2O5.

•.

NaVO3 + HCl → NaCl + V2O5 + H2O

Dùng Al khử V2O5 sẽ được V

•.

10Al + 3V2O5 → 6V + 5Al2O3


•

Nhưng để có được V rất tinh khiết ta điều chế bằng cách nhiệt phân VI 2 theo phương pháp Aken-Đơbơe.

•

Để có hợp kim ferovanadi (V<30%) người ta khử V2O5 bằng ferosilic:

•

2V2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4V.


3/ Hóa tính

•Ở nhiệt độ thường cả ba kim loại khá trơ về mặt hóa học do có màng oxit mỏng và bền bảo vệ bề mặt kim loại.
•Khi đun nóng, các kim loại tác dụng với O2 và F2 tạo thành E2O5 và florua EF5 (E là V, Nb,Ta).
•Ở nhiệt độ cao chúng td với Clo lưu huỳnh, Cacbon, Silic,...tạo nên một số hợp chất kiểu xâm nhập và có thành phần biến đổi giống như các nguyên t
ố nhóm IVB. NbC và TaC có độ cứng và nhiệt độ nóng chảy 3350->3800°C khơng thua kém kim cương.

•Ở dạng bột Nb và Ta td với hơi nước giải phóng H2


•Vanadi ở đk thường chỉ tan trong dd HF đặc tạo VF3 và tan tring nước cường thủy tạo VCl4, khi đun nóng totng HNO3 tạo VO2NO3 và trong H2SO
4 đặc tạo nên VOSO4 Niobi và Tantan chỉ td chậm với đ HF và tan dễ dàng trong hỗn hợp HF và HNO 3.

•

3Ta +5HNO3+ 21HF= 3H2[TaF7] + 5NO +10H2O

•Cả ba KL td với kiềm nóng chảy khi có mặt chất oxh

•

4E +12KOH + 5O2= 4K3[EO4]+ 6H2O


II/ Hợp chất
1/Hợp chất Vanadi
1.1/ Amoni metavanadat (NH4VO3)
 

•Có thể tác dụng với kẽm tạo ra các màu khác nhau của vanađi ở bốn trạng thái ơxy hóa phổ biến. Các trạng thái ơxy hóa thấp hơn ở dạng hợp chất nh
ư V2O (+1), V(CO)6 (0), V(CO)6  (-1) và các dẫn xuất bị thay thế.

•Pin khử vanađi kết hợp các trạng thái ơxy hóa này; sự chuyển đổi của các trạng thái ơxy hóa này được minh họa bởi sự khử của các dung dịch axit m
ạnh của hợp chất vanađi(V) với bột kẽm. Đặc điểm màu vàng ban đầu của ion vanadat, VO
sau đó là màu lục của [V(H2O)6]

3+
2+
 và sau cùng là màu tím của [V(H2O)6] .

3−

4, bị thay thế bằng màu xanh dương của [VO(H2O)5]

2+
,


1.2/Vanađi(V) oxít

•Hợp chất thương mại quan trọng nhất, được dùng làm chất xúc tác trong sản xuất
ày ơxy hóa lưu huỳnh đioxit (SO2) tạo thành trioxit (SO3).
V2O5 + 2SO2 → V2O3 + 2SO3

•

Chất xúc tác được tạo thành bằng cách ơxy hóa vanađi trong khơng khí:
V2O3 + O2 (xúc tác:V2O5)→ V2O5

axit sunfuric. Hợp chất n


Hợp chất Niobi

•

Các hợp chất chứa niobi là tương đối hiếm gặp, nhưng một số trong chúng có độc tính và cần cẩn thận khi tiếp xúc.


3. Hợp chất Tantan
3.1.Ta2O5

•Ta2O5 (Tantan pentoxit) cịn được gọi dưới một cái tên khác là tantan(V) oxit, là

một hợp chất vơ cơ có thành phần gồm hai ngun tố tantan và ox

y. Về vẻ bề ngoài, hợp chất này là một chất rắn màu trắng, nhiệt độ nóng cháy là 1500C, không tan trong tất cả các dung môi, trừ các bazơ mạnh và axit
hidro floric HF. Ta2O5 là một vật liệu trơ với

chỉ số khúc xạ cao và hấp thụ thấp (khơng màu), làm cho nó có ứng dụng to lớn trong việc chế tạo các

lớp phủ. Hợp chất này cũng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất tụ

điện, do hằng số điện trở cao của nó.

Ta2O5 + 2KOH = 2KTaO3 + H2O

•Tantalat được tạo nên khi nấu chảy Ta2O5 trong cacbonat kim loại kiềm, tan trong nước tạo hexantantalat.
Ta2O5 + K2CO3 = K3TaO4 + CO2
6K3TaO4 + 5H2O = K8Ta6O19 + 10KOH


•Peoxitantalat được tạo nên khi các hợp chất của Ta(V) tác dụng với dung dịch H2O
2.

•Ta2O5 + 8H2O2 + 6KOH = 2KTa(O2) + 11H2O
•TaO2 là bột màu đen, trơ với dung dịch axit và kiềm, được tạo nên khi khử Ta2O
5 ở nhiệt độ cao 1700C.

•Ta2O5 + C = 2TaO2 + CO.


3.2.TaCl5

Tantali (V) clorua , còn được gọi là tantali pentachlorua , là một hợp chất vơ cơ với cơng thức TaCl  5 . Nó có dạng bột
màu trắng. Nó dễ dàng thủy phân để tạo thành tantali (V)  oxyclorua (TaOCl3) và cuối cùng là tantali pentoxit (T
a 2 O 5 ); điều này địi hỏi nó phải
được tổng hợp và xử lý trong điều kiện khan, sử dụng các kỹ thuật khơng có k
hơng khí.

3.2.1 Tính chất vật lý.

•Độ tan của tantali pentachlorua tăng nhẹ đối với dãy hiđrocacbon thơm sau:
• benzen < toluen < m -xylen < mesitylen
•

Điều này thể hiện ở việc màu sắc của dung dịch đậm dần từ vàng nhạt đến da
cacbon tetraclorua hơn
thấy ít ion hóa

cam. Tantali pentachlorua ít hịa tan trong xyclohexan và 

trong hydrocacbon thơm. Các dung dịch tantali pentachlorua như vậy cũng được biết đến là chất dẫn điện kém, cho


3.2.2 Tổng Hợp

•Tantali kim loại phản ứng với khí clo ở nhiệt độ từ 170 đến 250 ° C. Phản ứng này cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng HCl ở 400 ° C. 
2 Ta + 5 Cl 2 → 2 TaCl 5

2 Ta + 10 HCl → 2 TaCl 5 + 5 H 2

•Nó cũng có thể được điều chế bằng phản ứng giữa tantali pentoxit và thionyl clorua ở

240 ° C

Ta 2 O 5 + 5 SOCl 2 → 2 TaCl 5 + 5 SO 2

•Tantali pentachlorua có bán trên thị trường, tuy nhiên các mẫu có thể bị nhiễm tantali
y phân.

(V) oxychloride (TaOCl 3 ), được hình thành bằng cách thủ


3.2.3 Một số phản ứng của TaCl5
•TaCl 5 tạo phức bền với ete :
TaCl 5 + R 2 O → TaCl 5 (HOẶC 2 ) (R = Me, Et)

•TaCl 5 cũng phản ứng với photpho pentachlorua và photpho oxyclorua , chất trước đóng vai trị là chất cho clorua và chất sau đóng vai trị là phối tử,
liên kết thông qua oxy:
+
TaCl 5 + PCl 5 → [ PCl 4] [ TaCl 6]
TaCl 5 + OPCl 3 → [TaCl 5 (OPCl 3 )]

•Tantali pentachlorua phản ứng với các amin bậc ba để tạo ra các sản phẩm kết tinh.
TaCl 5 + 2 R 3 N → [TaCl 5 (NR 3 )]

•Các phản ứng chuyển vị clorua
Tantali pentachlorua phản ứng ở nhiệt độ phòng với lượng dư triphenylphosphine oxit để tạo ra oxychloride:
TaCl 5 + 3 OPPh 3 → [TaOCl 3 (OPPh 3 )] x ...