Побочная подгруппа V группы

Все элементы побочной подгруппы относятся к редким и рассеянным. Практически не имеют собственных руд, иногда входят в состав полиметаллических руд: Fe(NbO₃)₂, Fe(TaO₃)₂ и др. Получают электролизом расплавов соответствующих солей.

Физические свойства резко зависят от чистоты металла. Так, чистый ниобий имеет температуру плавления 1700^оС, а с примесью углерода - уже 2200^оС. То же относится и к пластичности и твердости.

Химические свойства

1. Довольно инертные в химическом отношении элементы. Взаимодействуют в виде порошков при высоких температурах с кислородом, серой, углеродом, галогенами:

4V + 5O₂ = 2V₂O₅;

2Ta + 5Cl₂ = 2TaCl₅;

2V + 3S = V₂S₃;

Nb + C = NbC

2. В расплавленном состоянии хорошо адсорбируют водород и азот.

3. Очень устойчивы к агрессивным средам. Так, ванадий растворяется в концентрированной азотной кислоте и царской водке, а на ниобий и тантал действует только смесь азотной и плавиковой кислот при длительном нагревании:

V + 5HNO₃ = HVO₃ + 5NO₂ + 2H₂O

3Nb + 5HNO₃ + 18HF = 3H[NbF₆] + 5NO + 10H₂O

4. В щелочах не растворяются, но при окислительном сплавлении можно получить соли анионного типа:

2Nb + Na₂CO₃ + 5NaNO₃ = 2NaNbO₃ + CO₂ + 5NaNO₂

5. С кислородом образуют ряд оксидов следующих составов: VO, V₂O₃ – основного характера, VO₂ – амфотерный, V₂O₅, Nb₂O₅, Ta₂O₅ – кислотного характера.

Применение. Как легирующие добавки к высококачественным сталям. Тантал успешно заменяет золото при изготовлении химической посуды, устойчивой к воздействию агрессивных сред и используется в медицине.

Тема 13. VI группа псэ

Главная подгруппа VI группы

На внешнем электронном уровне, имеющем общее строение ...ns²p⁴, находится шесть электронов.

Кислород уникален по химическим свойствам. Характерная степень окисления кислорода в соединениях -2.

Сера, селен и теллур объединяются в семейство халькогены. В соединениях они обычно проявляют степени окисления +6, +4, -2.

Полоний – металл.

Кислород и его соединения

Кислород – один из самых распространенный элементов на земле. Содержание молекулярного кислорода в воздухе - 23,14 вес.% (20,94 об.%). В связанном виде он находится в воде, входит в состав многих минералов и живых организмов.

Методы получения молекулярного кислорода

1. Извлечение из воздуха путем фракционированной перегонки жидкого воздуха. Первым испаряется азот, а в жидкой фазе остается кислород с примесью аргона.

2. Электролиз водных растворов кислот и оснований. На аноде выделяется кислород.

3. Термическое разложение соединений, содержащих кислород:

2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Физические свойства

Кислород имеет девять изотопов (О¹³-О²⁰,О²⁴). Молекулярный кислород (O₂) - бесцветный газ без запаха и вкуса. В жидком состоянии темно-синего цвета, в твердом - светло-синий.

Химические свойства

Большинство простых веществ взаимодействуют с кислородом с образованием оксидов. Лишь галогены, инертные газы и элементы платиновой группы не взаимодействуют с молекулярным кислородом. Реакции с кислородом, сопровождающиеся выделением большого количества тепла называются реакциями горения:

S + O₂ = SO₂;

P₄ + 5O₂ = 2P₂O₅;

С + O₂ = CO₂

2Na + O₂ = Na₂O₂;

2Mg + O₂ = 2MgO;

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Применение. Кислород используется в промышленности для достижения высоких температур; при сварке и резке металлов в смеси с ацетиленом. Используется в производстве стали (выжигание примесей); в медицине.

Озон

В 1840г. было получено газообразное вещество, состоящее из трех атомов кислорода (О₃) и сильно отличающееся по свойствам от обычного кислорода. Новый газ, обладающий характерным запахом, был назван озоном (по-гречески - "пахучий"). Подобно O₂, озон представляет собой простое вещество и является аллотропной модификацией кислорода. Для молекулы его вероятна структурная формула

В природе озон образуется в атмосфере при грозовых разрядах из O₂. Образуется в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового излучения солнца, т.е. только днем. В ночное время концентрация озона падает за счет разложения и взаимодействия с микропримесями различных веществ. Содержание озона в атмосфере на высоте 22 км равно 1^.10^-6%. Озоновый слой сильно влияет на живую природу Земли, поглощая ультрафиолетовое излучение с длиной волны 220-320 нм, которое смертельно для живой природы.

В жидком и твердом состоянии озон является взрывоопасным веществом. Сильнейший окислитель, взаимодействует с веществами при более низких температурах, чем кислород. Бурно реагирует с органическими веществами. Обладает дезинфицирующими свойствами, токсичен.

Сера

Очень распространена в природе. Встречается как в самородном состоянии, так и в виде многочисленных минералов (FeS₂, As₂S₃, CaSO₄^.2H₂O, Na₂SO₄^.10H₂O и т.д.). Это кристаллическое вещество желтого цвета, не растворимое в воде, с температурой плавления 119^оС. Полиморфно, наиболее устойчивая модификация - ромбическая, которая при 90^оС переходит в моноклинную.