План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

2. Соединения элементов подгруппы ванадия
Металлические и металлоподобные соединения. Порошкообразные V, Nb и Та адсорбируют значительные количества водорода, кисло­рода, азота, образуя твердые растворы внедрения. При этом неметал­лы переходят в атомарное состояние и их электроны участвуют в построении d-зоны металлического кристалла. При нагревании ра­створимость неметаллов возрастает; вместе с тем изменяются ха­рактер химической связи и свойства образуемых соединений. Так, при образовании оксидов постепенное окисление ниобия (как и V и Та) кислородом протекает через следующие стадии:
Nb+О₂ → Nb—О → Nb₆O → Nb₂O → NbO → NbO₂ → Nb₂O₅.
твердый раствор
По свойствам Nb₆O и Nb₂O — типичные металлические соединения; NbO (серого цвета) — соединение переменного состава (NbO_0,98-2,09) с металлическим блеском и металлической проводимостью. Диоксид NbO₂ (черного цвета) также переменного состава (NbO_1,9-2,09), но уже полупроводник. И, наконец, Nb₂O₅ имеет более или менее постоянный состав и электронной проводимостью не обладает. Та­ким образом, по мере увеличения содержания кислорода постепенно уменьшается доля металлической связи и увеличивается доля ковалентной, что обусловливает изменение свойств оксидов.
Гидриды ванадия и его аналогов ЭН — хрупкие металло­подобные порошки серого или черного цвета, имеют переменный со­став. Гидриды химически устойчивы, не взаимодействуют с водой и разбавленными кислотами.
Высокой коррозионной стойкостью обладают также нитриды (ЭN, Nb₂N, Ta₂N), карбиды (ЭС, Э₂С), бориды (ЭВ, ЭВ₂, Э₃В₄), ряд других соединений ванадия и его аналогов с неактивными неметаллами.
Ванадий, ниобий и тантал между собой и с металлами, близко расположенными к ним в периодической системе (подгрупп железа, титана и хрома), образуют металлические твердые растворы. По мере увеличения различий в электронном строении взаимодействующих металлов возможность образования твердых растворов умень­шается и возрастает возможность образования интерметаллических соединений, например типа Co₃V, Fe₃V, Ni₃V, Al₃V и др.
Интерметаллические соединения ванадия и его аналогов прида­ют сплавам ценные физико-химические свойства. Так, ванадий резко повышает прочность, вязкость и износоустойчивость стали. Ниобий придает сталям повышенную коррозионную стойкость и жаропроч­ность. В связи с этим большая часть добываемого ванадия и ниобия используется в металлургии для изготовления инструментальной и конструкционной стали.
Большой интерес представляют сплавы на основе карбидов, нит­ридов, боридов и силицидов ниобия и тантала, отличающиеся исклю­чительной твердостью, химической инертностью и жаростойкостью.