17. Общая характеристика и химические свойства подгруппы скандия.

Общая характеристика и химические свойства подгруппы скандия (Sc,Y,La,Ac)

Получение: перевод в Э₂О₃ или ЭГ₃, далее электролизом или восстановлением оксидов с помощью Са или Mg. Проявляют валентность 3. По свойствам схожи со щелочноземельными и щелочными металлами. Взаисодействуют с водой:

La+H₂O = La(OH)₃ + 3/2 H₂

Отлично растворяются в минеральных кислотах:

8Э + 30НNO_3разб = 9H₂O + 8Э(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃

Оксиды: сжигание металлов, прокаливание карбонатов и оснований. Основные свойства, кроме Sc₂O₃ – он амфотерен.

Sc₂O₃ + 2NaOH = 2NaScO₂ + H₂O

Гидроксиды: р-р соли + щелочь или водный р-р аммиака

Sc(OH)₃ точнее ScO(OH) амфотерен

ScO(OH) +3NaOH+H₂O = Na₃[Sc(OH)₆]

Соли – в основном галогениды и сульфаты, растворимость, как у щелочных и щел-земельных.

Скандий дает комплексы:

ScCl₃ + 3NaCl = Na₃[ScCl₆]

ScF₃ + CaF₂ = Ca[ScF₅].Иттрий дает комплексы только при нагревании, остальные комплексов не образуют.

18. Общая характеристика и химические свойства металлов подгруппы титана.

Подгруппа ванадия

Члены этой подгруппы – ванадий, ниобий и тантал – похожи друг на друга так же, как Сr, Мо и W.

Ванадий довольно широко распространен в природе и составляет около 0,005% от общего числа атомов земной коры. Однако богатые месторождения его минералов встречаются весьма редко. Помимо подобных месторождений, важным источником сырья для промышленного получения ванадия являются некоторые железные руды, содержащие примеси соединений этого элемента.

Содержание ниобия (2·10–4 %) и тантала (2·10–5 %) в земной коре значительно меньше, чем ванадия. Встречаются они главным образом в виде минералов колумбита [Fe(NbO3 )2 ] и танталита [Fe(TaO3 )2 ], которые обычно смешаны друг с другом.

Технологическая переработка руд V, Nb и Та довольно сложна. Для получения свободных элементов может быть использовано взаимодействие их окислов Э2 О5 с алюминием по схеме:

ЗЭ2 О5 + 10Al = 5Аl2 О3 + 6Э

ЗЭ + 5HNO3 + 21HF= 3H2 [ЭF7 ] + 5NO+ 10H2O

Ванадий растворяется только в кислотах, являющихся одновременно сильными окислителями, например, азотной:

3V + 5HNO3 = 3HVO3 + 5NO + Н2 О

Растворы щелочей на рассматриваемые металлы не действуют.

V.

V2O5 + 5Ca = 5CaO+2V;

2VCl3 + 3Mg== 3MgCl2+2V,

V2О3 + 3C = 3CO+2V,

2VI3 = 2V+3I2

4V + 12NaOH + 5O2 = 4Na3VО4 + 6H2О

V+ 4H2SО4 =V(SО4)2 + 2H2О + 2SО2

3V+Fе3С =V3С + 3Fе

6V+ 2NН3 = 2V3N+ 3Н2

V2О2 + 2NH3 = 2VN+ 2H2О +H2

VO+H2SО4 =VSО4 +H2О

Nb.

2Nb2O5 + 5NbC = 9Nb + 5CO3,

4Nb+4NaOH+5О2 = 4NaNbO3+2H2О

2Nb + 5Cl2 = 2NbCl5

Nb2O5 + 3Nа2СО3 = 2Nа3NbO4 + ЗС02

Nb2O5 + Н2 = 2NbО2 + Н2О 2NbO + 3Cl2=2NbOCl3

2NbO + 6HCl = 2NbOCl3 + 3H2

К2[NbOF5] + 3Na = NbO + 2KF + 3NaF

NbCl5 + 4H2О = 5HCl + H3NbО4

Ta.

4Та+5О2 = 2Та2О5,

2Ta+ 5Cl2 = 2TaCl5,

Ta + 2S = TaS2

2Ta +N2 = 2TaN

3Та2О5 + 10А1 = 5А12О3 + 6Та;

2TaCl5 = Ta + 5Cl2;

K2TaF7+5Na=Ta+ 5NaF+ 2KF

Та2О5 + 2NаОН = 2NаТаО3 + Н2О

Та2О5 + 3Nа2СО3 = 2Nа3ТаО4 + 3СО2

Та2O5+ 10НС1==2ТаС15+5Н2О

.2K2TaF7 + 2H2SO4 + 5H2O = Ta2O5 + 2K2SO4 + 14HF

4ТаС+9О2 = 2Та2О5+4СО2

Тантал, как и ниобий, применяется пре­имущественно в электровакуумной технике и химической промышленности. Однако все чаще и чаще мелькают в печати сообщения об использовании тантала наряду с ниобием в самолето- и ракетостроении, а вместе с тем, вероятно, и в космической технике.

Ванадий получил вполне заслуженно название «витамин для стали». Половина легированных сталей всего мирового производства содержит добавки ванадия. Области применения ванадия Этот элемент получил вполне заслуженно название «витамин для стали». Половина легированных сталей всего мирового производства содержит добавки ванадия. Другая основная область его применения — химическая промышленность. Ванадиевые катализаторы сочетают способность ускорять получение весьма ценных продуктов со стойкостью к большинству контактных ядов. Из других областей использования ванадия можно указать медицину, где некоторые соединения ванадия применяют как дезинфицирующие и лечебные препараты