Vanadyum(V) oksit - Vanadium(V) oxide

Vanadyum(V) oksit
Vanadyum pentoksit tek tabaka
Vanadyum(V) oksit
İsimler
IUPAC adı
Divanadyum pentaoksit
Diğer isimler
Vanadyum pentoksit Vanadyum
anhidrit
Divanadyum pentoksit
tanımlayıcılar
3B model ( JSmol )
chebi
Kimyasal Örümcek
ECHA Bilgi Kartı 100.013.855 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
AT Numarası
fıçı
RTECS numarası
ÜNİİ
BM numarası 2862
  • InChI=1S/5O.2V KontrolY
    Anahtar: GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N KontrolY
  • InChI=1/5O.2V/rO5V2/c1-6(2)5-7(3)4
    Anahtar: GNTDGMZSJNCJKK-HHIHJEONAP
  • O=[V](=O)O[V](=O)=O
Özellikleri
V 2 O 5
Molar kütle 181.8800 g/mol
Görünüm Sarı katı
Yoğunluk 3,357 g / cc 3.
Erime noktası 690 °C (1,274 °F; 963 K)
Kaynama noktası 1.750 °C (3.180 °F; 2.020 K) (çözünür)
8,0 g/L (20 °C)
+ 128.0 · 10 -6 cm 3 / mol
Yapı
ortorombik
Pmmn, No. 59
a  = 1151 öğleden sonra, b  = 355,9 öğleden sonra, c  = 437.1 öğleden sonra
Bozuk trigonal bipiramidal (V)
Termokimya
Std molar
entropi ( S o 298 )
130.54 J/mol·K
Std
oluşum entalpisi (Δ f H ⦵ 298 )
-1550.590 kJ/mol
-1419.435 kJ/mol
Tehlikeler
Güvenlik Bilgi Formu ICSC 0596
GHS piktogramları Muta. 2; tekrar. 2; 1Akut Tox.4; STOT SE 3Su Kronik 2
GHS Sinyal kelimesi Tehlike
H341 , H361 , H372 , H332 , H302 , H335 , H411
NFPA 704 (ateş elmas)
4
0
0
Alevlenme noktası Yanıcı değil
Ölümcül doz veya konsantrasyon (LD, LC):
LD 50 ( ortalama doz )
 10 mg/kg (sıçan, ağızdan)
23 mg/kg (fare, ağızdan)
500 mg / m, 3 (kedi, 23 dakika) ile
70 mg / m 3 (sıçan, 2 saat)
NIOSH (ABD sağlığa maruz kalma sınırları):
PEL (İzin Verilebilir )
 Cı 0.5 mg V 2 O 5 / m 3 (sırasıyla) (katı madde)


C, 0.1 mg V 2 O 5 / m 3 (dumanı)

Bağıntılı bileşikler
Diğer anyonlar
vanadyum oksitriklorür
Diğer katyonlar
Niyobyum(V) oksit
Tantal(V) oksit
Vanadyum(II) oksit
Vanadyum(III) oksit
Vanadyum(IV) oksit
Aksi belirtilmediği sürece, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
☒n doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları

Vanadyum (V) oksit ( vanadya ) olan inorganik bileşik ile , formül V 2 O 5 . Genellikle vanadyum pentoksit olarak bilinir , kahverengi/sarı bir katıdır, ancak sulu çözeltiden yeni çökeltildiğinde rengi koyu turuncudur. Yüksek oksidasyon durumundan dolayı hem amfoterik oksit hem de oksitleyici ajandır . Endüstriyel açıdan, vanadyum alaşımlarının başlıca öncüsü olan vanadyumun en önemli bileşiğidir ve yaygın olarak kullanılan bir endüstriyel katalizördür.

Bu bileşiğin mineral formu shcherbinaite, hemen hemen her zaman arasında son derece nadir bulunur fumaroles . Bir mineral trihidrat , V 2 O 5 ·3H 2 O, navajoit adı altında da bilinir.

Kimyasal özellikler

Daha düşük oksitlere indirgenme

Vanadyum (V) oksit ve bir karışımının ısıtılması üzerine , vanadyum (III) oksit , comproportionation meydana gelir vermek vanadyum (IV) oksit , bir derin mavi bir katı olarak

V 2 O 5 + V 2 O 3 → 4 VO 2

İndirgeme ayrıca oksalik asit , karbon monoksit ve kükürt dioksit ile de gerçekleştirilebilir . Kullanılarak daha da azaltılması , hidrojen ya da fazla CO V gibi oksitlerin kompleks karışımlar yol açabilir 4 O 7 ve V 5 O 9 siyah V önce 2 O 3 ulaşılır.

Asit-baz reaksiyonları

V 2 O 5 bir amfoterik oksittir. Çoğu metal oksitten farklı olarak , suda hafifçe çözünür ve uçuk sarı, asidik bir çözelti verir. Böylece V 2 O 5 , indirgeyici olmayan güçlü asitlerle reaksiyona girerek dioksovanadyum(V) merkezlerini içeren uçuk sarı tuzları içeren çözeltiler oluşturur:

V 2 O 5 + 2 HNO 3 → 2 VO 2 (NO 3 ) + H 2 O

Ayrıca pH'a bağlı karmaşık bir yapıya sahip olan polioksovanadatları oluşturmak üzere güçlü alkalilerle reaksiyona girer . Fazla sulu sodyum hidroksit kullanılırsa, ürün renksiz bir tuz , sodyum ortovanadat , Na 3 VO 4'tür . Bir Na 3 VO 4 çözeltisine yavaşça asit eklenirse , kahverengi hidratlı V 2 O 5 pH 2 civarında çökelmeden önce renk kademeli olarak turuncudan kırmızıya derinleşir . Bu çözeltiler esas olarak HVO 4 2− ve V 2 O 7 4 iyonlarını içerir. − pH 9 ile pH 13 arasında, ancak pH 9'un altında V 4 O 12 4− ve HV 10 O 28 5− ( decavanadat ) gibi daha egzotik türler baskındır.

İle muamele üzerine , tionil klorür , uçucu sıvı dönüştürür vanadyum oksiklorür , VOC 3 :

V 2 O 5 + 3 SOCl 2 → 2 VOCl 3 + 3 SO 2

Diğer redoks reaksiyonları

Hidroklorik asit ve hidrobromik asit , karşılık gelen halojene oksitlenir , örn.

V 2 O 5 + 6HCl + 7H 2 O → 2[VO(H 2 O) 5 ] 2+ + 4Cl − + Cl 2

Vanadatlar ve vanadil asit çözeltisi içinde bileşikleri renkli bir yol aracılığıyla çinko amalgam ile indirgenir:

SES 2 +Sarı → VO 2+Mavi → V + 3Yeşil → V2 +Mor

İyonların hepsi değişen derecelerde hidratlanır.

Hazırlık

V 2 O 5'in turuncu, kısmen hidratlı formu
Sulu V 2 O 5 olan "kırmızı kek" çökeltisi

Teknik kalite V 2 O 5 , vanadyum metali ve ferrovanadyum üretiminde kullanılan siyah toz olarak üretilir . Bir vanadyum cevher ya da vanadyum bakımından zengin tortu ile muamele edilir , sodyum karbonat ve bir amonyum üretmek için tuzun sodyum metavanadat , Navo 3 . Bu malzeme daha sonra pH 2-3 ile asidifiye edilir , H 2 SO 4 "kırmızı kek" (bkz bir çökelti elde etmek için , yukarıda ). Kırmızı pasta sonra ham v üretmek için 690 ° C'de eritilir, 2 O 5 .

Vanadyum(V) oksit, vanadyum metali aşırı oksijenle ısıtıldığında üretilir , ancak bu ürün diğer düşük oksitlerle kirlenir. Daha tatmin edici bir laboratuvar hazırlığı, 500-550 °C'de amonyum metavanadatın ayrışmasını içerir :

2 NH 4 VO 3 → V 2 O 5 + 2 NH 3 + H 2 O

kullanır

ferrovanadyum üretimi

Miktar açısından, vanadyum(V) oksitin baskın kullanımı ferrovanadyum üretimidir (yukarıya bakınız ). Oksit hurda ile ısıtılır demir ve ferrosilikon ile, kireç oluşturmak üzere ilave kalsiyum silikat cüruf . Alüminyum , aynı zamanda birlikte demir vanadyum alaşım üretiminde kullanılabilir alüminyum bir şekilde

Sülfürik asit üretimi

Vanadyum(V) oksidin bir başka önemli kullanımı, 2001 yılında dünya çapında yıllık 165 milyon ton üretim ve yaklaşık 8 milyar ABD Doları değerinde önemli bir endüstriyel kimyasal olan sülfürik asit imalatındadır . Vanadyum(V) oksit , temas sürecinde hava yoluyla kükürt dioksitin hafif ekzotermik oksidasyonunu kükürt trioksite katalize etmek gibi çok önemli bir amaca hizmet eder :

2 SO 2 + O 2 ⇌ 2 SO 3

V olan bu basit reaksiyon keşfi, 2 O 5 en etkili katalizör olup, evcil sülfürik asit bugünkü ucuz genel kimyasal olmak için. Reaksiyon 400 ve 620 °C arasında gerçekleştirilir; 400 ° C'nin altında V 2 O 5 , bir katalizör olarak aktif olan ve 620 ° C 'nin aşağı kırılmaya başlar. V 2 O 5'in SO 2 ile VO 2'ye indirgenebileceği bilindiğinden, olası bir katalitik döngü aşağıdaki gibidir:

SO 2 + V 2 O 5 → SO 3 + 2VO 2

bunu takiben

2VO 2 +½O 2 → V 2 O 5

Aynı zamanda, katalizör olarak kullanılan seçici katalitik indirgeme (SCR) no x emisyonlar santrallerin . Kükürt dioksiti kükürt trioksite ve dolayısıyla sülfürik aside dönüştürmedeki etkinliği nedeniyle, kükürt içeren yakıtları ateşlerken bir elektrik santralinin SCR ünitesinin çalışma sıcaklıklarına ve yerleşimine özel dikkat gösterilmelidir.

Diğer oksidasyonlar

İçin naftalinin vanadyum ile katalize edilen oksidasyon erken aşamaları Önerilen ftalik anhidrit V ile, 2 O 5 gerçek uzatılmış yapı karşı bir molekül olarak temsil etmektedir.

Maleik anhidrit , bütanın hava ile V 2 O 5 katalizli oksidasyonu ile üretilir :

C 4 H 10 + 4 O 2 → C 2 H 2 (CO) 2 O + 8 H 2 O

Maleik anhidrit, polyester reçineleri ve alkid reçinelerinin üretiminde kullanılır .

Ftalik anhidrit V ile benzer şekilde üretilir 2 O 5 arasında katalize oksidasyonu orto-ksilen veya naftalin'in 350-400 ° C de. Denklem ksilen oksidasyonu içindir:

C 6 H 4 (CH 3 ) 2 + 3 O 2 → C 6 H 4 (CO) 2 O + 3 H 2 O

Ftalik anhidrit, polimerlere esneklik kazandırmak için kullanılan plastikleştiricilerin öncüsüdür .

Adipik asit , akrilik asit , oksalik asit ve antrakinon dahil olmak üzere çeşitli diğer endüstriyel bileşikler benzer şekilde üretilir .

Diğer uygulamalar

Yüksek termal direnç katsayısı nedeniyle vanadyum(V) oksit, termal görüntüleme için bolometrelerde ve mikrobolometre dizilerinde dedektör malzemesi olarak kullanım bulur . Ayrıca ppm seviyelerinde (0,1 ppm'ye kadar) etanol sensörü olarak uygulama bulur.

Vanadyum redoks piller , rüzgar çiftlikleri gibi büyük güç tesisleri de dahil olmak üzere enerji depolamak için kullanılan bir tür akış pilidir .

Biyolojik aktivite

V2o5label.jpg

Vanadyum(V) oksit , yaklaşık 470 mg/kg LD50 ile insanlar için çok mütevazı akut toksisite sergiler . Daha yüksek bir tehlike toz inhalasyon ile olduğu LD50 14 gün maruz 4-11 mg / kg arasında değişir. Vanadat ( VO3−
4V 2 O 5'in yüksek pH'ta hidrolizi ile oluşan ), fosfat (PO 4 3− ) işleyen enzimleri engellediği görülmektedir . Bununla birlikte, eylem şekli belirsizliğini koruyor.

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar