D-Металлы VI группы

D-Металлы V группы

К d-металлам V группы относятся: ванадий (V), ниобий (Nb) и тантал (Та). Данные металлы относятся к тугоплавким, так как обладают температурами плавления большими, чем 1890 ^оС. Для подгруппы ванадия наиболее характерна степень окисления +5, но возможны степени окисления +2, +3 и +4. Несмотря на высокие восстановительные свойства (φ⁰ ~ –1,1 В), их активность проявляется только при высокой температуре, когда разрушается защитная оксидная пленка.

Ванадий в основном применяется в качестве добавки к стали. При содержании ванадия всего 0,1÷0,3 % ванадия сталь обладает большой прочностью, упругостью и устойчивостью к ударным нагрузкам.

Ниобий один из компонентов жаропрочных и коррозионностойких сталей. Сварка стальных конструкций электродами с добавкой ниобия обеспечивает необычайную прочность сварных швов.

Тантал обладает исключительной химической пассивностью, но применение его ограничено из-за высокой стоимости. Его применяют для изготовления медицинских инструментов, а также для скрепления костной ткани, так как он не отторгается живыми тканями организма.

К d-металлам VI группы относятся: хром (Сr), молибден (Мо) и вольфрам (W). Электронная конфигура­ция данных атомов должна иметь вид (n-1)d⁴ns² , но с учетом проскока одного электрона для Сr и Мо – (n-1)d⁵ns¹. Соответственно максимальная степень окисления данных элементов равна +6. Наиболее устойчивые степени окисления данных элементов +2, +3 и +6. Данные металлы относятся к тугоплавким, при этом вольфрам в сравнении с остальными металлами имеет самую высокую температуру плавления – 3390 ^оС.

Хром – металл, находящийся в ряду напряжений до водорода, поэтому ме­таллический хром восстанавливает водород из разбавленных растворов Н₂SО₄ и НС1. В холодной концентрированной азотной кислоте хром нерастворим и по­сле обработки ею становится пассивным.

Для хрома более устойчива при обычных условиях степень окисления +3, поэтому соединения хрома +2 являются сильными восстановителями, а +6 – сильными окислителями.

Соли двухвалентного хрома образуются при растворении металлического

хрома в соляной или разбавленной серной кислотах:

Сr + 2НС1 = СrС1₂ + Н₂.

Из соединений трехвалентного хрома отметим оксид хрома(III). Сr₂О₃ представляет собой тугоплавкое вещество зеленого цвета. Применяется в качестве абразивного материала.

Пример окислительных свойств шестивалентного хрома:

_{+6 +4 +3 +6}

К₂Сr₂О₇ + 3К₂SО₃ + 4Н₂SО₄ = Сr₂(SО₄)₃ + 4К₂SО₄ + 4Н₂О.

На примере хрома (таблица 19.1) приведем анализ влияния степени окисления кислообразующего элемента на характер оксида. Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют, что в низшей степени окисления хром проявляет основные свойства, в высшей – кислотные, а в промежуточной – амфотерные. То есть с повышением степени окисления хрома основные свойства ослабевают, а кислотные усиливаются, проходя через амфотерные.

Таблица 19.1 – Основные классы соединений хрома

Хром – важнейший компонент легированных сталей. Он придает им повышенную твердость и коррозионную стойкость. Нержавеющие и окалиностойкие стали содержат более 12 % хрома. Включение молибдена в нержавеющие стали увеличивает их жаропрочность и свариваемость.

Вольфрам – тяжелый металл с плотностью 19,3 г∕см³. На воздухе окисляется только при температуре красного каления. Вольфрам можно сваривать и вытягивать в тонкие нити. Преимущественно используется для