Transcript + H 2 O

Slide 1

d – PRVKY
Skupina V. B


Slide 2

Skupina V. B
Vanad, Niob, Tantal
konfigurace V 4 s2 3 d3

Prvek

I

r 5+ (pm)

b. t. (K)



V

651

56

2190

6,11

Nb

654

70

2770

8,57

Ta

675

73

3270

16,60

4 M + 5 O2  2 M2O5 ; VN


Slide 3

Skupina V. B
V – 0,02 % 60 minerálů
K(UO2)VO4 karnotit
Pb5(VO4)Cl vanadinit
.

NH4Cl

Pb5(VO4)Cl + NaCl  NaVO3  NH4VO3  V2O5

V2O5 + 5 Ca  5 CaO + 2 V
.

elektrolýza

NaCl – LiCl – VCl2

Nb ; Ta – 10 – 4 , 10 – 5 %
[V(CO)6]– [V(CO)6] [V(bpy)3]+ [V(CN)6]4– [V(NH3)6]3+ K2[VCl6] VOCl3
–I
0
+I
+ II
+ III
+ IV
+V


Slide 4

Vanad
+V
Fe3+
+ IV
SO2
+ III
Cr2+
+ II
VO3–  VOCl2  VCl3  VCl2
1,0 V

kovalentní

0,3 V

modrá

zelená

– 0,2 V

fialová

iontové

VCl4

hnědá kapalina
O

CH3

Koordinace vanadylu:
struktura [VO(acac)2]

C

CH3
O

O

CH

C

CH

V
C

O

O

CH3

V2O5  VO3–  NH4V3O8  V10O286–
(VO, V2O3 , VO2 – nestechiometrické)
VC, V4C3

C
CH3


Slide 5

Vanadičnany, vanadyly
pH 12

pH 10

pH 9

[VO4]3–  [VO3 · OH]2–  [V2O6 · OH]3–  [V3O9]3– 
pH 7

pH 6,5

pH 2,2

pH < 1

 [V5O14]3–  V2O5 · nH2O  [V10O28]6–  [VO2]+

Struktura aniontu V10O286–
tvořený 10 oktaedry VO6
(2 jsou zakryty)


Slide 6

Vanadičnany

V2O5

V10O246– ?

V2O74–
H2V10O284 –
V4O124– ?

HV10O285–

V3O93– ?

VO43–

VO2+
HVO42–
H2VO4–

pH

H3VO4 ?
V(OH)4 ?


Slide 7

Vanadičnany
V alkalickém roztoku:
[VO4] 3– + H+  [HVO4] 2–
2 [HVO4] 2–  [V2O7] 4– + H2O
[HVO4] 2– + H+  [H2VO4] –
3 [H2VO4] –  [V2O9] 3– + 3 H2O
4 [H2VO4] –  [V4O12] 4– + 4 H2O
.

V kyselém roztoku:
.

10 [V3O9] 3– + 15 H+
[H2VO4] – + H+
[HV10O28] 5– + H+
H3VO4 + H+
[H2V10O28] 4– + H+







3 [HV10O28] 5– + 6 H2O
H3VO4
[H2V10O28] 4–
VO2+ + 2 H2O
10 VO2+ + 8 H2O


Slide 8

Niob, Tantal

X
M (Nb, Ta)

Komplexní částice [M6Cl12] n+


Slide 9

d – PRVKY
Skupina VI. B


Slide 10

Skupina VI. B
Chrom, Molybden, Wolfram
konfigurace Cr 4 s1 3 d5

Prvek

I

r 4+

r (pm)



b. t. (K)

Cr

653

55

127

7,14

2180

Mo

692

68

139

10,80

2840

W

770

68

139

19,30

3680


Slide 11

Chrom
Cr – kov – chemicky odolný
.
.

FeO · Cr2O3 chromit, PbCrO4 krokoit

výroba:
FeO · Cr2O3 + 4 C  Fe + 2 Cr + 4 CO
ferochrom
čistý
Na2Cr2O7 + C  Cr2O3 + Na2CO3 + CO
.

Cr2O3 + 2 Al  Al2O3 + 2 Cr


Slide 12

Chrom
chemie
.

3d5 4s1 ;
Na2[Cr(CO)5] ; [Cr(CO)6]

CH3
C

oxidační čísla II; III; VI

O
C

.

Cr(II) CrSO4 · 5 H2O --- CuSO4 · 5 H2O
.

CH3
O

O

Cr
Cr

H2O

oxidace na vzduchu
4 Cr2+ + O2 + 4 H+  4 Cr3+ + 2 H2O
Cr3+ + H•  4 Cr2+ + H+
( Zn + 2 H+  Zn2+ + 2 H• )

Cr 3+ Cr2O3 – chromová zeleň

O

Cr
Cr

O

O

C
O
CH3

O
C
CH3

octan chromnatý

CrX3 · 6 H2O zelená ; [Cr(H2O)6]Cl3 fialová
KCr(SO4)2 · 12 H2O ; oktaedrické okolí
.
.

Cr(IV) CrO2 – feromagnetický (záznamová média)

OH2


Slide 13

Chrom – oxidační čísla
Cr(VI)
.

CrF6 ; CrO3
CrO42– ; Cr2O72–

2 CrO42– + 2 H+  Cr2O72– + H2O
Cr2O72– + 2 OH–  2 CrO42– + H2O
2–

Cr

O

Cr
struktura dichromanu


Slide 14

Cr(VI), Chromany
oxidační vlastnosti – chromsírová směs
.

Cr2O72– + 6 Fe2+ + 14 H+  2 Cr 3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O
Cr2O72– + 6 I– + 14 H+  2 Cr 3+ + 2 I2 + 7 H2O
K2Cr2O7 + 3 H2S + 4 H2SO4 
 3 S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O

Peroxokomplexy
.


+  CrO(O ) + H O
HCrO
+
H
O
+
H
4
2 2
2 2
2
.

H2CrO8 – červenohnědý (OH–)


Slide 15

Spektrální a magnetické vlastnosti
některých typických chromitých komplexů
Komplex

Barva



1

2

3

10 Dq

B

cm–1

cm–1

cm–1

cm–1

cm–1

37 800

17 400

725

3,84

K[Cr(H2O)6](SO4)2  6 H2O

fialová

17 400

24 500

K3[Cr(C2O4)3]  3 H2O

červenofialová

17 500

23 900

17 500

620

3,84

K3[Cr(NCS)6]  4 H2O

purpurová

17 800

23 800

17 800

570

3,77

[Cr(NH3)6]Br3

žlutá

21 550

28 500

21 550

650

3,77

[Cr(en)3]I3  H2O

žlutá

21 600

28 500

21 600

650

3,84

K3[Cr(CN)6]

žlutá

26 700

32 200

26 700

530

3,87


Slide 16

Spektrální a magnetické vlastnosti
některých typických chromitých komplexů
OH
Cr(H2O)4]4+ + 2 H2O

[(H2O)4Cr
OH

– H+

[Cr(H2O)6]3+

[Cr(H2O)5OH]2+
OH

+ H+

[(H2O)5Cr

pK ~ 4

[ (NH3)5 – OH – Cr(NH3)5 ]5+
červený

OH –
H+

Cr(H2O)5]5+ + H2O

[ (NH3)5 – O – Cr(NH3)5 ]4+
modrý


Slide 17

Komplexy chromu

Cr

Cr

Cr

4–

Cr

Cr

Cr


Slide 18

Typy vazeb v komplexech chromu
(a) -vazba (d – d)

(b) -vazba (d – d)

(c) -vazba (d – d)

(d) -vazba (d – d)


Slide 19

Molybden, Wolfram
Mo, W – litosféra 10 – 4 %
.

MoS2 molybdenit, (Fe, Mn)WO4 wolframit
PbMoO4 wulferit, CaWO4 – scheelit
MoS2 + 7/2 O2  MoO3 + 2 SO2
.

2 FeWO4 + 2 Na2CO3 + ½ O2  2 Na2WO4 + Fe2O3 + 2 CO2
Na2WO4 + 2 HCl  WO3 + H2O + 2 NaCl
WO3 + 3 H2  W + 3 H2O

Použití: katalýza – Mo, ocel, žárovky
.

oxidační čísla

II; III; VI


Slide 20

Sloučeniny molybdenu a wolframu
Oxidy – MO3  MoO3 · 2H2O; bílý
.

WO3 – žlutý

Wolframany, stálé – jen velmi slabé oxidační vlastnosti
MoO2 – redukcí H2 , NH3
.

.
.

Sulfidy – afinita k síře, biogenní prvek

Halogenidy – velké množství,
.

oxidační čísla III; IV; VI,
dále můstkové W6Cl12

MoF6 , WF6 – velice reaktivní
WCl6 – stálejší ; hydrolýza H2O


Slide 21

Halogenidy molybdenu a wolframu

] 4+

Klastr [M6X8

M II

X–


Slide 22

Sloučeniny molybdenu a wolframu
Nestechiometrické sloučeniny
oxidy – MoO2,0(OH)  MoO2,5(OH)0,5
.

.

modré
Působení redukčních činidel na H+ roztok MoO42–

„wolframové bronzy“
n ~ 0,9 zlatožluté
n ~ 0,3 modrá
chemicky inertní ; K0,26 Mo1,0O3 polovodič
Redukce WO42–
NanWO3
.


Slide 23

Molybdenany a wolframamy
isopolykyseliny – polyanionty MoO6 ; WO6
Mo7O246 – ; HW6O215 –

.

6 MoO42–
7 MoO42–
8 MoO42–
36 MoO42–
[MoO4

[WO4

]2–

+
+
+
+

10 H+
8 H+
12 H+
64 H+






pH 6

 [Mo7O24

pH 6–7
2–
] 

[HW6O21

]6–

Mo6O192–
Mo7O246–
Mo8O264–
Mo36O1128–

pH 2

 [Mo8O26

pH 3,3
5–
] 

+
+
+
+

]4–

[H3W6O21

isopolykyseliny

5 H2O
4 H2O
6 H2 O
32 H2O
pH < 1

 MoO3 · 2H2O

pH < 1
3–
] 

WO3 · 2H2O


Slide 24

Molybdenany – příklady
[Mo2O72– ]n


Slide 25

Molybdenany – příklady
[Mo8O26]4–

[Mo7O24]6–


Slide 26

Wolframamy
[WO4]2–
pH ~ 6

[HW6O21]5–

dny / týdny

parawolframan (A)

parawolframan
(B nebo Z)

pH ~ 4

[HW6O203–]n
pseudo- metawolframan
pH ~ 1

 WO3 · 2H2O

[H6W12O42]10–

týdny / měsíce

[H6W12O40]6–
metawolframan

Reakční schema kondenzace
parawolframanových iontů
ve vodných roztocích


Slide 27

Wolframamy – příklad
H2W12O4210–


Slide 28

Sloučeniny molybdenu a wolframu
heteropolykyseliny
.

– okyselením v přítomnosti
PO43– , SiO42– , BO43–

.
.

Na3[PMo12O40]

dodekamolybdáto
fosforečnan trisodný

PO43– + (NH4)2MoO4  (NH4)3[PO4Mo12O36]