stringtranslate.com

Группа 5 элемент

Группа 5 — это группа элементов в периодической таблице . Группа 5 содержит ванадий (V), ниобий (Nb), тантал (Ta) и дубний (Db). [1] Эта группа лежит в d-блоке периодической таблицы. Эту группу иногда называют группой ванадия или семейством ванадия по имени ее самого легкого члена; однако сама группа не получила тривиального названия , поскольку принадлежит к более широкой группе переходных металлов .

Как это типично для ранних переходных металлов, ниобий и тантал имеют только групповую степень окисления +5 в качестве основной, и являются довольно электроположительными (легко отдавать электроны) и имеют менее богатую координационную химию (химию металлических ионов, связанных с молекулами). Из-за эффектов лантаноидного сжатия , уменьшения ионных радиусов в лантаноидах , они очень похожи по свойствам. Ванадий несколько отличается из-за своего меньшего размера: он также имеет хорошо определенные состояния +2, +3 и +4 (хотя +5 более стабилен).

Более легкие три элемента группы 5 встречаются в природе и обладают схожими свойствами; все три являются твердыми тугоплавкими металлами при стандартных условиях. Четвертый элемент, дубний , был синтезирован в лабораториях, но не был обнаружен в природе, при этом период полураспада самого стабильного изотопа, дубния-268, составляет всего 16 часов, а другие изотопы еще более радиоактивны .

История

Андрес Мануэль дель Рио, первооткрыватель ванадия

Группа 5 — это новое название ИЮПАК для этой группы; старое название было группой VB в старой системе США (CAS) или группой VA в европейской системе (старая ИЮПАК). Группу 5 не следует путать с группой со старыми перекрестными названиями групп VA (система США, CAS) или VB (европейская система, старая ИЮПАК); эта группа теперь называется пниктогенами или группой 15. [2]

Ванадий

Ванадий был открыт в 1801 году испанским минералогом Андресом Мануэлем дель Рио . Дель Рио извлек элемент из образца мексиканской «коричневой свинцовой» руды, позже названной ванадинитом . Он обнаружил, что его соли демонстрируют широкий спектр цветов, и в результате он назвал элемент панхромом (греч. παγχρώμιο «все цвета»). Позже Дель Рио переименовал элемент в эритроний (греч. ερυθρός «красный»), потому что большинство солей становились красными при нагревании. В 1805 году французский химик Ипполит Виктор Колле-Дескотиль , поддержанный другом дель Рио бароном Александром фон Гумбольдтом , ошибочно заявил, что новый элемент дель Рио был неочищенным образцом хрома . Дель Рио принял заявление Колле-Дескотилса и отказался от своих претензий. [3]

В 1831 году шведский химик Нильс Габриэль Сефстрём заново открыл элемент в новом оксиде, который он обнаружил во время работы с железными рудами . Позже в том же году Фридрих Вёлер подтвердил раннюю работу дель Рио. [4] Сефстрём выбрал название, начинающееся с V, которое ещё не было присвоено ни одному элементу. Он назвал элемент ванадием в честь древнескандинавского Vanadís (другое имя скандинавской богини ванов Фрейи , чьи атрибуты включают красоту и плодородие), из-за множества красиво окрашенных химических соединений, которые он производит. [4] В 1831 году геолог Джордж Уильям Фезерстонхау предложил переименовать ванадий в честь дель Рио, но это предложение не было принято. [5]

Ниобий и тантал

Чарльз Хэтчетт, первооткрыватель ниобия

Ниобий был идентифицирован английским химиком Чарльзом Хэтчеттом в 1801 году. [6] [7] [8] Он обнаружил новый элемент в образце минерала, который был отправлен в Англию из Коннектикута , США, в 1734 году Джоном Уинтропом, членом Королевского общества (внуком Джона Уинтропа Младшего ), и назвал минерал колумбитом и новый элемент колумбием в честь Колумбии , [9] поэтического названия Соединенных Штатов. [10] [11] [12] Однако после 15-й конференции Союза химии в Амстердаме в 1949 году для элемента 41 было выбрано название ниобий. [ 13] Колумбий , открытый Хэтчеттом, вероятно, был смесью нового элемента с танталом, который был впервые открыт в 1802 году Андерсом Густавом Экебергом . [10]

Андерс Густав Экеберг, первооткрыватель тантала

Впоследствии возникла значительная путаница [14] по поводу разницы между колумбием (ниобием) и близкородственным ему танталом. В 1809 году английский химик Уильям Хайд Волластон сравнил оксиды, полученные как из колумбия — колумбита, с плотностью 5,918 г/см 3 , так и из тантала — танталита , с плотностью более 8 г/см 3 , и пришел к выводу, что два оксида, несмотря на значительную разницу в плотности, идентичны; поэтому он сохранил название тантал. [14] Этот вывод был оспорен в 1846 году немецким химиком Генрихом Розе , который утверждал, что в образце танталита было два разных элемента, и назвал их в честь детей Тантала : ниобий (от Ниобы ) и пелопий (от Пелопса ). [15] [16] Эта путаница возникла из-за минимальных наблюдаемых различий между танталом и ниобием. Заявленные новые элементы пелопий , ильмений и дианий [17] на самом деле были идентичны ниобию или смесям ниобия и тантала. [18] Чистый тантал не производился до 1903 года. [19]

Дубний

Последний элемент группы, дубний , не встречается в природе и поэтому должен быть синтезирован в лаборатории. Первое зарегистрированное обнаружение было сделано группой из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ), которая в 1968 году произвела новый элемент, бомбардируя мишень из америция -243 пучком ионов неона -22, и сообщила о 9,4 МэВ (с периодом полураспада 0,1–3 секунды) и 9,7 МэВ ( t 1/2  > 0,05 с) альфа-активности, за которой последовала альфа-активность, аналогичная активности 256 103 или 257 103. На основе предыдущих теоретических предсказаний две линии активности были отнесены к 261 105 и 260 105 соответственно. [20]

После наблюдения за альфа-распадами элемента 105, исследователи поставили себе целью наблюдать спонтанное деление (СД) элемента и изучать полученные фрагменты деления. В феврале 1970 года они опубликовали статью, в которой сообщили о нескольких примерах двух таких видов активности с периодами полураспада 14 мс и2,2 ± 0,5 с . Они приписали первую активность 242mf Am [a] , а вторую активность изотопу элемента 105. Они предположили, что маловероятно, что эта активность могла возникнуть в результате реакции переноса вместо элемента 105, поскольку отношение выхода для этой реакции было значительно ниже, чем у реакции переноса, производящей 242mf Am, в соответствии с теоретическими предсказаниями. Чтобы установить, что эта активность не была результатом реакции ( 22 Ne, x n), исследователи бомбардировали мишень 243 Am ионами 18 O; реакции, производящие 256 103 и 257 103, показали очень низкую активность SF (соответствующую установленным данным), а реакция, производящая более тяжелые 258 103 и 259 103, вообще не дала никакой активности SF, в соответствии с теоретическими данными. Исследователи пришли к выводу, что наблюдаемая активность произошла от SF элемента 105. [20]

Затем ОИЯИ предприняло попытку эксперимента по созданию элемента 105, опубликованного в отчете в мае 1970 года. Они утверждали, что синтезировали больше ядер элемента 105 и что эксперимент подтвердил их предыдущую работу. Согласно статье, изотоп, полученный ОИЯИ, вероятно, был 261 105 или, возможно, 260 105. [20] Этот отчет включал начальное химическое исследование: версия метода газовой хроматографии с термическим градиентом была применена для демонстрации того, что хлорид того, что образовалось из активности SF, почти соответствовал активности пентахлорида ниобия , а не тетрахлорида гафния . Группа идентифицировала 2,2-секундную активность SF в летучем хлориде, отображающую свойства экатантала, и сделала вывод, что источником активности SF должен был быть элемент 105. [20]

В июне 1970 года ОИЯИ внес улучшения в свой первый эксперимент, используя более чистую мишень и уменьшив интенсивность реакций переноса, установив коллиматор перед улавливателем. На этот раз им удалось обнаружить альфа-активность 9,1 МэВ с дочерними изотопами, идентифицируемыми как 256 103 или 257 103, что подразумевает, что исходный изотоп был либо 260 105, либо 261 105. [20]

Датский физик-атомщик Нильс Бор и немецкий химик-атомщик Отто Ган , оба предложены в качестве возможных тезок элемента 105

Разгорелся спор о том , кто открыл элемент, и каждая группа предложила свое собственное название: группа из Дубны назвала элемент нильсборием в честь Нильса Бора , в то время как группа из Беркли назвала его ганием в честь Отто Гана . [21] В конце концов совместная рабочая группа ИЮПАК и ИЮПАП , рабочая группа по трансфермию, решила, что честь за открытие следует разделить. После различных попыток компромиссов, когда элемент 105 назывался курчатовием , джолиотием и ганием , в 1997 году ИЮПАК официально назвал элемент дубнием в честь Дубны, [22] [19] а нильсборий в конечном итоге упростили до бория и использовали для элемента 107. [ 23] [24]

Химические свойства

Как и другие группы, члены этого семейства демонстрируют закономерности в своей электронной конфигурации , особенно на самых внешних оболочках. (Ожидаемая конфигурация 4d 3 5s 2 для ниобия представляет собой очень низколежащее возбужденное состояние при энергии около 0,14 эВ.) [25]

Большая часть химии наблюдалась только для первых трех членов группы (химия дубния не очень хорошо изучена, но то, что известно, по-видимому, соответствует ожиданиям для более тяжелого конгенера тантала). Все элементы группы являются реактивными металлами с высокими температурами плавления (1910 °C, 2477 °C, 3017 °C). Реакционная способность не всегда очевидна из-за быстрого образования стабильного оксидного слоя, который предотвращает дальнейшие реакции, аналогично тенденциям в группе 3 или группе 4. Металлы образуют различные оксиды: ванадий образует оксид ванадия (II) , оксид ванадия (III) , оксид ванадия (IV) и оксид ванадия (V) , ниобий образует оксид ниобия (II) , оксид ниобия (IV) и оксид ниобия (V) , но из оксидов тантала охарактеризован только оксид тантала (V) . Оксиды металлов (V) обычно нереактивны и действуют как кислоты, а не основания, но низшие оксиды менее стабильны. Однако они обладают некоторыми необычными для оксидов свойствами, такими как высокая электропроводность. [26]

Все три элемента образуют различные неорганические соединения , как правило, в степени окисления +5. Известны также более низкие степени окисления, но у всех элементов, кроме ванадия, [27] они менее стабильны, и их стабильность снижается с увеличением атомной массы. [28]

Соединения

Оксиды

Ванадий образует оксиды в степенях окисления +2, +3, +4 и +5 , образуя оксид ванадия(II) (VO), оксид ванадия(III) ( V2O3 ) , оксид ванадия(IV) (VO2 ) и оксид ванадия(V) ( V2O5 ) . Оксид ванадия(V) или пентоксид ванадия является наиболее распространенным, являясь предшественником большинства сплавов и соединений ванадия, а также широко используемым промышленным катализатором. [29]

Ниобий образует оксиды в степенях окисления +5 ( Nb2O5 ) , [ 30] +4 ( NbO2 ) и более редкой степени окисления +2 ( NbO ). [31] Наиболее распространенным является пентоксид, также являющийся предшественником почти всех соединений и сплавов ниобия. [ 26] [32]

Пентаоксид тантала (Ta 2 O 5 ) является наиболее важным соединением с точки зрения приложений. Оксиды тантала в более низких степенях окисления многочисленны, включая множество дефектных структур , и мало изучены или плохо охарактеризованы. [31]

Оксианионы

Структура декаванадата​

В водном растворе ванадий(V) образует обширное семейство оксианионов , как установлено с помощью спектроскопии ЯМР 51 В. [33] Взаимосвязи в этом семействе описываются диаграммой преобладания , которая показывает по крайней мере 11 видов в зависимости от pH и концентрации. [34] Тетраэдрический ортованадат-ион, VO3−
4, является основным видом, присутствующим при pH 12–14. Похожий по размеру и заряду на фосфор(V), ванадий(V) также имеет параллельную с ним химию и кристаллографию. Ортованадат V O3−
4используется в кристаллографии белков [35] для изучения биохимии фосфата. [36] Кроме того, было показано, что этот анион взаимодействует с активностью некоторых специфических ферментов. [37] [38] Тетратиованадат [VS 4 ] 3− аналогичен иону ортованадата. [39]

При более низких значениях pH образуются мономер [HVO 4 ] 2− и димер [V 2 O 7 ] 4− , причем мономер преобладает при концентрации ванадия менее 10−2 М (pV > 2, где pV равно отрицательному значению логарифма общей концентрации ванадия/М). Образование иона диванадата аналогично образованию иона дихромата . По мере снижения pH происходит дальнейшее протонирование и конденсация в поливанадаты : при pH 4–6 [H 2 VO 4 ] − преобладает при pV более 4, тогда как при более высоких концентрациях образуются тримеры и тетрамеры. Между pH 2–4 преобладает декаванадат , хотя его образование из ортованадата оптимизируется при pH 4–7, что представлено этой реакцией: [40]

10 Na 3 [VO 4 ] + 24 HOAc → Na 6 [V 10 O 28 ] + 12 H 2 O + 24 NaOAc

В декаванадате каждый центр V(V) окружен шестью оксидными лигандами . [26] Ванадиевая кислота, H 3 VO 4 существует только при очень низких концентрациях, поскольку протонирование тетраэдрических видов [H 2 VO 4 ] − приводит к преимущественному образованию октаэдрических видов [VO 2 (H 2 O) 4 ] + . В сильнокислых растворах, pH < 2, [VO 2 (H 2 O) 4 ] + является преобладающим видом, в то время как оксид V 2 O 5 осаждается из раствора при высоких концентрациях. [41] Оксид формально является кислотным ангидридом ванадиевой кислоты. Структуры многих соединений ванадата были определены с помощью рентгеновской кристаллографии. [42]

Диаграмма Пурбе для ванадия в воде, которая показывает окислительно-восстановительные потенциалы между различными видами ванадия в разных степенях окисления. [43]

Ванадий(V) образует различные пероксокомплексы, особенно в активном центре ферментов бромпероксидазы , содержащих ванадий . Вид VO(O) 2 ( H2O ) 4+ стабилен в кислых растворах. В щелочных растворах известны виды с 2, 3 и 4 пероксидными группами; последний образует фиолетовые соли с формулой M3V ( O2 ) 4nH2O ( M=Li, Na и т. д.), в которых ванадий имеет 8-координированную додекаэдрическую структуру. [ 44 ] [45 ]

Ниобаты получаются путем растворения пентаоксида в основных растворах гидроксидов или путем плавления его в оксидах щелочных металлов. Примерами являются ниобат лития ( LiNbO 3 ) и ниобат лантана ( LaNbO 4 ). В ниобате лития есть тригонально искаженная перовскитоподобная структура, тогда как ниобат лантана содержит одиночный NbO3−
4ионы. [26]

Танталаты, соединения, содержащие [TaO 4 ] 3- или [TaO 3 ] -, многочисленны. Танталат лития (LiTaO 3 ) имеет структуру перовскита. Танталат лантана (LaTaO 4 ) содержит изолированный TaO.3−
4тетраэдры. [26]

Галогениды и их производные

Известно двенадцать бинарных галогенидов , соединений с формулой VX n (n=2...5). VI 4 , VCl 5 , VBr 5 и VI 5 не существуют или крайне нестабильны; единственным известным чистым галогенидным соединением V 5+ является VF 5 . [46] В сочетании с другими реагентами VCl 4 используется в качестве катализатора полимеризации диенов . Как и все бинарные галогениды, галогениды ванадия являются кислотными по Льюису , особенно галогениды V(IV) и V(V). Многие галогениды образуют октаэдрические комплексы с формулой VX n L 6− n (X = галогенид; L = другой лиганд). [47] [48]

Известно много оксигалогенидов ванадия (формула VO m X n ). [49] Наиболее изучены окситрихлорид и окситрифторид ( VOCl 3 и VOF 3 ). Подобно POCl 3 , они летучи, принимают тетраэдрические структуры в газовой фазе и являются кислотами Льюиса. [50] [ нужна страница ]

Часовое стекло на черной поверхности с небольшой частью желтых кристаллов
Очень чистый образец пентахлорида ниобия
Шаростержневая модель пентахлорида ниобия , существующего в виде димера

Ниобий образует галогениды в степенях окисления +5 и +4, а также разнообразные субстехиометрические соединения . [26] [51] Пентагалогениды ( NbX
5) имеют октаэдрические центры Nb. Пентафторид ниобия ( NbF 5 ) представляет собой белое твердое вещество с температурой плавления 79,0 °C, а пентахлорид ниобия ( NbCl 5 ) — желтое (см. изображение слева) с температурой плавления 203,4 °C. Оба гидролизуются с образованием оксидов и оксигалогенидов, таких как NbOCl 3 . Пентахлорид является универсальным реагентом, используемым для получения металлоорганических соединений, таких как дихлорид ниобоцена ( (C
5ЧАС
5)
2NbCl
2). [52] Тетрагалогениды ( NbX
4) представляют собой темноокрашенные полимеры со связями Nb-Nb; например, черный гигроскопичный тетрафторид ниобия ( NbF 4 ) [53] и темно-фиолетовый тетрахлорид ниобия ( NbCl 4 ). [54]

Анионные галогенидные соединения ниобия хорошо известны, отчасти благодаря кислотности Льюиса пентагалогенидов. Наиболее важным является [NbF 7 ] 2− , промежуточное соединение при разделении Nb и Ta из руд. [55] Этот гептафторид имеет тенденцию образовывать оксопентафторид легче, чем соединение тантала. Другие галогенидные комплексы включают октаэдрический [ NbCl 6 ] − :

Nb2Cl10 + 2Cl− → 2 [ NbCl6 ] −​​

Как и в случае с другими металлами с низкими атомными числами, известны различные восстановленные галогенидные кластерные ионы, ярким примером которых является [ Nb6Cl18 ] 4− . [ 31]

Галогениды тантала охватывают степени окисления +5, +4 и +3. Пентафторид тантала (TaF 5 ) представляет собой белое твердое вещество с температурой плавления 97,0 °C. Анион [TaF 7 ] 2- используется для его отделения от ниобия. [55] Хлорид TaCl
5, существующий в виде димера, является основным реагентом в синтезе новых соединений Ta. Он легко гидролизуется до оксихлорида . Низшие галогениды TaX
4и налоги
3, имеют связи Ta-Ta. [26] [51]

Физические свойства

Тенденции в группе 5 следуют тенденциям других ранних групп d-блока и отражают добавление заполненной f-оболочки в ядро ​​при переходе от пятого к шестому периоду. Все стабильные члены группы являются серебристо-голубыми тугоплавкими металлами , хотя примеси углерода , азота и кислорода делают их хрупкими. [28] Все они кристаллизуются в объемно-центрированной кубической структуре при комнатной температуре, [56] и ожидается, что дубний сделает то же самое. [57]

В таблице ниже приведена сводка основных физических свойств элементов группы 5. Значение, отмеченное знаком вопроса, является прогнозируемым. [58]

Ванадий

Ванадий — среднетвёрдый, пластичный , стально-голубой металл. Он электропроводен и теплоизолирует . Некоторые источники описывают ванадий как «мягкий», возможно, потому что он пластичен, ковок и нехрупок . [ 61] [62] Ванадий твёрже большинства металлов и сталей (см. Твёрдость элементов (страница данных) и железа ). Он обладает хорошей стойкостью к коррозии и устойчив к щелочам , серной и соляной кислотам . [26] Он окисляется на воздухе при температуре около 933  К (660 °C, 1220 °F), хотя слой оксидной пассивации образуется даже при комнатной температуре. [63]

ниобий

Ниобий — блестящий , серый, пластичный , парамагнитный металл в 5-й группе периодической таблицы (см. таблицу) с электронной конфигурацией на внешних оболочках , нетипичной для 5-й группы. Аналогичные нетипичные конфигурации встречаются в окрестностях рутения (44) и родия (45). [64]

Хотя считается, что от абсолютного нуля до точки плавления он имеет объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру, измерения теплового расширения с высоким разрешением вдоль трех кристаллографических осей выявляют анизотропию, которая несовместима с кубической структурой. [65]

Ниобий становится сверхпроводником при криогенных температурах. При атмосферном давлении он имеет самую высокую критическую температуру среди элементарных сверхпроводников — 9,2  К. [ 66] Ниобий имеет самую большую глубину магнитного проникновения среди всех элементов. [66] Кроме того, он является одним из трех элементарных сверхпроводников II типа , наряду с ванадием и технецием . Сверхпроводящие свойства сильно зависят от чистоты металла ниобия. [67]

В очень чистом виде он сравнительно мягкий и пластичный, но примеси делают его тверже. [68]

Металл имеет низкое сечение захвата тепловых нейтронов ; [69] поэтому он используется в ядерной промышленности, где требуются прозрачные для нейтронов структуры. [70]

Тантал

Тантал — тёмный (серо-голубой), [71] плотный, пластичный, очень твёрдый, легко поддающийся обработке и обладающий высокой проводимостью тепла и электричества. Металл славится своей стойкостью к коррозии под воздействием кислот ; фактически, при температурах ниже 150 ° C тантал почти полностью невосприимчив к воздействию обычно агрессивной царской водки . Его можно растворить плавиковой кислотой или кислотными растворами, содержащими ион фтора и триоксид серы , а также раствором гидроксида калия . Высокая температура плавления тантала — 3017 °C (температура кипения 5458 °C) — среди элементов уступает только вольфраму , [72] рению [73] , осмию [74] и углероду . [75]

Тантал существует в двух кристаллических фазах: альфа и бета. Альфа-фаза относительно пластична и мягкая; она имеет объемно-центрированную кубическую структуру ( пространственная группа Im3m , постоянная решетки a = 0,33058 нм), твердость по Кнупу 200–400 HN и электрическое сопротивление 15–60 мкОм⋅см. Бета-фаза твердая и хрупкая; ее кристаллическая симметрия тетрагональная ( пространственная группа P42/mnm , a = 1,0194 нм, c = 0,5313 нм), твердость по Кнупу составляет 1000–1300 HN, а электрическое сопротивление относительно высокое — 170–210 мкОм⋅см. Бета-фаза метастабильна и переходит в альфа-фазу при нагревании до 750–775 °C. Основная масса тантала почти полностью состоит из альфа-фазы, а бета-фаза обычно существует в виде тонких пленок [76], полученных методом магнетронного распыления , химического осаждения из паровой фазы или электрохимического осаждения из эвтектического расплавленного солевого раствора. [77]

Дубний

Релятивистское (сплошная линия) и нерелятивистское (пунктирная линия) радиальное распределение валентных электронов 7s в дубнии.

Прямой релятивистский эффект заключается в том, что по мере увеличения атомных номеров элементов самые внутренние электроны начинают вращаться быстрее вокруг ядра в результате увеличения электромагнитного притяжения между электроном и ядром. Аналогичные эффекты были обнаружены для самых внешних s- орбиталей (и p 1/2 -орбиталей, хотя в дубнии они не заняты): например, 7s-орбиталь сокращается на 25% и стабилизируется на 2,6  эВ . [58]

Более косвенный эффект заключается в том, что сжатые s и p 1/2 орбитали более эффективно экранируют заряд ядра, оставляя меньше для внешних d и f электронов, которые, следовательно, перемещаются по более крупным орбиталям. Дубний сильно подвержен этому: в отличие от предыдущих членов группы 5, его 7s электроны немного сложнее извлечь, чем его 6d электроны. [58]

Релятивистская стабилизация n s-орбиталей, дестабилизация ( n -1)d -орбиталей и их спин-орбитальное расщепление для элементов 5-й группы.

Другим эффектом является спин-орбитальное взаимодействие , в частности спин-орбитальное расщепление, которое разделяет 6d подоболочку — азимутальное квантовое число ℓ оболочки ad равно 2 — на две подоболочки, при этом четыре из десяти орбиталей имеют свои ℓ пониженными до 3/2 и шесть повышенными до 5/2. Все десять энергетических уровней повышены; четыре из них ниже, чем остальные шесть. (Три 6d-электрона обычно занимают самые низкие энергетические уровни, 6d 3/2 .) [58]

Один ионизированный атом дубния (Db + ) должен потерять 6d электрон по сравнению с нейтральным атомом; дважды (Db 2+ ) или трижды (Db 3+ ) ионизированные атомы дубния должны устранить 7s электроны, в отличие от его более легких гомологов. Несмотря на изменения, дубний по-прежнему, как ожидается, имеет пять валентных электронов; не было показано, что уровни энергии 7p влияют на дубний и его свойства. Поскольку 6d орбитали дубния более дестабилизированы, чем 5d орбитали тантала, и ожидается, что Db 3+ будет иметь два 6d, а не 7s электрона, полученное состояние окисления +3, как ожидается, будет нестабильным и даже более редким, чем у тантала. Потенциал ионизации дубния в его максимальной степени окисления +5 должен быть немного ниже, чем у тантала, а ионный радиус дубния должен увеличиться по сравнению с танталом; это оказывает существенное влияние на химию дубния. [58]

Атомы дубния в твердом состоянии должны располагаться в объемно-центрированной кубической конфигурации, как и предыдущие элементы 5-й группы. [57] Прогнозируемая плотность дубния составляет 21,6 г/см 3 . [59]

Происшествие

В земной коре содержится 160 частей на миллион ванадия, что делает его 19-м по распространенности элементом. Почва содержит в среднем 100 частей на миллион ванадия, а морская вода содержит 1,5 части на миллиард ванадия. Типичный человек содержит 285 частей на миллиард ванадия. Известно более 60 ванадиевых руд, включая ванадинит , патронит и карнотит . [19] В земной коре содержится 20 частей на миллион ниобия, что делает его 33-м по распространенности элементом. Почва содержит в среднем 24 части на миллион ниобия, а морская вода содержит 900 частей на квадриллион ниобия. Типичный человек содержит 21 часть на миллиард ниобия. Ниобий содержится в минералах колумбит и пирохлор . [19] В земной коре содержится 2 части на миллион тантала, что делает его 51-м наиболее распространенным элементом там. Почва содержит в среднем от 1 до 2 частей на миллиард тантала, а морская вода содержит 2 части на триллион тантала. Типичный человек содержит 2,9 частей на миллиард тантала. Тантал содержится в минералах танталит и пирохлор. [19] Дубний не встречается в природе в земной коре, так как у него нет стабильных изотопов . [78]

Производство

Ванадий

Металлический ванадий получают многоступенчатым процессом, который начинается с обжига измельченной руды с NaCl или Na 2 CO 3 при температуре около 850 °C для получения метаванадата натрия (NaVO 3 ). Водный экстракт этого твердого вещества подкисляют для получения «красного пирога», соли поливанадата, которая восстанавливается металлическим кальцием . В качестве альтернативы для мелкосерийного производства пентоксид ванадия восстанавливается водородом или магнием . Также используются многие другие методы, во всех из которых ванадий производится как побочный продукт других процессов. [79] Очистка ванадия возможна с помощью процесса кристаллического стержня , разработанного Антоном Эдуардом ван Аркелем и Яном Хендриком де Буром в 1925 году. Он включает образование иодида металла, в данном примере иодида ванадия (III) , и последующее разложение для получения чистого металла: [80]

2 В + 3 И 2 ⇌ 2 ВІ 3
Куски феррованадия

Большая часть ванадия используется как компонент стального сплава, называемого феррованадием . Феррованадий производится напрямую путем восстановления смеси оксида ванадия, оксидов железа и железа в электрической печи. Ванадий попадает в чугун, полученный из ванадийсодержащего магнетита. В зависимости от используемой руды шлак содержит до 25% ванадия. [79]

Ежегодно добывается около 70000 тонн ванадиевой руды, из которых 25000 тонн ванадиевой руды добывается в России, 24000 в Южной Африке , 19000 в Китае и 1000 в Казахстане . Ежегодно производится 7000 тонн металлического ванадия. Невозможно получить ванадий путем нагревания его руды с углеродом. Вместо этого ванадий получают путем нагревания оксида ванадия с кальцием в сосуде под давлением . Очень высокочистый ванадий получают в результате реакции трихлорида ванадия с магнием. [19]

Ниобий и тантал

После отделения от других минералов получают смешанные оксиды тантала Ta 2 O 5 и ниобия Nb 2 O 5. Для получения ниобия первым этапом обработки является реакция оксидов с плавиковой кислотой : [55]

Ta 2 O 5 + 14 HF → 2 H 2 [TaF 7 ] + 5 H 2 O
Nb2O5 + 10HF → 2H2 [ NbOF5 ] + 3H2O​

Первое промышленное разделение, разработанное швейцарским химиком де Мариньяком , использует различную растворимость сложных фторидов ниобия и тантала , моногидрата оксипентафторниобата дикалия ( K 2 [NbOF 5 ]·H 2 O ) и гептафторотанталата дикалия ( K 2 [TaF 7 ] ) в воде. Более новые процессы используют жидкостную экстракцию фторидов из водного раствора органическими растворителями , такими как циклогексанон . [55] Сложные фториды ниобия и тантала извлекаются отдельно из органического растворителя водой и либо осаждаются путем добавления фторида калия для получения комплекса фторида калия, либо осаждаются аммиаком в виде пентоксида: [26]

H2 [NbOF5 ] + 2KF → K2 [ NbOF5 ] ↓ + 2HF

С последующим:

2H2 [ NbOF5 ] + 10NH4OH → Nb2O5 ↓ + 10NH4F + 7H2O​​

Для восстановления до металлического ниобия используется несколько методов . Электролиз расплавленной смеси K 2 [ NbOF 5 ] и хлорида натрия является одним из них ; другой - восстановление фторида натрием . С помощью этого метода можно получить относительно высокочистый ниобий. В крупномасштабном производстве Nb 2 O 5 восстанавливается водородом или углеродом. [26] В алюмотермической реакции смесь оксида железа и оксида ниобия реагирует с алюминием :

3Nb2O5 + Fe2O3 + 12Al → 6Nb + 2Fe + 6Al2O3​

Для усиления реакции добавляют небольшое количество окислителей, таких как нитрат натрия . В результате получаются оксид алюминия и феррониобий , сплав железа и ниобия, используемый в производстве стали. [83] [84] Феррониобий содержит от 60 до 70% ниобия. [85] Без оксида железа для получения ниобия используется алюминотермический процесс. Для достижения степени сверхпроводимости сплавов необходима дополнительная очистка. Электронно-лучевая плавка в вакууме — метод, используемый двумя основными дистрибьюторами ниобия. [51] [86]

По состоянию на 2013 год CBMM из Бразилии контролировала 85 процентов мирового производства ниобия. [87] Геологическая служба США оценивает, что производство увеличилось с 38 700 тонн в 2005 году до 44 500  тонн в 2006 году. [88] [89] Мировые ресурсы оцениваются в 4,4 миллиона тонн. [89] В течение десятилетнего периода с 1995 по 2005 год производство более чем удвоилось, начавшись с 17 800 тонн в 1995 году. [90] В период с 2009 по 2011 год производство было стабильным на уровне 63 000  тонн в год, [91] с небольшим снижением в 2012 году до всего лишь 50 000  тонн в год. [92]

 Ежегодно добывается 70 000 тонн танталовой руды. Бразилия производит 90% танталовой руды, Канада, Австралия, Китай и Руанда также производят этот элемент. Спрос на тантал составляет около 1 200  тонн в год. [19]

Дубний и далее

Дубний производится синтетически путем бомбардировки актинидов более легкими элементами. [19] На сегодняшний день не было проведено ни одного эксперимента в суперколлайдере по синтезу следующего члена группы, ни унпенсептия (Ups), ни унпентенния (Upe). Поскольку унпенсептий и унпентенний являются элементами позднего периода 8 , маловероятно, что эти элементы будут синтезированы в ближайшем будущем; текущие попытки были сделаны только для элементов до атомного номера 127. [93]

Приложения

Ниобий часто является второстепенным компонентом в нержавеющей стали.

Основное применение ванадия — сплавы, такие как ванадиевая сталь . Сплавы ванадия используются в пружинах , инструментах , реактивных двигателях , броневых покрытиях и ядерных реакторах . Оксид ванадия придает керамике золотистый цвет, а другие соединения ванадия используются в качестве катализаторов для производства полимеров . [19]

Небольшие количества ниобия добавляются в нержавеющую сталь для улучшения ее качества. Сплавы ниобия также используются в ракетных соплах из-за высокой коррозионной стойкости ниобия. [19]

Тантал имеет четыре основных типа применения. Тантал добавляют в объекты, подвергающиеся воздействию высоких температур, в электронные устройства , в хирургические имплантаты и для обработки едких веществ. [19]

Дубний не имеет применения из-за сложности его синтеза и очень короткого периода полураспада даже самых долгоживущих его изотопов. [94]

Биологические явления

Из элементов 5-й группы только ванадий, как было установлено, играет роль в биологической химии живых систем, но даже он играет весьма ограниченную роль в биологии и более важен в океанической среде, чем на суше.

Оболочники, такие как этот оболочник колокольчик, содержат ванадий в форме ванабинов .

Ванадий, необходимый для асцидий и оболочников в виде ванабинов , был известен в клетках крови асцидий (морских асцидий) с 1911 года, [95] [96] в концентрациях ванадия в их крови, более чем в 100 раз превышающих концентрацию ванадия в морской воде вокруг них. Несколько видов макрогрибов накапливают ванадий (до 500 мг/кг в сухом весе). [97] Ванадий-зависимая бромпероксидаза генерирует органобромные соединения в ряде видов морских водорослей . [98]

Известно также, что крысам и курам ванадий требуется в очень малых количествах, а его дефицит приводит к снижению роста и ухудшению репродуктивной функции . [99] Ванадий является относительно спорной пищевой добавкой , в первую очередь для повышения чувствительности к инсулину [100] и бодибилдинга . Ванадилсульфат может улучшить контроль глюкозы у людей с диабетом 2 типа . [101] Кроме того, декаванадат и оксованадаты являются видами, которые потенциально обладают многими биологическими активностями и которые успешно использовались в качестве инструментов для понимания нескольких биохимических процессов. [102]

Токсичность и меры предосторожности

Чистый ванадий не токсичен. Однако пентоксид ванадия вызывает сильное раздражение глаз, носа и горла. [19] Сообщается, что четырехвалентный VOSO 4 по крайней мере в 5 раз токсичнее трехвалентного V 2 O 3 . [103] Управление по охране труда и промышленной гигиене установило предел воздействия 0,05 мг/м 3 для пыли пентоксида ванадия и 0,1 мг/м 3 для паров пентоксида ванадия в воздухе рабочего места при 8-часовом рабочем дне и 40-часовой рабочей неделе. [104] Национальный институт охраны труда и промышленной гигиене рекомендовал считать 35 мг/м 3 ванадия немедленно опасными для жизни и здоровья, то есть способными вызвать постоянные проблемы со здоровьем или смерть. [104] Соединения ванадия плохо всасываются через желудочно-кишечный тракт. Вдыхание ванадия и его соединений приводит в первую очередь к неблагоприятным последствиям для дыхательной системы. [105] [106] [107] Однако количественные данные недостаточны для получения субхронической или хронической ингаляционной референтной дозы. Сообщалось о других эффектах после перорального или ингаляционного воздействия на параметры крови, [108] [109] печень, [110] неврологическое развитие, [111] и другие органы [112] у крыс.

Существует мало доказательств того, что ванадий или его соединения являются репродуктивными токсинами или тератогенами . Сообщалось, что пентаоксид ванадия является канцерогенным для самцов крыс и самцов и самок мышей при вдыхании в исследовании NTP, [106] хотя интерпретация результатов недавно была оспорена. [113] Канцерогенность ванадия не была определена Агентством по охране окружающей среды США . [114] Следы ванадия в дизельном топливе являются основным топливным компонентом при высокотемпературной коррозии . Во время сгорания ванадий окисляется и реагирует с натрием и серой, давая соединения ванадия с температурой плавления до 530 °C, которые воздействуют на пассивирующий слой на стали и делают ее восприимчивой к коррозии. Твердые соединения ванадия также истирают компоненты двигателя. [115] [116]

Ниобий не имеет известной биологической роли. В то время как ниобиевая пыль является раздражителем глаз и кожи [19] и потенциально пожароопасна, элементарный ниобий в больших масштабах физиологически инертен (и, следовательно, гипоаллергенен) и безвреден. Он часто используется в ювелирных изделиях и был протестирован для использования в некоторых медицинских имплантатах. [117] [118] Ниобий и его соединения считаются слегка токсичными. Краткосрочное и долгосрочное воздействие ниобатов и хлорида ниобия, двух водорастворимых химикатов, было протестировано на крысах. Крысы, которым была сделана однократная инъекция пентахлорида ниобия или ниобатов, показали среднюю летальную дозу (LD 50 ) от 10 до 100 мг/кг. [119] [120] [121] При пероральном введении токсичность ниже; исследование на крысах дало LD 50 после семи дней 940 мг/кг. [119]

Соединения, содержащие тантал, редко встречаются в лабораторных условиях, и он и его соединения редко вызывают травмы, а когда это происходит, травмы обычно представляют собой сыпь. [19] Металл обладает высокой биосовместимостью [122] и используется для имплантатов и покрытий тела , поэтому внимание может быть сосредоточено на других элементах или физической природе химического соединения . [123] Люди могут подвергаться воздействию тантала на рабочем месте при вдыхании, контакте с кожей или попадании в глаза. Управление по охране труда и промышленной гигиене (OSHA) установило допустимый предел ( допустимый предел воздействия ) для воздействия тантала на рабочем месте в размере 5 мг/м 3 в течение 8-часового рабочего дня. Национальный институт охраны труда и промышленной гигиене (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия в размере 5 мг/м 3 в течение 8-часового рабочего дня и краткосрочный предел в размере 10 мг/м 3 . При концентрации 2500 мг/м 3 тантал становится непосредственно опасным для жизни и здоровья . [124]

Примечания

  1. ^ Это обозначение означает, что ядро ​​является ядерным изомером , распадающимся посредством спонтанного деления.

Ссылки

  1. ^ Райх, Херб (2011). Numberpedia: все, что вы когда-либо хотели знать (и несколько вещей, которые вы не знали) о числах . Нью-Йорк: Skyhorse Publishing. стр. 512. ISBN 978-1616080846.
  2. ^ Fluck, E. (1988). "Новые обозначения в Периодической таблице" (PDF) . Pure Appl. Chem. 60 (3). IUPAC : 431–436. doi :10.1351/pac198860030431. S2CID  96704008. Получено 24 марта 2012 г.
  3. ^ Синтас, Педро (2004). «Дорога к химическим названиям и эпонимам: открытие, приоритет и кредит». Angewandte Chemie International Edition . 43 (44): 5888–94. doi :10.1002/anie.200330074. PMID  15376297.
  4. ^ аб Сефстрём, НГ (1831). «Ueber das Vanadin, ein neues Metall, gefunden im Stangeneisen von Eckersholm, einer Eisenhütte, die ihr Erz von Taberg in Småland bezieht». Аннален дер Физик и Химия . 97 (1): 43–49. Бибкод : 1831АнП....97...43С. дои : 10.1002/andp.18310970103.
  5. ^ Featherstonhaugh, George William (1831). «Новый металл, предварительно названный ванадием». The Monthly American Journal of Geology and Natural Science : 69.
  6. ^ Хэтчетт, Чарльз (1802). «Анализ минерального вещества из Северной Америки, содержащего неизвестный до сих пор металл». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 92 : 49–66. doi : 10.1098/rspl.1800.0045 . JSTOR  107114. Архивировано из оригинала 3 мая 2016 года . Получено 15 июля 2016 года .
  7. ↑ Хэтчетт, Чарльз (1802), «Очерк свойств и привычек металлического вещества, недавно открытого Чарльзом Хэтчеттом, эсквайром, и названного им колумбием», Журнал естественной философии, химии и искусств , I (январь): 32–34, архивировано из оригинала 24 декабря 2019 г. , извлечено 13 июля 2017 г.
  8. ^ Хэтчетт, Чарльз (1802). «Eigenschaften und chemisches Verhalten des von Charles Hatchett entdeckten neuen Metalls, Columbium» [Свойства и химическое поведение нового металла, колумбия, (который был) открыт Чарльзом Хэтчеттом]. Аннален дер Физик (на немецком языке). 11 (5): 120–122. Бибкод : 1802AnP....11..120H. дои : 10.1002/andp.18020110507. Архивировано из оригинала 9 мая 2016 года . Проверено 15 июля 2016 г.
  9. ^ Kòrösy, F. (1939). «Реакция тантала, колумбия и ванадия с йодом». Журнал Американского химического общества . 61 (4): 838–843. doi :10.1021/ja01873a018.
  10. ^ ab Noyes, William Albert (1918). Учебник химии. H. Holt & Co. стр. 523. Архивировано из оригинала 2 июня 2022 г. Получено 2 ноября 2020 г.
  11. ^ Персиваль, Джеймс (январь 1853 г.). «Серебряные и свинцовые рудники Миддлтауна». Журнал добычи серебра и свинца . 1 : 186. Архивировано из оригинала 3 июня 2013 г. Получено 24 апреля 2013 г.
  12. ^ Гриффит, Уильям П.; Моррис, Питер Дж. Т. (2003). «Чарльз Хэтчетт, член Королевского общества (1765–1847), химик и первооткрыватель ниобия». Заметки и записи Лондонского королевского общества . 57 (3): 299–316. doi :10.1098/rsnr.2003.0216. JSTOR  3557720. S2CID  144857368.
  13. ^ Рейнер-Кэнхэм, Джефф; Чжэн, Чжэн (2008). «Название элементов в честь ученых: отчет о противоречии». Основы химии . 10 (1): 13–18. doi :10.1007/s10698-007-9042-1. S2CID  96082444.
  14. ^ ab Wollaston, William Hyde (1809). «О тождестве колумбия и тантала». Philosophical Transactions of the Royal Society . 99 : 246–252. doi :10.1098/rstl.1809.0017. JSTOR  107264. S2CID  110567235.
  15. ^ Роуз, Генрих (1844). «Ueber die Zusammensetzung der Tantalite und ein im Tantalite von Baiern enthaltenes neues Metall». Аннален дер Физик (на немецком языке). 139 (10): 317–341. Бибкод : 1844АнП...139..317Р. дои : 10.1002/andp.18441391006. Архивировано из оригинала 20 июня 2013 года . Проверено 31 августа 2008 г.
  16. ^ Роуз, Генрих (1847). «Ueber die Säure im Columbit von Nordamérika». Аннален дер Физик (на немецком языке). 146 (4): 572–577. Бибкод : 1847АнП...146..572Р. дои : 10.1002/andp.18471460410. Архивировано из оригинала 11 мая 2014 года . Проверено 31 августа 2008 г.
  17. ^ Кобелл, В. (1860). «Ueber eine eigenthümliche Säure, Diansäure, in der Gruppe der Tantal- und Niob-verbindungen». Журнал практической химии . 79 (1): 291–303. дои : 10.1002/prac.18600790145. Архивировано из оригинала 5 октября 2019 года . Проверено 5 октября 2019 г.
  18. ^ Мариньяк, Бломстранд; Девиль, Х.; Трост, Л.; Германн, Р. (1866). «Tantalsäure, Niobsäure, (Ilmensäure) und Titansäure». Журнал аналитической химии Фрезениуса . 5 (1): 384–389. дои : 10.1007/BF01302537. S2CID  97246260.
  19. ^ abcdefghijklmn Эмсли, Джон (2011). Строительные блоки природы .
  20. ^ abcde Barber, RC; Greenwood, NN ; Hrynkiewicz, AZ; et al. (1993). "Открытие элементов Transfermium" (PDF) . Pure and Applied Chemistry . 65 (8): 1757. doi :10.1351/pac199365081757. S2CID  195819585 . Получено 7 сентября 2016 г. .
  21. ^ Хоффман, Д.К.; Гиорсо, А.; Сиборг, Г.Т. (2000). Трансурановые люди: внутренняя история . Imperial College Press. стр. 369–399. ISBN 978-1-86094-087-3.
  22. ^ «Названия и символы трансфермиевых элементов (Рекомендации ИЮПАК 1997 г.)». Чистая и прикладная химия . 69 (12): 2471–2474. 1997. doi : 10.1351/pac199769122471 .
  23. ^ Ghiorso, A.; Seaborg, GT; Organessian, Yu. Ts.; Zvara, I.; Armbruster, P.; Hessberger, FP; Hofmann, S.; Leino, M.; Munzenberg, G.; Reisdorf, W.; Schmidt, K.-H. (1993). "Ответы на 'Открытие элементов трансфермиума' Лабораторией Лоуренса в Беркли, Калифорния; Объединенным институтом ядерных исследований, Дубна; и Gesellschaft fur Schwerionenforschung, Дармштадт, за которыми последовал ответ на ответы Рабочей группы по трансфермию". Pure and Applied Chemistry . 65 (8): 1815–1824. doi : 10.1351/pac199365081815 .
  24. ^ Комиссия по номенклатуре неорганической химии (1997). «Названия и символы трансфермиевых элементов (Рекомендации ИЮПАК 1997 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 69 (12): 2471–2474. doi :10.1351/pac199769122471. Архивировано (PDF) из оригинала 11 октября 2021 г. . Получено 11 июля 2023 г. .
  25. ^ База данных атомных спектров NIST
  26. ^ abcdefghij Холлеман, Арнольд Ф.; Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (1985). "Ванадий". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на немецком языке) (изд. 91–100). Вальтер де Грютер. стр. 1071–1075. ISBN 978-3-11-007511-3.
  27. ^ Холлеман, Арнольд Ф.; Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (1985). "Ванадий". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на немецком языке) (изд. 91–100). Вальтер де Грютер. стр. 1071–1075. ISBN 978-3-11-007511-3.
  28. ^ ab Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 956-958. ISBN 978-0-08-037941-8.
  29. ^ Бауэр, Гюнтер; Гютер, Фолькер; Гесс, Ганс; Отто, Андреас; Ройдл, Оскар; Роллер, Хайнц; Саттельбергер, Зигфрид (2000). «Ванадий и соединения ванадия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a27_367. ISBN 3527306730.
  30. ^ Pubchem. "Оксид ниобия | Nb2O5 – PubChem". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Архивировано из оригинала 16 августа 2016 года . Получено 29 июня 2016 года .
  31. ^ abc Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  32. ^ Кардарелли, Франсуа (2008). Справочник материалов . Спрингер Лондон. ISBN 978-1-84628-668-1.
  33. ^ Редер, Д.; Поленова, Т.; Бюль, М. (2007). ЯМР ванадия-51 . Ежегодные отчеты по ЯМР-спектроскопии. Том 62. С. 49–114. doi :10.1016/S0066-4103(07)62002-X. ISBN 9780123739193.
  34. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 984. ISBN 978-0-08-037941-8.
  35. ^ Синнинг, Ирмгард; Хол, Вим ГДж (2004). «Сила ванадата в кристаллографических исследованиях ферментов переноса фосфорила». FEBS Letters . 577 (3): 315–21. Bibcode : 2004FEBSL.577..315D. doi : 10.1016/j.febslet.2004.10.022 . PMID  15556602. S2CID  8328704.
  36. ^ Seargeant, Lorne E.; Stinson, Robert A. (1979). «Ингибирование щелочных фосфатаз человека ванадатом». Biochemical Journal . 181 (1): 247–50. doi :10.1042/bj1810247. PMC 1161148. PMID  486156 . 
  37. ^ Crans, Debbie C.; Simone, Carmen M. (9 июля 1991 г.). «Нередуктивное взаимодействие ванадата с ферментом, содержащим тиоловую группу в активном центре: глицерол-3-фосфатдегидрогеназа». Biochemistry . 30 (27): 6734–6741. doi :10.1021/bi00241a015. ISSN  0006-2960. PMID  2065057.
  38. ^ Карлиш, С. Дж. Д.; Боге, Л. А.; Глинн, И. М. (ноябрь 1979 г.). «Ванадат ингибирует (Na+ + K+)АТФазу, блокируя конформационные изменения нефосфорилированной формы». Nature . 282 (5736): 333–335. Bibcode :1979Natur.282..333K. doi :10.1038/282333a0. ISSN  1476-4687. PMID  228199. S2CID  4341480.
  39. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 988. ISBN 978-0-08-037941-8.
  40. ^ Джонсон, Г.; Мурманн, Р. К. (1979). "Декаянадаты натрия и аммония (V)". Неорганические синтезы . Т. 19. С. 140–145. doi :10.1002/9780470132500.ch32. ISBN 978-0-471-04542-7.
  41. ^ Садок, Эмерик; Мессауди, Сабри; Фюре, Эрик; Готье, Режи; Ле Фур, Эрик; ле Поллес, Лоран; Пиван, Жан-Ив (1 июня 2007 г.). «Структура и стабильность VO 2 + в водном растворе: исследование Кар-Парринелло и статическое ab initio». Неорганическая химия . 46 (12): 4835–4843. дои : 10.1021/ic0614519. ISSN  0020-1669.
  42. ^ Дэвис, Дуглас Р.; Хол, Вим ГДж (19 ноября 2004 г.). «Сила ванадата в кристаллографических исследованиях ферментов переноса фосфорила». FEBS Letters . 577 (3): 315–321. doi :10.1016/j.febslet.2004.10.022. ISSN  0014-5793.
  43. ^ Аль-Харафи, FM; Бадави, Вашингтон (1997). «Электрохимическое поведение ванадия в водных растворах с разным pH». Электрохимика Акта . 42 (4): 579–586. дои : 10.1016/S0013-4686(96)00202-2.
  44. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8., стр. 994.
  45. ^ Струкул, Джорджио (1992). Каталитическое окисление с перекисью водорода в качестве окислителя. Springer. стр. 128. ISBN 978-0-7923-1771-5.
  46. ^ «Продукты и функциональные материалы серии ванадия», Ванадий , Elsevier, стр. 395–413, 2021, doi :10.1016/b978-0-12-818898-9.00014-0, ISBN 978-0-12-818898-9, получено 11 ноября 2024 г.
  47. ^ VonDreele, Robert B.; Fay, Robert C. (ноябрь 1972 г.). «Октаэдрические комплексы ванадия(IV). Синтез и стереохимия бета-дикетонатов ванадия(IV)». Журнал Американского химического общества . 94 (22): 7935–7936. doi :10.1021/ja00777a052. ISSN  0002-7863.
  48. ^ Halepoto, Dost M; Larkworthy, Leslie F; Povey, David C; Smith, Gallienus W; Ramdas, Vijayalaksmi (июнь 1995 г.). «Некоторые комплексные галогениды ванадия(II) и ванадия(III). Кристаллическая и молекулярная структура хлорида тетракис(метиламмония) гексахлорованадата(III)». Polyhedron . 14 (11): 1453–1460. doi :10.1016/0277-5387(94)00413-9.
  49. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 993. ISBN 978-0-08-037941-8.
  50. ^ Холлеман, А. Ф.; Виберг, Э. «Неорганическая химия» Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN 0-12-352651-5 . 
  51. ^ abc Агулянский, Анатолий (2004). Химия соединений фторида тантала и ниобия . Elsevier. С. 1–11. ISBN 978-0-444-51604-6.
  52. ^ Лукас, ЧР; Лабингер, Дж. А.; Шварц, Дж. (1990). «Дихлоробис(η 5 -Циклопентадиенил)ниобий(IV)». В Анджеличи, Роберт Дж. (ред.). Неорганические синтезы . Том. 28. Нью-Йорк. стр. 267–270. дои : 10.1002/9780470132593.ch68. ISBN 978-0-471-52619-3.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  53. ^ Горцема, Ф. П.; Дидченко, Р. (февраль 1965 г.). «Получение и свойства тетрафторида и оксифторидов ниобия». Неорганическая химия . 4 (2): 182–186. doi :10.1021/ic50024a012. ISSN  0020-1669.
  54. ^ Макинтайр, Дж. Э.; Дэниел, Ф. М.; Чепмен и Холл; Стирлинг, В. М. Словарь неорганических соединений. 1992, Кливленд, Огайо: CRC Press, стр. 2957
  55. ^ abcd Суассон, Дональд Дж.; Маклафферти, Дж. Дж.; Пьерре, Джеймс А. (1961). «Совместный отчет персонала и промышленности: тантал и ниобий». Промышленная и инженерная химия . 53 (11): 861–868. doi :10.1021/ie50623a016.
  56. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 946-948. ISBN 978-0-08-037941-8.
  57. ^ ab Östlin, A.; Vitos, L. (2011). "Расчет структурной стабильности 6d-переходных металлов из первых принципов". Physical Review B. 84 ( 11): 113104. Bibcode :2011PhRvB..84k3104O. doi :10.1103/PhysRevB.84.113104.
  58. ^ abcde Хоффман, DC; Ли, DM; Першина, В. (2006). «Трансактиниды и будущие элементы». В Morss, LR; Edelstein, NM; Fuger, Jean (ред.). Химия актинидов и трансактинидов (3-е изд.). Springer Science+Business Media . стр. 1652–1752. ISBN 978-1-4020-3555-5.
  59. ^ ab Gyanchandani, Jyoti; Sikka, SK (10 мая 2011 г.). "Физические свойства элементов 6-й серии d из теории функционала плотности: близкое сходство с более легкими переходными металлами". Physical Review B. 83 ( 17): 172101. Bibcode :2011PhRvB..83q2101G. doi :10.1103/PhysRevB.83.172101.
  60. ^ Крац; Лизер (2013). Ядерная и радиохимия: основы и приложения (3-е изд.). стр. 631.
  61. ^ Джордж Ф. Вандер Вурт (1984). Металлография, принципы и практика. ASM International. С. 137–. ISBN 978-0-87170-672-0. Получено 17 сентября 2011 г.
  62. ^ Кардарелли, Франсуа (2008). Справочник по материалам: краткий настольный справочник. Springer. С. 338–. ISBN 978-1-84628-668-1. Получено 17 сентября 2011 г.
  63. ^ Клинсер, Грегор; Цеттль, Роман; Вилькенинг, Мартин; Кренн, Хайнц; Ханзу, Илие; Вюршум, Роланд (2019). «Окислительно-восстановительные процессы в катодах из фосфата натрия и ванадия – выводы из операндо-магнитометрии». Физическая химия Химическая физика . 21 (36): 20151–20155. doi : 10.1039/C9CP04045E . ISSN  1463-9076.
  64. ^ Шерри, Эрик Р. (апрель 2019 г.). «Пять идей в химическом образовании, которые должны умереть». Основы химии . 21 (1): 61–69. doi :10.1007/s10698-018-09327-y. ISSN  1386-4238.
  65. ^ Боллинджер, РК; Уайт, БД; Ноймайер, Дж. Дж.; Сандим, HRZ; Сузуки, И.; дос Сантос, CAM; Авчи, Р.; Мильори, А.; Беттс, Дж. Б. (2011). «Наблюдение мартенситного структурного искажения в V, Nb и Ta». Physical Review Letters . 107 (7): 075503. Bibcode : 2011PhRvL.107g5503B. doi : 10.1103/PhysRevLett.107.075503 . PMID  21902404.
  66. ^ ab Peiniger, M.; Piel, H. (1985). "Сверхпроводящий многоячеистый ускоряющий резонатор с покрытием из Nb 3 Sn". IEEE Transactions on Nuclear Science . 32 (5): 3610–3612. Bibcode : 1985ITNS...32.3610P. doi : 10.1109/TNS.1985.4334443. S2CID  23988671.
  67. ^ Саллес Моура, Эрнан Р.; Лоуремхо де Моура, Лоуремхо (2007). «Плавление и очистка ниобия». Труды конференции AIP . 927 (927): 165–178. Bibcode : 2007AIPC..927..165M. doi : 10.1063/1.2770689.
  68. ^ Новак, Изабела; Зиолек, Мария (1999). «Соединения ниобия: получение, характеристика и применение в гетерогенном катализе». Chemical Reviews . 99 (12): 3603–3624. doi :10.1021/cr9800208. PMID  11849031.
  69. ^ Jahnke, LP; Frank, RG; Redden, TK (1960). «Columbium Alloys Today». Metal Progr . 77 (6): 69–74. OSTI  4183692.
  70. ^ Никулина, А. В. (2003). «Цирконий-ниобиевые сплавы для основных элементов реакторов с водой под давлением». Металловедение и термическая обработка . 45 (7–8): 287–292. Bibcode : 2003MSHT...45..287N. doi : 10.1023/A:1027388503837. S2CID  134841512.
  71. ^ Колакис, Марианта; Мазелло, Мэри Джоан (30 июня 2007 г.). «Тантал». Классическая мифология и многое другое: рабочая тетрадь для чтения . Издательство Bolchazy-Carducci. ISBN 978-0-86516-573-1.
  72. ^ Хаммонд, CR (2004). Элементы, в Справочнике по химии и физике (81-е изд.). CRC press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
  73. ^ Чжан, Имин (11 января 2011 г.). «Исправленные значения точек кипения и энтальпий испарения элементов в справочниках». Журнал химических и инженерных данных . 56 .
  74. ^ Рамбл, Джон Р.; Бруно, Томас Дж.; Доа, Мария Дж. (2022). «Раздел 4: Свойства элементов и неорганических соединений». CRC Handbook of Chemistry and Physics: A Ready Reference Book of Chemical and Physical Data (103rd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. стр. 40. ISBN 978-1-032-12171-0.
  75. ^ Гринвилл Уиттакер, А. (1978). «Спорная тройная точка твердого тела-жидкости-пара углерода». Nature . 276 (5689): 695–696. Bibcode :1978Natur.276..695W. doi :10.1038/276695a0. S2CID  4362313.
  76. ^ Magnuson, M.; Greczynski, G.; Eriksson, F.; Hultman, L.; Hogberg, H. (2019). «Электронная структура пленок β-Ta из рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и расчетов из первых принципов». Applied Surface Science . 470 : 607–612. Bibcode :2019ApSS..470..607M. doi :10.1016/j.apsusc.2018.11.096. S2CID  54079998.
  77. ^ Ли, С.; Доксбек, М.; Мюллер, Дж.; Чиполло, М.; Коте, П. (2004). «Текстура, структура и фазовые превращения в покрытии из бета-тантала методом распыления». Технология поверхностей и покрытий . 177–178: 44. doi :10.1016/j.surfcoat.2003.06.008.
  78. ^ Мюнценберг, Г.; Гупта, М. (2011). «Производство и идентификация трансактинидных элементов». Справочник по ядерной химии . Springer. стр. 877. doi :10.1007/978-1-4419-0720-2_19.
  79. ^ ab Москалик, RR; Альфантази, AM (2003). «Обработка ванадия: обзор». Minerals Engineering . 16 (9): 793–805. Bibcode :2003MiEng..16..793M. doi :10.1016/S0892-6875(03)00213-9.
  80. ^ Карлсон, О.Н.; Оуэн, К.В. (1961). «Получение высокочистых металлов ванадия методом иодидного рафинирования». Журнал Электрохимического Общества . 108 : 88. doi : 10.1149/1.2428019.
  81. ^ Каннингем, Ларри Д. (5 апреля 2012 г.). "USGS Minerals Information: Niobium (Columbium) and Tantalum". Minerals.usgs.gov. Архивировано из оригинала 28 января 2013 г. Получено 17 августа 2012 г.
  82. ^ "Статистика и информация по ниобию (колумбию) и танталу | Геологическая служба США". Архивировано (PDF) из оригинала 6 марта 2019 г. Получено 2 декабря 2021 г.
  83. ^ Титер, Джеффри (2001). Minerals, Metals and Materials Society (ред.). Прогресс на рынках ниобия и технологии 1981–2001 (PDF) . ISBN 978-0-9712068-0-9. Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 года. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  84. ^ Дюфрен, Клод; Гойетт, Гислен (2001). Общество минералов, металлов и материалов (ред.). Производство феррониобия на руднике Ниобек в 1981–2001 гг. (PDF) . ISBN 978-0-9712068-0-9. Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 года. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  85. ^ Купцидис, Дж.; Питерс, Ф.; Прох, Д.; Зингер, В. «Ниоб фюр ТЕСЛА» (PDF) (на немецком языке). Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY. Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 года . Проверено 2 сентября 2008 г.
  86. ^ Чоудхури, Алок; Хенгсбергер, Эккарт (1992). «Электронно-лучевая плавка и очистка металлов и сплавов». Японский институт железа и стали, Международный . 32 (5): 673–681. doi : 10.2355/isijinternational.32.673 .
  87. ^ Lucchesi, Cristane; Cuadros, Alex (апрель 2013 г.), «Mineral Wealth», Bloomberg Markets (статья), стр. 14
  88. ^ Папп, Джон Ф. "Ниобий (Колумбий)" (PDF) . USGS 2006 Commodity Summary. Архивировано (PDF) из оригинала 17 декабря 2008 г. . Получено 20 ноября 2008 г. .
  89. ^ ab Papp, John F. "Niobium (Columbium)" (PDF) . USGS 2007 Commodity Summary. Архивировано (PDF) из оригинала 5 августа 2017 г. . Получено 20 ноября 2008 г. .
  90. ^ Папп, Джон Ф. "Ниобий (Колумбий)" (PDF) . USGS 1997 Commodity Summary. Архивировано (PDF) из оригинала 11 января 2019 года . Получено 20 ноября 2008 года .
  91. ↑ Ниобий (Колумбий) Архивировано 8 июля 2012 г. в Wayback Machine Геологическая служба США, Обзоры минерального сырья, январь 2011 г.
  92. ^ Ниобий (Колумбий) Архивировано 6 марта 2016 г. в Wayback Machine Геологическая служба США, Обзоры минерального сырья, январь 2016 г.
  93. ^ Эмсли, Джон (2011). Строительные блоки природы: путеводитель по элементам от AZ (новое издание). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Oxford University Press. стр. 588. ISBN 978-0-19-960563-7.
  94. ^ Карпов, АВ; Загребаев, ВИ; Паленсуэла, ЮМ; Грейнер, В. (2013). «Сверхтяжелые ядра: распад и стабильность». В Грейнер, В. (ред.). Захватывающая междисциплинарная физика . Серия междисциплинарных наук FIAS. Springer International Publishing. стр. 69–79. doi :10.1007/978-3-319-00047-3_6. ISBN 978-3-319-00046-6.
  95. ^ Хенце, М. (1911). «Untersuchungen über das Blut der Ascidien. I. Mitteilung. Die Vanadiumverbindung der Blutkörperchen». Zeitschrift für Physiologische Chemie Хоппе-Зейлера (на немецком языке). 72 (5–6): 494–501. дои : 10.1515/bchm2.1911.72.5-6.494.
  96. ^ Michibata H, Uyama T, Ueki T, Kanamori K (2002). «Ванадоциты, клетки держат ключ к разрешению высокоселективного накопления и восстановления ванадия у асцидий» (PDF) . Microscopy Research and Technique . 56 (6): 421–434. doi :10.1002/jemt.10042. PMID  11921344. S2CID  15127292. Архивировано из оригинала (PDF) 17 марта 2020 г. . Получено 26 июня 2019 г. .
  97. ^ Кнайфель, Хельмут; Байер, Эрнст (1997). «Определение структуры соединения ванадия, амавадина, из мухомора». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 12 (6): 508. doi :10.1002/anie.197305081. ISSN  1521-3773.
  98. ^ Батлер, Элисон; Картер-Франклин, Джейми Н. (2004). «Роль бромпероксидазы ванадия в биосинтезе галогенированных морских натуральных продуктов». Natural Product Reports . 21 (1): 180–8. doi :10.1039/b302337k. PMID  15039842.
  99. ^ Шварц, Клаус; Милн, Дэвид Б. (1971). «Влияние ванадия на рост у крыс». Science . 174 (4007): 426–428. Bibcode :1971Sci...174..426S. doi :10.1126/science.174.4007.426. JSTOR  1731776. PMID  5112000. S2CID  24362265.
  100. ^ Йе, Глория Й.; Айзенберг, Дэвид М.; Капчук, Тед Дж.; Филлипс, Рассел С. (2003). «Систематический обзор трав и диетических добавок для контроля гликемии при диабете». Diabetes Care . 26 (4): 1277–1294. doi : 10.2337/diacare.26.4.1277 . PMID  12663610.
  101. ^ Бадмаев, В.; Пракаш, Суббалакшми; Маджид, Мухаммед (1999). «Ванадий: обзор его потенциальной роли в борьбе с диабетом». Журнал альтернативной и комплементарной медицины . 5 (3): 273–291. doi :10.1089/acm.1999.5.273. PMID  10381252.
  102. ^ Аурелиано, Мануэль; Кранс, Дебби К. (2009). «Декаванадат и оксованадаты: оксометаллаты со многими биологическими активностями». Журнал неорганической биохимии . 103 (4): 536–546. doi :10.1016/j.jinorgbio.2008.11.010. PMID  19110314.
  103. ^ Рощин, А.В. (1967). «Токсикология соединений ванадия, используемых в современной промышленности». Gig Sanit. (Water Res.) . 32 (6): 26–32. PMID  5605589.
  104. ^ ab "Руководство по охране труда и технике безопасности для пентаоксида ванадия". Управление охраны труда и техники безопасности. Архивировано из оригинала 6 января 2009 года . Получено 29 января 2009 года .
  105. ^ Сакс, NI (1984). Опасные свойства промышленных материалов (6-е изд.). Van Nostrand Reinhold Company. С. 2717–2720.
  106. ^ ab Ress, NB; et al. (2003). «Канцерогенность вдыхаемого пентоксида ванадия у крыс F344/N и мышей B6C3F1». Toxicological Sciences . 74 (2): 287–296. doi : 10.1093/toxsci/kfg136 . PMID  12773761.
  107. ^ Верле-Книрш, Йорг М.; Керн, Катрин; Шле, Карстен; Адельхельм, Кристель; Фельдманн, Клаус и Круг, Харальд Ф. (2007). «Наночастицы оксида ванадия усиливают токсичность ванадия в клетках легких человека». Окружающая среда. наук. Технол . 41 (1): 331–336. Бибкод : 2007EnST...41..331W. дои : 10.1021/es061140x. ПМИД  17265967.
  108. ^ Ścibior, A.; Zaporowska, H.; Ostrowski, J. (2006). «Избранные гематологические и биохимические параметры крови у крыс после субхронического введения ванадия и/или магния в питьевой воде». Архивы загрязнения окружающей среды и токсикологии . 51 (2): 287–295. Bibcode :2006ArECT..51..287S. doi :10.1007/s00244-005-0126-4. PMID  16783625. S2CID  43805930.
  109. ^ Гонсалес-Виллалва, А.; и др. (2006). «Тромбоцитоз, вызванный у мышей после подострой и субхронической ингаляции V2O5». Токсикология и промышленное здравоохранение . 22 (3): 113–116. Bibcode : 2006ToxIH..22..113G. doi : 10.1191/0748233706th250oa. PMID  16716040. S2CID  9986509.
  110. ^ Кобаяси, Казуо; Химено, Сейитиро; Сато, Масахико; Курода, Дзюндзи; Шибата, Нобуо; Секо, Ёсиюки; Хасегава, Тацуя (2006). «Пятивалентный ванадий индуцирует печеночный металлотионеин через интерлейкин-6-зависимые и -независимые механизмы». Токсикология . 228 (2–3): 162–170. Bibcode : 2006Toxgy.228..162K. doi : 10.1016/j.tox.2006.08.022. PMID  16987576.
  111. ^ Соазо, Марина; Гарсия, Грасиела Беатрис (2007). «Воздействие ванадия через лактацию вызывает поведенческие изменения и дефицит миелина ЦНС у новорожденных крыс». Нейротоксикология и тератология . 29 (4): 503–510. Bibcode : 2007NTxT...29..503S. doi : 10.1016/j.ntt.2007.03.001. PMID  17493788.
  112. ^ Barceloux, Donald G.; Barceloux, Donald (1999). «Ванадий». Клиническая токсикология . 37 (2): 265–278. doi :10.1081/CLT-100102425. PMID  10382561.
  113. ^ Даффус, Дж. Х. (2007). «Классификация канцерогенности пентоксида ванадия и неорганических соединений ванадия, исследование канцерогенности вдыхаемого пентоксида ванадия в рамках NTP и химия ванадия». Regulatory Toxicology and Pharmacology . 47 (1): 110–114. doi :10.1016/j.yrtph.2006.08.006. PMID  17030368.
  114. ^ Opreskos, Dennis M. (1991). "Toxicity Summary for Vanadium". Национальная лаборатория Оук-Ридж . Получено 8 ноября 2008 г.
  115. ↑ Вудъярд, Дуг (18 августа 2009 г.). Судовые дизельные двигатели и газовые турбины Pounder. Butterworth-Heinemann. стр. 92. ISBN 9780080943619.
  116. ^ Тоттен, Джордж Э.; Уэстбрук, Стивен Р.; Шах, Раджеш Дж. (1 июня 2003 г.). Справочник по топливу и смазочным материалам: технология, свойства, эксплуатационные характеристики и испытания. стр. 152. ISBN 9780803120969.
  117. ^ Vilaplana, J.; Romaguera, C.; Grimalt, F.; Cornellana, F. (1990). «Новые тенденции в использовании металлов в ювелирных изделиях». Contact Dermatitis . 25 (3): 145–148. doi :10.1111/j.1600-0536.1991.tb01819.x. PMID  1782765. S2CID  30201028.
  118. ^ Vilaplana, J.; Romaguera, C. (1998). «Новые разработки в области ювелирных изделий и стоматологических материалов». Контактный дерматит . 39 (2): 55–57. doi :10.1111/j.1600-0536.1998.tb05832.x. PMID  9746182. S2CID  34271011.
  119. ^ ab Haley, Thomas J.; Komesu, N.; Raymond, K. (1962). «Фармакология и токсикология хлорида ниобия». Токсикология и прикладная фармакология . 4 (3): 385–392. Bibcode :1962ToxAP...4..385H. doi :10.1016/0041-008X(62)90048-0. PMID  13903824.
  120. ^ Даунс, Уильям Л.; Скотт, Джеймс К.; Юйл, Чарльз Л.; Карузо, Фрэнк С.; и др. (1965). «Токсичность солей ниобия». Журнал Американской ассоциации промышленной гигиены . 26 (4): 337–346. doi :10.1080/00028896509342740. PMID  5854670.
  121. ^ Шредер, Генри А.; Митченер, Мариан; Насон, Алексис П. (1970). «Цирконий, ниобий, сурьма, ванадий и свинец у крыс: исследования в течение жизни» (PDF) . Журнал питания . 100 (1): 59–68. doi :10.1093/jn/100.1.59. PMID  5412131. S2CID  4444415. Архивировано из оригинала (PDF) 19 февраля 2020 г.
  122. ^ Берк, Джеральд Л. (1940). «Коррозия металлов в тканях; и введение в тантал». Журнал Канадской медицинской ассоциации . 43 (2): 125–128. PMC 538079. PMID  20321780 . 
  123. ^ Мацуно Х.; Ёкояма А.; Ватари Ф.; Уо М.; Кавасаки Т. (2001). «Биосовместимость и остеогенез тугоплавких металлических имплантатов, титана, гафния, ниобия, тантала и рения. Биосовместимость тантала». Биоматериалы . 22 (11): 1253–62. doi :10.1016/S0142-9612(00)00275-1. PMID  11336297.
  124. ^ "CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Tantalum (metal and oxide dust, as Ta)". www.cdc.gov . Получено 24 ноября 2015 г. .

Дальнейшее чтение