Vanadium Niob und Tantal

Die Elemente der Gruppe Vanadium, Niob und Tantal sind für ihre stahlähnliche physikalische Eigenschaften. Haben hohe Schmelz- und Siedepunkte, und werden mit Eisen legiert, um Spezialstähle herzustellen. Sie sind ziemlich resistent gegen chemische Einwirkungen und verbinden sich nur mit Sauerstoff, wenn sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden.

Obwohl diese Elemente a ehrlich gesagt metallischer Charakter, finden sich meist als Salze ihrer Oxysäuren, also als Vanadate (VO₄^-3), Niobiate (NbO₃^-1) und Tantalate (TaO₃^-1).

Vanadium

Das Vanadium es ist ein Chemisches Element der Ordnungszahl 23 und dem Symbol V. Es gehört zu den Übergangsmetalle in der zweiten Gruppe, begleitet von Niob und Tantal.

Seine Atommasse beträgt 50,942 g/mol. Hat ein Dichte ab 6110 Kg / m²³. Seine Schmelzpunkt Es hat eine Temperatur von 1902°C. Seine Siedepunkt es ist bei 3409 ° C.

Es ist in der Lage, elektrischen Strom zu leiten, mit a Elektrische Leitfähigkeit ab 4,89x10⁶ S / m (Siemens jeden Meter). Seine Wärmeleitfähigkeit entspricht 30,7 W / (K * m) (Watt pro Kelvin-Meter).

Aufgrund der vielfältigen und intensiven Farben seiner Verbindungen ist N. G. Sefström, der es 1830 entdeckte, gab diesem Metall den Namen Vanadium zu Ehren der skandinavischen Göttin Vanadis. Das Element findet sich in Vanadinit [Pb₃(VO₄)₂* PbCl₂], in Carnotita [K₂O * 2UO₃* V₂ODER₅* 3H₂O] und in der Patronita VS₃.

Ebenfalls Es wird in der Kohle von Peru gefunden, deren Asche bis zu 48 % Vanadiumpentoxid (V₂ODER₅).

Das Metall wird durch Reduktion des Oxids mit Kohlenstoff oder Wasserstoff gewonnen und in großen Mengen für die Herstellung von Spezialstählen verwendet. Die Zugabe von 0,5% bis 1% Vanadium erhöht die Zugfestigkeit einer Stahlprobe von 1,16 auf 2 Tonnen pro Quadratzentimeter.

Vanadium bildet verschiedene Oxide, die sauer sind. Die Salze der verschiedenen Oxide sind gefärbt: die von V₂ODER₂ zum Beispiel sind sie blau von Lavendel (Lavendel); die von V₂ODER₃ Grün; die von V₂ODER₄ blau, und die von V₂ODER₅ Orange.

Vanadiumpentoxid V₂ODER₅ und einige der daraus abgeleiteten Salze werden als Katalysatoren im Kontaktverfahren Schwefelsäure zu erhalten.

Niob

Das Niob es ist ein Chemisches Element der Ordnungszahl 41 und dem Symbol Nb. Es gehört zu den Übergangsmetalle in der zweiten Gruppe, begleitet von Vanadium und Tantal.

Ursprünglich genannt Columbiound mit Symbol Cb, wurde 1801 von C. Hatchett im Mineral Columbit Fe (CbO₃)₂. Es sind keine wichtigen Anwendungen dieses Elements oder seiner Verbindungen bekannt.

Seine Atommasse beträgt 92,906 g/mol. Hat ein Dichte von 8570 Kg / m²³. Seine Schmelzpunkt liegt bei 2477 ° C, und seine Siedepunkt Es hat eine extrem hohe Temperatur von 4744 ° C.

Hat ein Elektrische Leitfähigkeit ab 6.93x10⁶ S / m (Siemens jeden Meter). Seine Wärmeleitfähigkeit beträgt 53,7 W/(K*m) (Watt pro Kelvin-Meter).

Tantal

Das Tantal es ist ein Chemisches Element der Ordnungszahl 73 und dem Symbol Ta. Es gehört zu den Übergangsmetalle in der zweiten Gruppe, begleitet von Vanadium und Niob.

1802 A. G. Ekeberg hat ein neues Element in gefunden ein Mineral mit der Formel Fe (TaO₃)₂, ähnlich Columbite, und gab ihm den Namen Tantalus, in Anspielung auf die Schwierigkeiten, die die Auflösung des Minerals bot.

Seine Atommasse beträgt 180,95 g/mol. Hat ein Dichte ab 16650 Kg/m²³, fast doppelt so hoch wie bei Niob. Seine Schmelzpunkt befindet sich bei einer Temperatur von 3017 ° C, und seine Siedepunkt sie wird bei 5458 °C erreicht. Dies sind Temperaturen, die nur unter streng kontrollierten industriellen Bedingungen erreicht werden.

Seine Elektrische Leitfähigkeit hat einen Wert von 7,61x10⁶ S / m (Siemens jeden Meter). Seine Wärmeleitfähigkeit entspricht 57,5 ​​W / (K * m) (Watt pro Kelvin-Meter).

Aufgrund seiner Duktilität, großer Widerstandsfähigkeit gegen elektrischen Strom und sehr hohem Schmelzpunkt, es wurde als Glühfaden in Glühlampen verwendet; aber es wurde komplett durch Wolfram ersetzt, auch Wolfram genannt, sehr reichlich vorhanden und in reinem Zustand leicht zu bekommen.

Das Tantal kann durch Legierung gehärtet werden mit kleinen Mengen anderer Elemente. Aus solchen Legierungen werden rostfreie Werkzeuge und Instrumente hergestellt, die in einer Flamme sterilisiert werden können, ohne den Schnitt zu beschädigen. Tantalcarbid ist extrem hart und wird als Schneidwerkzeug in Stahlbearbeitungsmaschinen verwendet.

Beispiele für Vanadium-, Niob- und Tantalverbindungen

Vanadiumdioxid (V₂ODER₂)

Vanadiumtrioxid (V₂ODER₃)

Vanadiumtetroxid (V₂ODER₄)

Vanadiumpentoxid (V₂ODER₅)

Vanadinit [Pb₃(VO₄)₂* PbCl₂]

Carnotit [K₂O * 2UO₃* V₂ODER₅* 3H₂ODER]

Patronit (VS₃)

Columbit Fe (NbO₃)₂

Niobmonophosphid (NbP)

Nioboxid (NbO)

Niobborid (NbB)

Niobkarbid (NbC)

Eisentantalat [Fe (TaO₃)₂]

Tantalkarbid (Ta₂C)