Формула состава атома ниобия: Строение атома ниобия (Nb), схема и примеры

alexxlab | 31.01.1973 | 0 | Разное

Содержание

Строение атома ниобия (Nb), схема и примеры

Общие сведения о строении атома ниобия

Относится к элементам d-семейства. Металл. Обозначение – Nb. Порядковый номер – 41. Относительная атомная масса – 92,906 а.е.м.

Электронное строение атома ниобия

Атом ниобия состоит из положительно заряженного ядра (+41), внутри которого есть 41 протон и 52 нейтрона, а вокруг, по пяти орбитам движется 41 электрон.

Рис.1. Схематическое строение атома ниобия.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

+41Nb)₂)₈)₁₈)₁₂)₁;

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d⁴5s¹.

Внешний энергетический уровень атома ниобия содержит 5 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Валентные электроны атома ниобия можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m_l (магнитное) и s (спиновое):

Подуровень	n	l	m_l	s
s	5	0	0	+1/2
d	4	2	-2	+1/2
d	4	2	-1	+1/2
d	4	2	0	+1/2
d	4	2	+1	+1/2

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Ниобий, свойства атома, химические и физические свойства

Ниобий, свойства атома, химические и физические свойства.

Nb 41 Ниобий

92,90638(2) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁴5s¹

Ниобий — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 41. Расположен в 5-й группе (по старой классификации — побочной подгруппе пятой группы), пятом периоде периодической системы.

Атом и молекула ниобия. Формула ниобия. Строение атома ниобия

Изотопы и модификации ниобия

Свойства ниобия (таблица): температура, плотность, давление и пр.

Физические свойства ниобия

Химические свойства ниобия. Взаимодействие ниобия. Химические реакции с ниобием

Получение ниобия

Применение ниобия

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Атом и молекула ниобия. Формула ниобия. Строение атома ниобия:

Ниобий (лат. Niobium, в честь дочери Тантала Ниобы) – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Nb и атомным номером 41. Расположен в 5-й группе (по старой классификации – побочной подгруппе пятой группы), пятом периоде периодической системы.

Ниобий – металл. Относится к группе переходных металлов.

Устаревшее название ниобия – колумбий.

Как простое вещество ниобий при нормальных условиях представляет собой блестящий металл серебристо-белого цвета.

Молекула ниобия одноатомна.

Химическая формула ниобия Nb.

Электронная конфигурация атома ниобия 1s² 2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁴5s¹. Потенциал ионизации (первый электрон) атома ниобия равен 684,32 кДж/моль (7,09243(4) эВ).

Строение атома ниобия. Атом ниобия состоит из положительно заряженного ядра (+41), вокруг которого по пяти оболочкам движутся 41 электрон. При этом 40 электронов находятся на внутреннем уровне, а 1 электрон – на внешнем. Поскольку ниобий расположен в пятом периоде, оболочек всего пять. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлены s- и р-орбиталями. Третья и четвертая – внутренние оболочки представлены s-, р- и d-орбиталями. Пятая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внутреннем энергетическом уровне атома ниобия на 4d-орбитали находится четыре неспаренных электрона. На внешнем энергетическом уровне атома ниобия на s-орбитали находится один неспаренный электрон. В свою очередь ядро атома ниобия состоит из 41 протона и 52 нейтрона. Ниобий относится к элементам d-семейства.

Радиус атома ниобия (вычисленный) составляет 164 пм.

Атомная масса атома ниобия составляет 92,90638(2) а. е. м.

Ниобий химически довольно устойчив.

Изотопы и модификации ниобия:

Свойства ниобия (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Подробные сведения на сайте ChemicalStudy.ru

100	Общие сведения
101	Название	Ниобий
102	Прежнее название	Колумбий
103	Латинское название	Niobium
104	Английское название	Niobium
105	Символ	Nb
106	Атомный номер (номер в таблице)	41
107	Тип	Металл
108	Группа	Переходный металл
109	Открыт	Чарльз Хэтчет, Великобритания, 1801 г.
110	Год открытия	1801 г.
111	Внешний вид и пр.	Блестящий металл серебристо-серого цвета
112	Происхождение	Природный материал
113	Модификации
114	Аллотропные модификации
115	Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116	Конденсат Бозе-Эйнштейна
117	Двумерные материалы
118	Содержание в атмосфере и воздухе (по массе)	0 %
119	Содержание в земной коре (по массе)	0,0017 %
120	Содержание в морях и океанах (по массе)	1,0·10^-10 %
121	Содержание во Вселенной и космосе (по массе)	2,0·10^-7 %
122	Содержание в Солнце (по массе)	4,0·10^-7 %
123	Содержание в метеоритах (по массе)	0,000019 %
124	Содержание в организме человека (по массе)
200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)	92,90638(2) а. е. м. (г/моль)
202	Электронная конфигурация	1s² 2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹⁰ 4s²4p⁶ 4d⁴ 5s¹
203	Электронная оболочка	K2 L8 M18 N12 O1 P0 Q0 R0
204	Радиус атома (вычисленный)	164 пм
205	Эмпирический радиус атома*	145 пм
206	Ковалентный радиус*	137 пм
207	Радиус иона (кристаллический)	Nb³⁺ 86 (6) пм, Nb⁴⁺ 82 (6) пм, Nb⁵⁺ 78 (6) пм (в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208	Радиус Ван-дер-Ваальса
209	Электроны, Протоны, Нейтроны	41 электрон, 41 протон, 52 нейтрона
210	Семейство (блок)	элемент d-семейства
211	Период в периодической таблице	5
212	Группа в периодической таблице	5-ая группа (по старой классификации – побочная подгруппа 5-ой группы)
213	Эмиссионный спектр излучения
300	Химические свойства
301	Степени окисления	-3, -1, +1, +2, +3, +4, +5
302	Валентность	I, II, III, IV, V
303	Электроотрицательность	1,6 (шкала Полинга)
304	Энергия ионизации (первый электрон)	652,13 кДж/моль (6,75885(4) эВ)
305	Электродный потенциал	Nb³⁺ + 3e^– → Nb, E^o = -1,1 В
306	Энергия сродства атома к электрону	86,1 кДж/моль
400	Физические свойства
401	Плотность	8,57 г/см³ (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело)
402	Температура плавления*	2477 °C (2750 K, 4491 °F)
403	Температура кипения*	4744 °С (5017 K, 8571 °F)
404	Температура сублимации
405	Температура разложения
406	Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407	Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл)*	30 кДж/моль
408	Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип)*	689,9 кДж/моль
409	Удельная теплоемкость при постоянном давлении	0,265 Дж/г·K (при 25 °C), 0,322 Дж/г·K (при 1000 °C)
410	Молярная теплоёмкость*	24,44 Дж/(K·моль)
411	Молярный объём	10,8 см³/моль
412	Теплопроводность	53,7 Вт/(м·К) (при стандартных условиях), 53,7 Вт/(м·К) (при 300 K)
500	Кристаллическая решётка
511	Кристаллическая решётка #1
512	Структура решётки	Кубическая объёмно-центрированная
513	Параметры решётки	3,301 Å
514	Отношение c/a
515	Температура Дебая	275 K
516	Название пространственной группы симметрии	Im_ 3m
517	Номер пространственной группы симметрии	229
900	Дополнительные сведения
901	Номер CAS	7440-03-1

Примечание:

205* Эмпирический радиус атома ниобия согласно [1] и [3] составляет 146 пм.

206* Ковалентный радиус ниобия согласно [1] и [3] составляет 164±6 пм и 164 пм соответственно.

402* Температура плавления ниобия согласно [3] и [4]составляет 2468 °С (2741 K, 4474 °F) и 2470 °С (2743,15 K, 4478 °F) соответственно.

403* Температура кипения ниобия согласно [3] и [4]составляет 4742 °С (5015 K, 8567 °F) и 4760 °С (5033,15 K, 8600 °F) соответственно.

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл) ниобия согласно [3] и [4] составляет 26,8 кДж/моль и 28 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип) ниобия согласно [3] и [4] составляет 680 кДж/моль и 662 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоёмкость ниобия согласно [3] составляет 24,44 Дж/(K·моль).

Физические свойства ниобия:

Химические свойства ниобия. Взаимодействие ниобия. Химические реакции с ниобием:

Получение ниобия:

Применение ниобия:

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

1. Водород
2. Гелий
3. Литий
4. Бериллий
5. Бор
6. Углерод
7. Азот
8. Кислород
9. Фтор
10. Неон
11. Натрий
12. Магний
13. Алюминий
14. Кремний
15. Фосфор
16. Сера
17. Хлор
18. Аргон
19. Калий
20. Кальций
21. Скандий
22. Титан
23. Ванадий
24. Хром
25. Марганец
26. Железо
27. Кобальт
28. Никель
29. Медь
30. Цинк
31. Галлий
32. Германий
33. Мышьяк
34. Селен
35. Бром
36. Криптон
37. Рубидий
38. Стронций
39. Иттрий
40. Цирконий
41. Ниобий
42. Молибден
43. Технеций
44. Рутений
45. Родий
46. Палладий
47. Серебро
48. Кадмий
49. Индий
50. Олово
51. Сурьма
52. Теллур
53. Йод
54. Ксенон
55. Цезий
56. Барий
57. Лантан
58. Церий
59. Празеодим
60. Неодим
61. Прометий
62. Самарий
63. Европий
64. Гадолиний
65. Тербий
66. Диспрозий
67. Гольмий
68. Эрбий
69. Тулий
70. Иттербий
71. Лютеций
72. Гафний
73. Тантал
74. Вольфрам
75. Рений
76. Осмий
77. Иридий
78. Платина
79. Золото
80. Ртуть
81. Таллий
82. Свинец
83. Висмут
84. Полоний
85. Астат
86. Радон
87. Франций
88. Радий
89. Актиний
90. Торий
91. Протактиний
92. Уран
93. Нептуний
94. Плутоний
95. Америций
96. Кюрий
97. Берклий
98. Калифорний
99. Эйнштейний
100. Фермий
101. Менделеевий
102. Нобелий
103. Лоуренсий
104. Резерфордий
105. Дубний
106. Сиборгий
107. Борий
108. Хассий
109. Мейтнерий
110. Дармштадтий
111. Рентгений
112. Коперниций
113. Нихоний
114. Флеровий
115. Московий
116. Ливерморий
117. Теннессин
118. Оганесон

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Источники:

https://en.wikipedia.org/wiki/Niobium
https://de.wikipedia.org/wiki/Niob
https://ru.wikipedia.org/wiki/Ниобий
http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=251
https://chemicalstudy.ru/niobiy-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

ниобий атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решетка
атом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома
электронные формулы сколько атомов в молекуле ниобия
сколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические

Коэффициент востребованности 1 027

Ниобий электронное строение – Справочник химика 21

Тантал и ниобий, подобно ванадию, относятся к V группе периодической системы. Однако, в отличие от ванадия, ниобий и особенно тантал значительно труднее восстанавливаются до низших степеней валентности. Поэтому практически приходится иметь дело с их пятивалентными соединениями, как наиболее устойчивыми, что следует из строения электронных оболочек атомов ниобий — 2, 8, 18, 12, 1 тантал—2, 8, 18, 32, 11, 2. [c.133]

Благодаря тому, что атомы и ионы аналогичных элементов побочных подгрупп пятого и шестого периодов имеют не только сходное электронное строение, но и практически совпадающие размеры,— а их химических свойствах наблюдается гораздо более близкое сходство, чем в случае элементов четвертого и пятого периодов. Так, цирконий по своим свойствам значительно ближе к гафнию, чем к титану, ниобий сходен с танталом в большей степени, чем с ванадием и т. д. [c.642]

Атомы ванадия, ниобия и тантала имеют характерное для переходных элементов строение их валентные электроны расположены в двух внешних слоях, в периферийном слое— два электрона (у ниобия — один). С предпоследнего слоя в определенных условиях эти элементы отдают еще до трех электронов (ниобий — до четырех). Валентность ванадия, ниобия и тантала в соединениях бывает II, III, IV и V. Валентность V в обычных условиях наиболее стабильна. Электронные формулы элементов подгруппы ванадия [c.3]

Каково строение электронных оболочек атомов ванадия, ниобия и тантала Охарактеризуйте их валентности и степени окисления в соединениях. [c.166]

Атомы ванадия, ниобия и тантала имеют характерное для переходных элементов строение валентные электроны их атомов расположены в двух внешних слоях в периферийном слое — два электрона. С предпоследнего слоя, содержащего 11 электронов, в определенных условиях атомы могут отдавать еще до трех электронов. Положительная валентность ванадия, ниобия и тантала в соединениях бывает 2, 3, 4 и 5. Наиболее стабильна в обычных условиях валентность 5. Электронные конфигурации атомов элементов подгруппы ванадия представлены в табл. 52. [c.231]

Строение электронных оболочек атомов ванадия, ниобия и тантала может быть выражено следующими формулами [c.264]

В V периоде элемент IV группы — цирконий — непосредственно следует за элементом П1 группы —. иттрием, а в VI пер1Иоде между элементом III группы — лантаном — и элементом IV группы — гафнием — вклиии-вается длииный ряд лантанидов. У лантанидов происходит достройка электродами третьего снаружи электронного слоя. С возрастанием за1ряда атомного ядра у них электронные оболочки все более стягиваются к ядру, и радиус атома уменьшается (табл. 13). Из-за этого, и у элементов, следующих за лантанидами, атомные радиусы оказываются относительно малым и близкими к атомным радиусам соответствующих элементов V периода. Сходство строения атомов здесь дополняется близостью. их радиусов. Поэтому и по химическим свойствам элементы цирконий и гаф,ний, ниобий и тантал, молибден и вольфрам и т. д. оказываются попарно чрезвычайно сходными. [c.152]

Ванадий, ниобий и тантал между собой и с металлами, близко расположенными к ним Q периодической системе (подгрупп железа, титан,1 и хрома), образуют металлические твердые растворы. По мере /величения различий в электронно.м строении взаимодействую- [c.541]

Рассмотрим возможные причины сходства элементов. Сходство элемента с его соседями сверху и снизу есть внутригрупповое сходство элементов-аналогов оно обусловлено прежде всего близким строением самых внешних электронных оболочек. Наибольшее сходство и изоморфизм проявляют тяжелые аналоги с близким строением внешних электронных оболочек, например калий и рубидий, серебро и золото, кальций и стронций, цинк и кадмий, скандий и иттрий, иттрий и гадолиний-лютеций, цирконий и гафний, ниобий и тантал, железо и никель, кобальт и никель и т. д. Значительные же различия свойств элементов-аналогов в высших валентных состояниях, когда все электроны уходят с внешней оболочки, большей частью обусловлено несходством строения внешних оболочек ионов (литий и натрий, бериллий и магний, бор и алюминий, углерод и кремний и т. д.). [c.158]

Ванадий, ниобий и тантал между собой и с металлами, близко расположенными к ним в периодической системе (подгрупп железа, титана и хрома), образуют металлические твердые растворы. По мере увеличения различий в электронном строении взаимодействующих металлов возможность образования твердых растворов уменьшается [c.438]

Заполнение 4/ -оболочки оказывает весьма существенное влияние на строение электронных оболочек, атомные радиусы и физико-химические свойства металлов, следующих за лантаноидами (гафний, тантал, рений, вольфрам и т. д.), т. е. лантаноидное сжатие проявляется и за лантаноидами. Действительно, оно приводит, например, к тому, что металлический и ионный радиусы, возрастающие от титана к цирконию, от ванадия к ниобию и от хрома к молибдену, почти не изменяются при переходе к гафнию, танталу, вольфраму. Точно так же почти не увеличиваются металлические радиусы и ионные радиусы, отвечающие высшим валентным состояниям, при переходе от элементов ряда технеций—палладий к их аналогам рению—платине соответственно. Именно лантаноидное сжатие, происходящее в результате заполнения 4/ -оболочки, приводит к сближению свойств 5d- и 4с -переходных металлов, резко отличающихся по свойствам от более легких Зй-переходных металлов. Оно проявляется и на теплотах образования ионных соединений этих металлов и других химических характеристиках (см. главу II). Лантаноидное сжатие, а также заполнение 5й -оболочки, заканчивающееся у платины—золота, приводит к дополнительному сжатию внешних оболочек у последующих элементов ряда золото—радон, что отражается на возрастании ионизационных потенциалов последующих элементов. Вследствие этого потенциалы ионизации франция, радия, актиния оказываются соответственно выше потенциалов ионизации цезия, бария и лантана (см. рис. 6). В результате этого первые более тяжелые элементы оказываются менее электроположительными, чем последние. Сжатие внешних оболочек вследствие заполнения внутренних Af – и 5й -оболочек приводит к повышению энергии связи внешних электронов актиноидов по сравнению с их аналогами — лантаноидами. На это указывают данные, правда, пока довольно ограниченные по их потенциалам ионизации и имеющиеся уже более подробные сведения об их атомных радиусах (см. главу III). [c.51]

Сходное электронное строение, близость атомных и ионных радиусов, обусловленная лантаноидным сжатием, приводит к большому химическому сходству ниобия и тантала (рис. 3.79), а частности к существованию многочисленных изоморфных соединений. [c.499]

Металлохимия элементов V В-г р у п п ы. Ванадий, ниобий и тантал в любых комбинациях образуют друг с другом непрерывные твердые растворы, что отмечается также в системах, образованных этими металлами с изоструктурными (ОЦК) полиморфными модификациями других переходных металлов, не сильно отличающихся по электронному строению. Так, ванадий образует непрерывные твердые растворы с Титаном, металлами подгруппы хрома, 6-марганцем, а-железом ниобий образует непрерывные растворы в твердом состоянии с / -модификациями всех металлов подгруппы титана, молибденом, вольфрамом и -) ураном тантал ведет себя в этом отношении аналогично ниобию. В тех случаях, когда сочетание металлохимических факторов не благоприятствует полной взаимной растворимости, при взаимодействии с (i-металлами образуются ограниченные твердые растворы с широкими областями гомогенности. [c.431]

Подгруппа ванадия (V, N5, Та). Ванадий, ниобий и тантал имеют только одну устойчивую кристаллическую фазу с ОЦК структурой. Свойства жидких ванадия, ниобия и тантала мало изучены. Приведенные в табл. 17 данные показывают, что эти жидкости по своему строению и свойствам, видимо, во многом подобны простым жидкостям подгруппы титана. При плавлении концентрация электронов проводимости почти не меняется, потому что электропроводность остается почти такой же, как в твердой фазе. Концентрация обобществленных электронов Б жидкой фазе должна быть несколько выше, чем у металлов подгруппы титана, так как атомы имеют пять валентных электронов. Соответственно сказанному ранее, температуры плавления и кипения, а также энтропии испарения металлов подгруппы ванадия больше чем у металлов подгруппы титана. Энтропии плавления имеют величины, обычно наблюдаемые при плавлении кристаллов с ОЦК структурой. [c.192]

Сходство элементов в диагональном направлении обусловлено близостью внешних оболочек ионов и близостью атомных радиусов в соответственных состояниях (натрий—кальций, магний-скандий, алюминий—титан, титан—ниобий, ванадий—молибден, молибден-рений, родий—платина и др.). Несходство же таких соседей в диагональном направлении, как, например, Mg и В, Al и С, Si и N, Zr и V, Nb и Сг, Мо и Мп, обусловлено сильным различием электронного строения и размеров оболочек ионов в высших валентных состояниях. [c.159]

Необходимо отметить весьма важные свойства металлов переходных групп, с которыми, несомненно, связаны и их высокая способность к пассивированию и их растворение. Известно, что поведение этих металлов в водных растворах является весьма сложным и зависит от множества факторов. Оно определяется возможностью протекания различных процессов на их поверхности комплексообразования, гидролиза, а также полимеризации, что обусловливается особенностью строения их электронных оболочек. Многие металлы, в том числе титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден, ванадий, [c.74]

Высокие Гк, одинаковая кристаллическая структура нитридов циркония и ниобия свидетельствуют о возможном подобии их электронного строения, однако различный характер изменения Гк в областях гомогенности этих соединений указывает на их определенные различия. [c.160]

У атома ниобия наблюдается проскок электрона, один электрон с внешнего энергетического уровня пере-кодит на /-подуровень предиоследнего уровня, ио, как видно из приведенных электронных формул, у всех атомов элементов этой подгруппы общее число валентных электронов равно пяти. В соответствии с электронным строением атомов ванадий, ниобий и тантал могут проявлять в соединениях степени окисления от +1 до +5. [c.264]

Системы V—51, МЬ — 51 и Та — 51 имеют много общего, особенно две последние. Как и в системах с переходными металлами IV группы, это обусловлено подобием строения внешних электронных оболочек, что особенно имеет место у ниобия и тантала, за исключением только наличия во внешней оболочке у ниобия одного электрона (0 55), а у тантала двух (Рбз). Предыдущие же уровни частично (ванадий) или совсем (ниобий и тантал) не заполнены. Радиусы атомов ванадия, ниобия и тантала (соответственно 1,35 [c.143]

Особенности строения трех внешних электронных оболочек могут быть отражены путем сдвигов элементов в периодической системе Менделеева, которая в этом случае приобретает вид, представленный в табл. 11 (короткая форма) и табл. 10 (развернутая форма). В этих таблицах смещения элементов-аналогов из вертикальных столбцов характеризуют, с одной стороны, различия их строения и свойств (бор и алюминий, углерод и кремний и т. д.), а с другой, они символизируют сближение свойств элементов разных подгрупп одной и той же группы, например алюминия и скандия, кремния и титана и т. д. Эти же смещения указывают на сближение свойств элементов соседних групп в одном диагональном направлении (например, лития с магнием, бериллия с алюминием, бора с кремнием и т. д.) и на отдаление свойств элементов в другом диагональном направлении (например, магния с бором, алюминия с углеродом, кремния с азотом, ниобия с хромом, молибдена с марганцем и т. д.). [c.159]

Близость ионных радиусов пятивалентных ниобия и тантала и однотипность строения электронных оболочек являются причиной большого сходства их химических соединений. Образуя в целом очень сходные по составу и свойствам ряды соединений и обладая одинаковыми валентностями, эти два элемента имеют в то же время некоторые довольно заметные различия. [c.247]

Этим объясняется широкое развитие И. среди переходных металлов по группам, горизонтальным и диагональным рядам пераодаческой системы элементов. В связи с этим при легировании сталей и чугунов главнейшими металлами являются титан, ванадий, хром, марганец, никель, молибден и вольфрам. В первом приближении период решетки твердых растворов аддитивно связан с периодами решеток компонентов. При несовершенном И. с понижением т-ры может происходить распад твердых растворов с образованием двух- или многофазных систем. Подобное яв-.тоние используют для старения металлов, т. е. получения после закалка дисперсноупрочненных сплавов (см. Дасперсноупрочненные материалы), характеризующихся повышенной твердостью, изменением магн. и электр. св-в. В твердых растворах второго рода атомы компонентов отличаются электронным строением и геометрическими характеристиками. В междоузлия металла внедряются атомы неметалла, не изменяя структуры исходного металла (сплава), что предполагает низкую концентрацию внедренных атомов. Твердые растворы внедрения образуют водород, углерод и азот. Содержание углерода в твердом растворе альфа-железа (см. Железо) — 0,025 ат.%, в гамма-железе — 2,03, в твердом растворе ниобия — 0,02 ат.%. Увеличение концентрации усиливает хим. взаимодействие атомов металла и неметалла, изменяет электронную и кристаллическую структуру, вызывает образование внедрения фазы,. Расчет радиусов междоузлий для гексагональных плотноупакованных, гранецентрированных кубических и объемноцентрированных кубических структур позволил сделать вывод о возможности внедрения атомов при гх/гщ [c.487]

По строению электронных уровней атомы этих элементов существенно отличаются от атомов элементов VA-группы. Ванадий, ниобий И тантал являются типичными d-элементами, в атомах которых достра- [c.89]

Сходное электронное строение, близость атомных и ионных радиусов, обусловленная лантаноидным Сй[c.517]

Из этих примеров видно, что основным во всяком ионообменном процессе является подыскание подходящих условий разделег ния ионов. Сорбируемость ионов определяется положением соответствующих им элементов в периодической системе Д. И. Менделеева. Кроме расположения элементов по группам, для хроматографического разделения существенным является и принадлежность элементов к различным семействам по горизонтальному направлению (А. Е. Фep мaн) Таковы семейство железа, включающее элементы от титана до меди, семейство молибдена, включающее элементы от циркония до палладия, и семейство вольфрама, включающее элементы от тантала до платины и золота. Сходство химических свойств в горизонтальном направлении зависит от сходства в строении их электронных оболочек (заполнение электронами более глубоких слоев). Элементы, принадлежащие к различным семействам, например железо и молибден, ванадий и молибден, молибден и рений, ниобий и вольфрам и другие, можно разделять хроматографически, решая тем самым наиболее трудные задачи количественного анализа. [c.119]

Будут продолжены исследования простых окислов переходных элементов, в первую очередь пятиокиси ниобия. Этот окисел представляется перспективным, так как ядро ниобия также обладает ядерным спином 9/2 при 100% естественного содержания. Кроме того, согласно литературным данным, КЬзОд кристаллизуется в большом числе различных структурных модификаций, поэтому является удобным объектом для исследования электронного строения различных структурных типов одного и того же вещества. Уже получены совместна с лабораторией гетерогенных равновесий три структурные модификации КЬ Од (Я-, В- и Р-формы) и начаты их исследования. [c.105]

Сравнивая некоторые свойства боридов тугоплавких металлов, связанные с электронным строением этих металлов, можно заметить, что электрическое сопротивление боридов титана, ванадия и хрома ниже, чем соответствующих металлов, а бориды ниобия, тантала, молибдена и ванадия имеют более высокое электрическое сопротивление, прлчем относительное повышение сопротивления увеличивается по мере заполнения недостроенного -уровня переходного металла. [c.107]

Кристаллические структуры актиноидов (см. табл. 39) также тесно связаны с особенностями их электронного строения. Актиний с внешней оболочкой свободного атома s p d s , теряя три валентных электрона, в металлическом состоянии образует ионы Ас с внешней оболочкой р . В результате взаимодействия с электронным газом эти ионы сближаются, но при низких температурах их р-орбитали не перекрываются и вследствие нсевдосферической симметрии ионов упаковываются в плотную гранецентрированную решетку с небольшой тетрагональностью. При повышении температуры вследствие развития р-орбиталей может возникнуть обменное взаимодействие, результатом чего может быть появление объемноцентрированной кубической Р-модификации. Торий имеет внешнюю конфигурацию p d s и в металлическом состоянии четырехвалентен. Его ионы (Th ) имеют внешнюю ортогональную р -оболочку. При низких температурах при сближении ионов перекрытия р-орбиталей не происходит, ионы ведут себя как псевдосферические и в результате ненаправленного взаимодействия с электронным газом упаковываются в плотную кубическую структуру а-тория. С повышением температуры происходит увеличение энергии электронов р -оболочки, р-орбитали вытягиваются и перекрываются, начиная с температуры 1690°. Выше этой температуры возникают ортогонально направленные обменные связи, в результате чего появляется объемноцентрированная кубическая структура р-тория, устойчивая до температуры плавления. Протактиний в связи с наличием внешней оболочки у его иона и устойчивым валентным состоянием Ра , обусловливающим более высокую электронную концентрацию Ъэл1атом), может иметь подобно ванадию, ниобию и танталу и по тем же причинам объемноцентрированную кубическую структуру. Фактически было найдено, что при 20° протактиний имеет ОН, тетрагональную решетку. Тетрагональность может быть обусловлена загрязнениями образца. [c.239]

Пленки бора получают различными методами, из которых следует отметить метод термического разложения трихлорида бора в присутствии водорода с осаждением на нагретую до 997—1017 °С грань р-кремния, метод вакуумного испарения и конденсации на нагретую до различных (20—797°С) температур подложку из плавленого кварца, слюды, каменной соли, сапфира или стекла, метод электронно-лучевого испарения и конденсации в вакууме 1,33-10- Па иа подложки из тантала илн ниобия (с подслоем йз вольфрама, хлористого бария или без подслоя), разогретые до 297—1197°С, и т. п. Ультрачистые пленки бора получают расплавлением и испарением капли на вертикальном стержне бора. Варьируя температуру капли от 697 до 2497 °С, можио изменить скорость испарения в широких пределах, управляя таким образом скоростью осаждения бора на подложке и совершенством образующихся пленок. Известен также способ получения пленок путем мгновенного охлаждения из жидкости. Применяют следующие схемы закалки прокатка жидкой капли, центрифугирование и захлопывание летящей капли двумя медными шайбами и т. д. Кристаллическое строение пленок бора определяется условиями кристаллизации. Так, пленкк, получаемые методом термического разложения трихлорида, имеют главным образом моно- и поликристалличсское строение, методом вакуумного испарения —в основном аморфное при применении в качестве подложек кремния и сапфира строение пленок зависит от температуры подложки — до 797 °С аморфное, при температуре до 897 “С кристаллическое и т. д. При получении пленок путем закалки из жидкой фазы скорости охлаждения составляют Ю —10 с-, а толщина пленок 40—120 мкм. В этом случае пленки имеют преимущественно кристаллическое строение для получения аморфного бора необходимы более высокие скорости. Метод осаждения бора из газовой фазы на подложку используют также для получениях борных нитей. В этом случае осаждение производят иа сердечник из вольфрама диаметром 15—16 мкм, толщина получаемого при этом борного слоя составляет до 50 мкм. В процессе осаждения происходит борирование вольфрама подложки и образуются бориды различного состава. В борном слое обнаружены аморфная и а- и Р-модификации, имеющие монокрнсталли-ческое строение с размерами кристаллитов 2—3 нм. Заметное влияние иа структуру бора оказывают примеси, попадающие в слой из газовой фазы или подложки. Так, присутствие углерода способствует образованию тетрагонального бора вместо Р-ро.мбоэдрического. [c.149]

Сорбируемость катионов и анионов на ионитах различнога состава зависит от положения соответствующих элементов в периодической системе Д. И. Менделеева. Хроматографическ можно также разделять ионы элементов, принадлежащие к различным группам и рядам, например железо и молибден, ванадий и молибден, молибден и рений, ниобий и вольфрам и др. Элементы одного ряда часто дают аналитически сходные ионы, например катионы группы сернистого аммония. Это сходства аналитических реакций объясняется сходством строения их электронных оболочек (заполнение электронами более глубоких уровней). Это относится также к ряду иттрий — технеций или гафний — рений и к семействам железа, палладия и платины. [c.106]

Вопросы для самопроверки 1. Каковы особенности строения атомов -элементов V В и VI В подгрупп Приведите электронные формулы атомов ванадия, ниобия и тантала. 2. Как изменяются кислотные свойства в ряду HVO3—ННЬОз—НТаОз 3. Как изменяются свойства гидроксидов ванадия V (II), V (III), V (IV), V (V) [c.57]

Ниобий валентность – Справочник химика 21

Характерная для ниобия и тантала тенденция к использованию при образовании химической связи всех своих валентных электронов обычно осуществляется за счет перехода их в высшую степень окисления +5. При низких же степенях окисления эта тенденция осуществляется за счет образования связей М—М (см. сл. главу). [c.544]

Но атомы металлов третьего переходного ряда, от Ьи до Н , не настолько больше атомов соответствующих металлов второго переходного ряда, как можно было бы ожидать. Причина этого заключается в том, что после Ьа вклиниваются металлы первого внутреннего переходного ряда-лантаноиды. Переход от Ьа к Ьи сопровождается постепенным уменьшением размера атомов по причине возрастания ядерного заряда-этот эффект носит название лантаноидного сжатия. Поэтому атом гафния оказывается не столь большим, как следовало бы ожидать, если бы он располагался в периодической таблице непосредственно за Ьа. Заряд ядра у 2г на 18 единиц больше, чем у Т1, а у НГ он на 32 единицы больше, чем у 2г. Вследствие указанного обстоятельства металлы второго и третьего переходных рядов имеют не только одинаковые валентные электронные конфигурации в одинаковых группах, но также почти одинаковые размеры атомов. Поэтому металлы второго и третьего переходных рядов обладают большим сходством свойств между собой, чем с металлами первого переходного ряда. Титан напоминает 2г и НГ в меньшей мере, чем Zr и НГ напоминают друг друга. Ванадий отличается от МЬ и Та, но сами названия тантал и ниобий указывают, как трудно отделить их один от другого. Тантал и ниобий были открыты в 1801 и 1802 гг., но почти полвека многие химики считали, что имеют дело с одним и тем же элементом. Трудность выделения тантала послужила поводом назвать его именем мифического древнегреческого героя Тантала, обреченного на вечный бесцельный труд. В свою очередь ниобий получил свое название по имени Ниобы, дочери Тантала. [c.438]

Кроме бериллия, электролизом расплавленных солей можно получать и другие тугоплавкие металлы (скандий, иттрий, титан, цирконий, гафний, торий, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам и рений). Все они являются элементами переходных групп периодической системы, для которых характерно образование катионов нескольких валентностей. [c.530]

К -элементам пятой группы относятся ванадий, ниобий и тантал. На внешнем квантовом слое у атомов ванадия и тантала находится по два -электрона, а у атома ниобия вследствие провала — один -электрон. Остальные валентные электроны находятся на -подуровне предпоследнего квантового слоя [c.96]

С пятью валентными электронами в возбужденном состоянии атомам элементов УВ-группы свойственно максимальное окислительное число -Н5. Известны также переменные окислительные числа +2, -ЬЗ, +4. Однако низшие степени окисления для этих металлов мало характерны, особенно для ниобия и тантала. [c.90]

Напишите электронные формулы атомов ванадия, ниобия и тантала. Какие валентности они проявляют Напишите электронные формулы ионов V , ЫЬ ” ” и Та +. Назовите области применения ванадия и ниобия. [c.349]

Подгруппа ванадия V, ЫЬ, Та ЫЬ 5 ). В атоме ниобия имеет место провал одного электрона. Максимальная положительная валентность 5. [c.84]

Атомы ванадия, ниобия и тантала имеют мало общего с атомами элементов 5А подгруппы и не бывают в отрицательно валентном состоянии. Сходство сравниваемых подгрупп элементов (5В и 5А) проявляется лишь в соединениях высшей валентности. [c.304]

Элементы ванадий, ниобий, тантал способны давать соединения, в которых проявляют положительную валентность 2, 3, 4 и 5. Наиболее устойчивы и характерны их соединения с максимальной валентностью. Таковы, например, оксиды типа Ме Од. Они проявляют амфотерные свойства с преобладающим кислым характером, снижающимся в соответствии с ростом порядкового номера в направлении V -> Nb -> Та. [c.308]

Из элементов подгруппы ванадий —ниобий —тантал наибольшее практическое значение имеет ванадий и его соединения. Максимальная положительная валентность этих элементов, равная 5, обусловливается потерей атомами этих элементов пяти валентных электронов. В атомах ванадия и тантала на внешнем слое находится 2 электрона, в слое, соседнем с внешним, (8+3) электронов, а в атоме ниобия, соответственно 1 и (8+4) электронов. [c.253]

В наиболее типичных соединениях ванадий, ниобий и тантал проявляют валентность, равную 5. Пятиокиси рассматриваемых элементов являются ангидридами, кислотный характер которых уменьшается от ванадия к танталу. [c.262]

Рассматривая в целом соединения ванадия и его аналогов с электроотрицательными элементами, можно отметить ряд особенностей. Во-иервых, большое многообразие соединений различного состава, что свидетельствует о широких валентных возможностях ванадия, ниобия и тантала как типичных представителей (-металлов. Во-вторых, во многих случаях, даже у некоторых галогенидов, отмечается наличие фаз переменного состава. Это свидетельствует о малом ионном вкладе в химическую связь, что обусловлено сравнительно высокими электроотрицательностями самих металлов и недостаточно выраженной окислительной активностью халькогенов и тяжелых галогенов. Наиболее ярко последняя особенность проявляется при взаимодействии ниобия и тантала с теллуром — одним из наименее [c.308]

На растворимость существенно влияет электронная концентрация. Увеличение числа валентных электронов может увеличивать прочность связи и устойчивость фазы, поэтому растворение металлов с высокой валентностью в металлах с низкой валентностью происходит легче, чем обратное явление. Это обстоятельство является причиной низкой растворимости в цирконии бериллия, алюминия, индия. Непрерывные твердые растворы цирконий образует с титаном и гафнием. Тантал и ниобий неограниченно растворяются только в 3-2г и Р-Н . В системах циркония с ванадием и молибденом в отличие от титана имеет место ограниченная растворимость. [c.302]

Металлическая связь не исключает некоторой доли ковалентности. Металлическая связь в чистом виде характерна только для щелочных и щелочно-земельных металлов. Ряд физических свойств других металлов, особенно переходных (температуры плавления и кипения, энергия атомизации, твердость, межатомные расстояния), свидетельствуют о несводимости химической связи в них то,пько к металлической. Современными физическими методами исследования установлено, что в переходных металлах лишь небольшая часть валентных электронов находится в состоянии обобществления. Число электронов, принадлежащих всему кристаллу, невелико–1 электрон/атом. Например, такой типичный переходный металл, как ниобий, имеет концетрацию обобществленных электронов всего лишь 1,2 на один атом Nb. Остальные же электроны осуществляют направлен- [c.95]

Пятиокись ниобия (МЬ Оз) является полупроводником п типа с недостатком анионов (т.е. кислорода) в кристаллической решетке. Элемент с более высокой валентностью, например Мо, должен снижать проводимость окисной пленки, так как для сохранения нейтральности окисла количество вакантных мест в решетке должно уменьшаться (что равнозначно уменьшению отношения Ме О). Введение элементов с меньшей валентностью (Т1, Zr) приводит к увеличению отношения Ме О, т.е. число дефектных мест в решетке и проводимость сплава при этом будут возрастать. [c.73]

В литературе имеются сведения [62] о связи валентности второго металлического элемента в окалине со скоростью окисления. Надо полагать, что при коррозионном процессе, при котором происходит как окисление, так и ионный обмен, проводимость защитной пленки имеет очень важное значение. Это подтверждается корреляцией между коррозионной стойкостью сплава и валентностью легирующих элементов. Элементы с большей валентностью (Мо) уменьшают проводимость пленки и повышают устойчивость сплава, элементы с меньшей валентностью (Ti, Zт), наоборот, увеличивают проводимость пленки, что должно уменьшать устойчивость ниобия в агрессивных кислотных средах. [c.73]

Адсорбция из раствора сильной кислоты. Ряд металлов, обладающих высокой валентностью, т. е. находящихся в наибольшей степени окисления элемента, обычно способны сильно адсорбироваться при pH 2 или ниже, а некоторые элементы могут адсорбироваться даже из раствора сильной кислоты. Например, Ре + адсорбируется при pH 2. Сурьма, молибден, вероятно, ванадий, тантал, ниобий, торий, цирконий, уран, плутоний и протактиний адсорбируются при pH О или ниже. [c.929]

Протактиний — один из немногих элементов с двойственным химическим характером в одних случаях, в одном валентном состоянии, он подобен элементам V группы ниобию и танталу, а в других — актиноидам… Протактиний — Один из немногих элементов, которые пока намного дороже золота… [c.343]

Ванадий, ниобий и тантал составляют VB-подгруппу периодической системы, К этой подгруппе относится также элемент № 105, искусственно полученный в 1967 г., для которого предложено название нильсборий. Электронная конфигурация двух последних уровней атомов этих элементов выражается формулой (п—l)d ns-, а для ниобия 4d 5s (п — номер периода). Валентными электронами являются ( — )d и ns, но только в возбужденном состоянии атомов (кроме ниобия). Таким образом, проявляемая этими элементами в соединениях максимальная валентность равна пяти. Ванадий и ниобий являются моноизотопными элементами, а природный тантал состоит почти целиком из изото- [c.275]

Если в СиЫЬОз валентность меди равна И, а валентность гто-бия — IV, соединение является парамагнитным, так как в нем имеется по одному неспаренному электрону в атомах меди и ниобия [c.59]

Аналогия в свойствах элементов и соединений, как отмечал еще Д. И. Менделеев, наблюдается не только в пределах групп или периодов, но и при движении по диагонали. Развивая идеи Д. И. Менделеева, А. Е. Ферсман писал, что поскольку радиусы ионов при движении по горизонтали периодической системы вправо уменьшаются, а при движении сверху вниз увеличиваются, то диагональ будет соединять ионы примерно одинаковой величины, но разной валентности. Отсюда он сделал вывод, что ионы, встречающиеся по диагонали, могут замещать друг друга в соединениях. Этот вывод чрезвычайно важен и для аналитической химии, особенно при рассмотрении вопросов соосаждения и сокристаллнзации. Оказалось, например, что Еи + (радиус иона 0,124 нм) со-осаждается с Ва304 (радиус иона бария 0,143 нм), и это может быть использовано для выделения европия. Рассматривая элементы центра периодической системы, И. П. Алимарин отмечал, что аналогия действительно наблюдается не только по горизонтали 2г — МЬ — Мо или Н1 — Та — но и по диагонали Т1 — ЫЬ -—W. Сходство химико-аналитических свойств элементов имеет свои положительные и отрицательные стороны. Определение близких по свойствам элементов прн совместном присутствии является сложной аналитической задачей именно из-за близости их химико-аналитических свойств. Например, спектрофотометрическому определению ниобия с тиоцианатом мешают Мо, Ш, Т1 и другие элементы, а определению его с пероксидом водорода мешают Т1 и . Для анализа таких смесей используются самые небольшие различия в свойствах элементов. [c.15]

Ванадий, ниобий и тантал составляют VB группу периодической системы. В невозбужденном состоянии электронные группировки внешних энергетических уровней атомов этих элементов несколько отличаются друг от друга, а именно у атомов ванадия —3d4s , ниобия—4d 5s и тантала —5d 6s . Таким образом, в невозбужденном состоянии электронными аналогами являются только ванадий и тантал. В возбужденном состоянии, когда один из s-электро-нов ванадия и тантала переходит на другой подуровень, и все пять электронов внешних уровней становятся непарными, т. е. валентными, все три элемента являются электронными аналогами. Наличие на внешних электронных уровнях атомов только d- и s-электронов характеризует эти элементы как металлы. По внешнему виду это серые блестящие металлы с высокими температурами плавления и кипения, не изменяющиеся в воздухе. [c.238]

Проведение опыта. В бокале осадить гидроокись ниобия (см. опыт № 244), сильно подкислить серной кислотой. Бросить в раствор несколько кусочков цинка. Очень быстро раствор с осадком окращивается в синий цвет вследствие образования соединения ниобия низщей валентности. Аналогичный опыт можно провести с соединением тантала (V) и показать, что в этих условиях тантал не восстанавливается. [c.116]

В этот же период зародилось учение о валентности (Ф. Кекуле, Ш. Вюрц и др.), стали известными иовые хим. элементы (бор, литий, кадмий, селен, кремний, бром, алюминий, иод, торий, ванадий, лантан, эрбий, тербий, диспрозий, рутеш й, ниобий), с помощью введенного в практику спектр, анализа было доказано существование цезия, рубидия, таллия и индия. Было проведено определение и уточнение атомных масс мн. хим. элементов. [c.211]

Элементы ванадий V, ниобий КЬ, тантал Та, а также искусственно полученный радиоактивный элемент дубний ВЬ составляют УБ-группу Периодической системы Д.И. Менделеева. Общая электронная формула валентного уровня для атомов ванадия и тантала для ниобия 55 . Максимальная степень [c.240]

Соединения ванадия различной валентности применяют для окраски стекол. Ниобий входит в состав спецстекол для фотообъективов. Керамика на основе Nb205 выдерживает температуру до 1500° С. [c.22]

Из-за высокой химической стойкости тантал используют пррЕ создании фильер для производства искусственного волокна Соединения ванадия различной валентности применяют для окраски стекол Ниобий входит в состав спецстекол для фотообъективов Керамика на основе ЫЬгОз выдерживает температуру до 1500° С [c.22]

Направления дальнейших исследований. Обширный класс интерметаллических соединений, особенно очень стабильных Бруеровских соединений, представляет интерес для широкого применения в катализе, особенно в области получения синтетического топлива. Так, появляется возможность приготовления нанесенных интерметаллов, которые имеют необычно высокую термическую и химическую стойкость, комбинацией металлов группы УП1 с титаном, стронцием, гафнием, ванадием, ниобием, таллием, хромом, молибденом и вольфрамом. Из-за очень сильных взаимодействий, возникающих при образовании данных соединений, ожидается, что спекание будет существенно уменьшено. Такие сильные взаимодействия, по-видимому, модифицируют электронные и каталитические свойства металла группы УП1. В некоторых случаях это может приводить к ухудшению каталитических свойств. Например, для 2гР1з интенсивное изъятие электронов атомами циркония делает платину заметно истощенной по электронам, а поэтому менее металлической, чем платина нулевой валентности. Такое чрезмерное взаимодействие можно уменьшить или регулировать использованием в качестве второго элемента металла, расположенного -справа или слева от циркония (например, молибдена). [c.139]

Катализаторы пиролиза представляют собой сложную систему, основными компонентами которой являются активная масса и носитель. Носитель, обладающ.ий некоторой каталитической активностью, придает катализатору требуемые механические свойства (прочность) и способствует его стабильности. Активный компонент в большинстве предлагаемых катализаторов пиролиза состоит, в основном, из оксидов металлов переменной валентности — ванадия, ниобия, индия, железа и др. Каталитическая активность таких оксидов в процессе пиролиза связана, по-видимому, с изменением их валентности в каталитическом процессе. Так, было показано, что окисленный ванадиевый катализатор пиролиза, содержащий в качестве активного компонента пятивалентный ванадий, обладает (без предварительной активации) низкой активностью и приобретает максимальную активность только после восстановления ванадия водородом (например, водородом, содержащимся в составе продуктов пиролиза) до низшей валентности. Сильновосстановленный образец катализатора, проявляющий высокую активность с первых минут подачи сырья, содержит ванадий, восстановленный, по-видимому, до У0о,5 (одновалентное состояние), обнаруженного на его дифрактограммах. Время, необходимое для восстановления ванадия до активного состояния, зависит от температуры при 300 °С для этого требуется 15 мин, при 750 °С — менее 1 мин. Протекание окислительно-восстановительных реакций в процессе каталитического пиролиза можно предположить и для других катализаторов. [c.10]

Атомные оптические спектры возникают при электронных переходах в валентной оболочке. Периодичность наблюдается не только в спектрах атомов, но и в электронных спектрах ионов металлов в растворах. Способность вещества в растворе поглощать свет определенных длин волн является одним из свойств химической системы, связанным с энергетической характеристикой валентных электронов атомов. Наиболее четко периодичность наблюдается у переходных металлов больших периодов. В горизонтальном направлении с увеличением заряда ядра полосы поглощения смещаются в длинноволновую область спектра. При этом максимум достигается у элементов в конце переходного периода, а у элементов следуюш,его периода начинается вновь. Так, в ряду ниобий (V) — молибден (VI) — тех-нецкий (УП) максимум полос светопоглощения изменяется от 235 до 290 мм, а в ряду тантал (V) — вольфрам (VI) — рений (УП) — от менее 216 до 226 нм. [c.8]

В случае, если данный элемент образует разнообразные сложные ионы, вместо формул ионов приведен символ элемента с римской цифрой, указывающей валентность элемента например, Мо Та , Ванадий — образует следующие ионы в кислой среде — УО , УО в щелочной среде—УОз У3О9 УеО , Н2УО4И др. Ниобий, тантал и молибден образуют сложные поликислоты, а платиновые металлы — хлоридные комплексные анионы. [c.10]

Электронные формулы атомов химических элементов (109)

№ эл-та	Химический знак	Название элемента	Электронная формула
1	H	водород	1s ¹
2	He	гелий	1s ²
II период
3	Li	литий	1s ²2s ¹
4	Be	бериллий	1s ²2s ²
5	B	бор	1s ²2s ²2p ¹
6	C	углерод	1s ²2s ²2p ²
7	N	азот	1s ²2s ²2p ³
8	O	кислород	1s ²2s ²2p ⁴
9	F	фтор	1s ²2s ²2p ⁵
10	Ne	неон	1s ²2s ²2p ⁶
III период
11	Na	натрий	1s ²2s ²2p ⁶3s ¹
12	Mg	магний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²
13	Al	алюминий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p¹
14	Si	кремний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p²
15	P	фосфор	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p³
16	S	сера	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁴
17	Cl	хлор	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁵
18	Ar	аргон	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶
IV период
19	K	калий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ¹
20	Ca	кальций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²
21	Sc	скандий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹
22	Ti	титан	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d²
23	V	ванадий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d³
24	Cr	хром	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ¹3d⁵
25	Mn	марганец	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁵
26	Fe	железо	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁶
27	Co	кобальт	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁷
28	Ni	никель	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁸
29	Cu	медь	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ¹3d¹⁰
30	Zn	цинк	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰
31	Ga	галлий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p¹
32	Ge	германий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p²
33	As	мышьяк	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p³
34	Se	селен	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁴
35	Br	бром	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁵
36	Kr	криптон	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶
V период
37	Rb	рубидий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹
38	Sr	стронций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²
39	Y	иттрий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹
40	Zr	цирконий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d²
41	Nb	ниобий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁴
42	Mo	молибден	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁵
43	Tc	технеций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d⁵
44	Ru	рутений	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁷
45	Rh	родий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁸
46	Pd	палладий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s⁰4d¹⁰
47	Ag	серебро	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d¹⁰
48	Cd	кадмий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰
49	In	индий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p¹
50	Sn	олово	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p²
51	Sb	сурьма	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²²4d¹⁰5p³
52	Te	теллур	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁴
53	I	йод	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁵
54	Xe	ксенон	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶
VI период
55	Cs	цезий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹
56	Ba	барий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²
57	La	лантан	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²5d¹
58	Ce	церий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f²
59	Pr	празеодим	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f³
60	Nd	неодим	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁴
61	Pm	прометий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁵
62	Sm	самарий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁶
63	Eu	европий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁷
64	Gd	гадолиний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁷5d¹
65	Tb	тербий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁹
66	Dy	диспрозий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁰
67	Ho	гольмий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹¹
68	Er	эрбий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹²
68	Tm	тулий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹³
70	Yb	иттербий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴
71	Lu	лютеций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹
72	Hf	гафний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d²
73	Ta	тантал	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d³
74	W	вольфрам	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁴
75	Re	рений	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁵
76	Os	осмий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁶
77	Ir	иридий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁷
78	Pt	платина	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹4f¹⁴5d⁹
79	Au	золото	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹4f¹⁴5d¹⁰
80	Hg	ртуть	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰
81	Tl	таллий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p¹
82	Pb	свинец	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p²
83	Bi	висмут	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p³
84	Po	полоний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁴
85	At	астат	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁵
86	Rn	радон	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶
VII период
87	Fr	франций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s¹
88	Ra	радий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²
89	Ac	актиний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²6d¹
90	Th	торий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²6d²5f⁰
91	Pa	протактиний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f²6d¹
92	U	уран	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f³6d¹
93	Np	нептуний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁴6d¹
94	Pu	плутоний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁵6d¹
95	Am	америций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁷
96	Cm	кюрий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁷6d¹
97	Bk	берклий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁸6d¹
98	Cf	калифорний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁰
99	Es	эйнштейний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹¹
100	Fm	фермий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹²
101	Md	менделеевий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹³
102	No	нобелий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴
103	Lr	лоуренсий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹
104	Rf	резерфордий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d²
105	Db	дубний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d³
106	Sg	сиборгий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d⁴
107	Bh	борий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d⁵
108	Hs	хассий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d⁶
109	Mt	мейтнерий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d⁷
Обозначения элементов:
s-элементы	p-элементы	d-элементы	f-элементы

Фазообразование в тройной системе из оксидов лития, марганца (+2) и ниобия (+5) Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

7universum.com

UNIVERSUM:

ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ

ФАЗООБРАЗОВАНИЕ В ТРОЙНОЙ СИСТЕМЕ ИЗ ОКСИДОВ ЛИТИЯ,

МАРГАНЦА (+2) И НИОБИЯ (+5)

Ганноченко Алексей Анатольевич

канд. хим. наук, преподаватель, средняя школа № 6, РФ, г. Таганрог

E-mail: aaganochenco@rambler. ru

PHASE FORMATION IN THE TERNARY SYSTEM BY THE LITHIUM AND MANGANESE (+2) AND NIOBIUM (+5) OXIDES

Gannochenko Alexey

candidate of Science, lecturer, medium school № 6, Russia, Taganrog АННОТАЦИЯ

Методом рентгенофазового анализа изучено фазообразование в субсолидусной части тройной системы Li2O — MnO — Nb2O5, образцы которой получены твердофазным синтезом в атмосфере водорода. Получено четыре новых соединения, изучены их области гомогенности. Исследованы различные области возможных твердых растворов. Результаты сопоставлены с известными ранее в аналогичных ниобатных системах с оксидами цинка и магния, обсуждены отличия фазообразования в этих системах.

ABSTRACT

By the XRD, phase formation in subsolidus part in the system Li2O — MnO — Nb2O5 was studied, patterns in which was prepared by the solid state method in hydrogen atmosphere. The four new compounds were obtained, and its homogeneous regions were examined. Also, different possible solid state regions were investigated in this system. The obtained results are compared with early known

Ганноченко А.А. Фазообразование в тройной системе из оксидов лития, марганца (+2) и ниобия (+5) // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2014. № 2 (3) . URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/935

in analogous systems with zinc and magnesium oxides. The difference in phase formation are discussed.

Ключевые слова: фазообразование, ниобат, марганец, литий,

твердофазный синтез, рентгенофазовый анализ.

Keywords: phase formation, niobate, manganese, lithium, solid state synthesis, X-ray diffraction.

ВВЕДЕНИЕ

Система Li2O — MnO — Nb2O5, исследование которой является целью настоящей работы, относится к одной из неизученных до настоящего времени ниобатных систем оксида лития с оксидами двухвалентных металлов. Причина этого, очевидно, связана с тем, что исследование этой тройной системы представляет определенные трудности в связи с тем, что соединения двухвалентного марганца устойчивы только в восстановительной среде. Ее изучение и сравнение полученных данных с результатами исследования аналогичных литий-ниобатных систем представляет теоретический интерес в плане определения места в этих системах системы с оксидом марганца (+2). Очевиден и прикладной интерес в связи с поиском новых литий-катионных проводящих материалов.

Ранее в этой системе был получен тройной оксид LiMnNbO4 [10], который имеет сверхструктуру типа шпинели, в которой литий и ниобий упорядочены в октаэдрических позициях, а марганец расположен в тетраэдрах. Имеются также сведения об обнаруженных в субсолидусе твёрдых растворах с марганцем(+2) на основе LiNbO3 общей формулы Li(1—3x)Nb(1—x)Mn4xO3, 0<x<0,13, в которых 4 иона Mn2+ замещают комбинацию 3Li+ и Nb5+[12].

Учитывая близость размеров и координационных предпочтений катиона Mn2+ и катионов Zn2+ и Mg2+, можно было ожидать, что фазообразование в системе Li2O — MnO — Nb2O5, будет во многом аналогичным фазообразованию в системах Li2O — ZnO — Nb2O5 и Li2O — MgO — Nb2O5.Zn(1+>,/2>NbO4. [2], которая простирается по составу до значения y=0,5 в направлении к Zn3Nb2O8, имеющему моноклинную катиондефицитную сверхструктуру от типа шпинели. Особый интерес представляют также обнаруженные в этих системах изоструктурные моноклинные твёрдые электролиты Li3Mg05Nb2O7 и Li3Zno,5Nb2O7, [11]. По данным исследования монокристаллов этих соединений установлено, что они относятся к ранее неизвестному структурному типу.

Методика синтеза образцов системы.

Для приготовления образцов тройной системы Li2O — MnO — Nb2O5 использовали твердофазный синтез в среде очищенного водорода, который необходим для стабилизации марганца в двухвалентном состоянии. Конечный синтез образцов системы проводили при температуре 1000—1150°С в течение 7—10 часов. Для фиксации равновесия при температуре синтеза образцы после обжига быстро охлаждали.

Методика синтеза состояла в следующем. Исходные вещества тонко измельчали с добавлением этанола и полученный порошок прессовали в диски. Ортониобат лития Li3NbO4 синтезировали из оксида ниобия и карбоната лития, который брали с 2 %-ным избытком с учетом летучести оксида лития при высоких температурах. Обжиг проводили на воздухе в два этапа, при 750 и 900°С по 2—3 часа с промежуточным измельчением. Ниобаты марганца (+2) получали из оксидов Mn2O3 и Nb2O5 при температуре 1100 — 1200°С в течение 2—3 часов. В целом в системе Li2O — MnO — Nb2O5 синтезированы

и исследованы более 50 образцов, относящихся в основном к разрезам в направлении оксида марганца (+2) со стороны литий-ниобатной двойной системы (рис. 1). При этом область составов этой системы ограничена ниобатами Li3NbO4, с одной и LiNb3O8 с другой стороны. Это связано с тем, что исследования в сильнощелочной и сильнокислотной областях литий-ниобатной системы представляют определенные сложности. В первом случае они вызваны высокой агрессивностью оксида (гидроксида) лития и его чрезвычайной чувствительностью даже к следовым количествам углекислого газа. Во втором случае, при высоком содержании окиси ниобия из-за его тугоплавкости и относительно малой химической активности возникают проблемы с достижением равновесия.

Рисунок 1. Триангуляция системы Li2O — MnO — Nb2Os.

Основным методом исследования фазообразования в системе Li 2O — MnO — Nb2O5 служил рентгенофазовый анализ (РФА). Он проводился на дифрактометре ДРОН-2 с CuKa-излучением. Съемки полных профилей выполнены на дифрактометре Rigaku.

Для уточнения параметров решетки съемку образцов проводили с внутренним эталоном KTaO3. Последний был выбран с учетом следующих соображений. Во-первых, его рентгеновские рефлексы не накладываются

на рефлексы основной фазы. Во-вторых, его рефлексы достаточно равномерно располагаются во всем интервале углов 20. Для повышения точности получаемых данных вводили поправки.

Экспериментальные результаты и их обсуждение

В результате исследования тройной системы Li2O — MnO — Nb2O5, кроме полученного ранее тройного оксида LiMnNbO4, были обнаружены следующие новые фазы: Li22Mnoj9Nb2O7, Li3Mn2NbO6 и Li3MnNbO5 (рис. 1). Их рентгенограммы приведены на рис. 2—4. Как было отмечено ранее в работе [10], оксид LiMnNbO4 имеет сверхструктуру типа шпинели, в которой наблюдается упорядочение катионов, как в LiZnNbO4 [8, № 00-023-1206]. В отличие от цинкового аналога у LiMnNbO4 область гомогенности практически отсутствует.

На сечении Li3NbO4 — MnO (рис. 1), изученном при температуре ~1000 °C с приготовлением и анализом образцов, состав которых приведен в табл. 1, найдено два новых соединения. Конечные фазы этого сечения оксид марганца MnO и ортониобат лития Li3NbO4 имеют родственные структуры типа NaCl. В соединении Li3NbO4 литий и ниобий упорядочены по октаэдрическим позициям. Ниобиевые октаэдры соединены по четыре таким образом, что 4 атома ниобия образуют тетраэдр, причем тетраэдрические кластеры изолированы.

Таблица 1.

Результаты РФА образцов на сечении Li3NbO4 — MnO.

Состав изученных образцов разреза Li3NbO4-MnO, мол. % Фазовый состав образцов по данным РФА

Li2O MnO Nb2Os

30 60 10 Li3Mn2NbO6 + MnO

34 55 11 Li3Mn2NbO6 + следы MnO

37,5 50 12,5 Li3Mn2NbO6

41 45 14 Li3NbO4MnO + Li3Mn2NbO6

45 40 15 Li3NbO4MnO + Li3Mn2NbO6

50 33,5 16,5 Li3NbO4MnO

56,5 25 18,5 Li3NbO4MnO + следы LiNbO3

60 20 20 Li3NbO4MnO + следы Li3NbO4 + следы LiNbO3

64 15 21 Li3NbO4MnO + Li3NbO4 + следы LiNbO3

Рисунок 2. Рентгенограмма Li2,2Mn0,9Nb2O7.

Рисунок 3. Рентгенограмма Li3Mn2NbOfr

Рисунок 4. Рентгенограмма Li3MnNbO5.

Судя по данным РФА, образец состава Li3Mn2NbO6 является однофазным. По его дифракционной картине установлено, что это соединение имеет сверхструктуру от типа каменной соли, вероятно, вызванную упорядочением катионов. По рентгенограмме определены параметры ячейки, a = 600,16 пм, b = 882,92 пм, c = 1810,5 пм, V = 959,39 • 106 пм3.

Детальное исследование этого разреза в области составов с меньшим содержанием оксида марганца (+2), то есть ниже состава Li3Mn2NbO6 (рис. 1), привело к следующим результатам. На дифрактограмме образца состава Li3NbO4 ■ MnO (на рис. 1 обозначен как «Х»), т. е. содержащем ~ 33,3 мольн. % MnO, присутствуют только субструктурные отражения типа NaCl, но с рефлексами, смещенными на 2—3 градуса в высокоугловую область (табл. 2). В образцах с 25 и 20 мольн. % MnO на сечении присутствуют следы Li3NbO4, а начиная с составов, содержащих меньше 15 мольн. % MnO, судя по дифрактограммам, основной фазой становится Li3NbO4. Поскольку в настоящей работе исследована только область правее сечения Li3NbO4 — MnO (рис. 1), нельзя точно утверждать, но можно сделать предположение о существовании в изучаемой тройной системе неупорядоченной нестехиометрической фазы типа NaCl, которая, по-видимому, является аниондефицитной, как и в аналогичной системе Li2O — MgO — Nb2O5 [4]. По порошковой рентгенограмме примерно оценены параметры решетки фазы состава Li3NbO4 • MnO (табл. 2).

Таблица 2.

Дифракционная характеристика фазы Li3NbO4 • MnO.

Угол 20 отражений на дифрактограмме соединения Li3NbO4 • MnO hkl Угол 20 отражений на дифрактограмме MnO [8 (№ 07-0230)]

36,5 111 34,94

42,4 200 40,583

61,6 220 58,776

73,7 311 70,243

77,5 222 73,865

90,2 400 87,859

Параметры решеток фаз

a = 426 пм a = 444,5 пм

В таблице 2 для сопоставления приведены данные РФА, относящиеся к оксиду марганца (+2). Из сопоставления следует, что структуру новой фазы можно представить как структуру, в которой 3 атома Li и один атом Nb замещают четыре атома Mn в структуре MnO. При этом уменьшение параметра ячейки можно объяснить меньшим средним радиусом замещающих катионов: [3R(Li+) + R(Nb5+)] /4 = 87 пм в сравнении с радиусом катиона марганца R(Mn2+) = 97 пм.

Хотя между двумя родственными структурами логично ожидать образования промежуточных фаз твёрдых растворов, в данной работе установлено, что соединения Li3Mn2NbO6 и Li3NbO4-MnO разделяет двухфазная область. Препятствием образования твёрдых растворов является, по-видимому, относительно большая разница в размерах ионов Mn и замещающих его катионов. К тому же сильное различие в зарядах ионов не способствует их перемешиванию в кристаллической структуре.

Результаты исследования сечений LiNbO3 — MnNb2O6 и LiNbO3 — Mn4Nb2O9 и их анализ приведены в статье [1].

Конечные фазы сечения LiNb3O8 – MnNb2O6 имеют структуры, которые являются различными сверхструктурами от типа скрутиниита a-PbO2 [6]. В системах Li2O — MO — 32O5 на аналогичных сечениях имеются соединения и твёрдые растворы [4]. Для исследования этого сечения было приготовлено 5 образцов, состав которых изменялся с шагом в 10 мольн. % MnO. Судя по РФА, все 5 образцов оказались состоящими из двух исходных фаз. Таким образом, на этом сечении в исследуемой системе (рис. 1) соединений не обнаружено. Вероятно, катион Mn2+ является слишком большим для существования соединений и твердых растворов на сечении MnNb2O6 — LiNb3O8.

В нижней части диаграммы исследуемой тройной системы (рис. 1) обнаружена фаза состава Li22Mn09Nb2O7. Была предпринята попытка выяснить возможную область гомогенности этой фазы исследованием образцов состава Li4-2XMnXNb2O7 с .х = 0,4; 0,5; 0,6 и 0,7; 0,8; 0,9; 0,95. (табл. 3). Однако

рентгенофазовый анализ показал, что только образец с x = 0,9 является однофазным. В остальных образцах по мере удаления от состава Li2j2Mnoj9Nb2O7 количество примесей закономерно возрастает (табл. 3). Таким образом, область гомогенности нового соединения если и существует, то она достаточно мала. Последующие опыты показали, что это соединение получается из различных исходных веществ (из сочетаний Li3NbO4, Nb2O5 и «Z», где «Z» — LiMnNbO4, Mn4Nb2O9, MnO), что доказывает его существование в системе при температуре синтеза как равновесной фазы.

Таблица 3.

Фазовый состав образцов Li4_2xMnxNb2O7

Значе ние «X» Формула Состав, мольн. % Результаты фазового анализа

Ы2О MnO Nb2O5

0,4 Li3,1Mn0,45Nb2O7 51,66 15,00 33,33 30 % Li2,2Mn0,9Nb2O7, 40 % LiNbO3, 30 % ’ Li3NbO4

0,5 Li3Mn0,5Nb2O7 50,00 16,67 33,33 50 % Li2,2Mn0,9Nb2O7, 30 % LiNbO3, 20 % ’ Li3NbO4

0,6 Li2,9Mn0,55Nb2O7 48,33 18,33 33,33 60 % Li2,2Mn0,9Nb2O7, 20 % LiNbO3, 20 % ’ Li3NbO4

0,7 Li2,6Mn0,7Nb2O7 43,33 23,33 33,33 75 % Li2,2Mn0,9Nb2O7, 15 % LiNbO3, 10 % Li3NbO4

0,8 Li2,4Mn0,8Nb2O7 40,00 26,66 33,33 90 % Li2,2Mn0,9Nb2O7, 10 % LiNbO3

0,9 Li2,2Mn0,9Nb2O7 36,66 30,00 33,33 100 % Li2,2Mn0,9Nb2O7

0,95 Li2MnNb2O7 33,33 33,33 33,33 80 % Li2,2Mn0,9Nb2O7, 10 % LiMnNbO4, 10 % LiNbO3 (тв. р-р)

Можно предположить, что фаза Li(4-2X)MnXNb2O7 изоструктурна слоистым тройным оксидам Li3Znoj5Nb2O7 и Li3Mg05Nb2O7 и отвечает пространственной группе Сс. И действительно рентгенограмма полученного соединения очень похожа на рентгенограмму цинкового аналога [11; 8], со слегка смещенными рефлексами в сторону меньших углов, что можно объяснить различием в радиусах ионов Mn и Zn [9] (табл. 4).

Таблица 4.

Сравнение параметров решетки фаз Li3Zno,5Nb2O7 и Li2,2Mno,9Nb2O7

а, пм b, пм c, пм в, 0 V, ■ 106, пм3 Источник

Li3Zno,5Nb2O7 1063,1 508,4 987,8 99,98 525,81 [11]

Li2,2Mno,9Nb2O7 1082,73 515,57 989,47 99,988 543,98 Наши данные

Как видно из рис. 1 и 5, фазообразование в исследуемой тройной системе и аналогичных системах Li2O — ZnO — Nb2O5 и Li2O — MgO — Nb2O5 очень сходно. Отсутствие двойных оксидов в системах Li2O — MgO и Li2O — MnO, очевидно, объясняется более ярко выраженными основными свойствами оксидов MgO и MnO по сравнению с ZnO. Двойные системы MO — Nb2O5 очень близки по характеру взаимодействия, причем везде присутствует фаза типа колумбита MNb2O6.

П2О — ZnO — Nb2Os и Li2O — MgO — Nb2O5 [4].

Отсутствие фазы типа шпинели в тройной системе с магнием и ее присутствие в системах с оксидами цинка и марганца, по-видимому,

объясняется слишком маленьким для ниобатной шпинельной структуры размером катиона Mg2+. Это предположение подтверждается тем,

что в аналогичных системах с Ni и Co подобные соединения также не найдены.

Другой причиной различия фазообразования в этих тройных системах может быть разная склонность двухвалентных катионов цинка, магния и марганца к тетраэдрической координации. Из кристаллохимического анализа структур с этими катионами следует (табл. 5), что для Mg она наиболее характерна, для Zn2+ наименее типична, а катион Mn2+ занимает в этом плане промежуточное положение, обнаруживая, таким образом, возможность существования в соединениях как с тетраэдрической, так и с октаэдрической координацией. Отметим также, что предпочтение к тетраэдрической координации у Zn2+, по-видимому, объясняет отсутствие в цинковой системе фазы типа NaCl состава Li3Zn2NbO6, в которой все катионы имеют только октаэдрическое окружение.

Таблица 5.

Кристаллохимический анализ структур с катионами Mg2+, Zn2+ и Mn2+.

Катион М (+2) Типичное координационное окружение катионов М (+2)

Zn Почти всегда тетраэдрическое, октаэдрическое имеет место только при высоких давлениях

Mg Предпочтительнее октаэдрическое, но иногда бывает тетраэдрическое

Mn Тетраэдрическое и октаэдрическое практически равновероятны

Следует также отметить наличие во всех трех тройных системах фаз со слоистой структурой состава Li(4-2x)MxNb2O7. При этом отличие состава марганцевой фазы от составов фаз аналогов можно объяснить меньшим поляризующим действием Mn+2. Твердые растворы в изученной тройной системе обнаружены только на основе LiNbO3, причем область гомогенности двухмерна, как в случае аналогичной магниевой системы.

Заключение

В настоящей работе впервые изучен базовый фрагмент тройной системы Li2O — MnO — Nb2O5. При этом выявлены особенности фазообразования в этой системе и проведено его сравнение с фазообразованием в аналогичных

системах с оксидами магния и цинка. Получено четыре новых соединения. Найдена двухмерная область гомогенности твердых растворов на основе метаниобата лития. Сделан вывод, что катион Mn2+ из-за отсутствия явного предпочтения к октаэдрической координации занимает в тройных литий-ниобатных фазах как тетраэдрические, так и октаэдрические позиции.

Список литературы:

1. Ганноченко А.А., Шукаев И.Л., Лупейко Т.Г. Фаза на основе метаниобата лития в тройной системе Li2O — MnO — Nb2O5 // Известия Высших учебных заведений. — Сев.-Кав. регион. Естественные науки. — 2012. — № 1. — С. 17—21.

2. Налбандян В.Б., Медведев Б.С., Налбандян В.И., Чиненова А.В. Тройная система из оксидов ниобия, цинка и лития // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. — 1988. — Т. 24. — № 6. — С. 980—983.

3. Налбандян В.Б. Тройная система из оксидов ниобия, цинка и лития // Неорганические материалы. — 1988. — Т. 24. — № 6. — С. 980—983.

4. Шукаев И.Л. Твёрдофазные равновесия, кристаллохимия и ионная проводимость фаз в некоторых тройных системах, содержащих оксиды натрия (лития) и титана (ниобия, тантала): дис. канд. химич. наук. — Ростов-на-Дону, 1996. — 217 C.

5. Blasse G. The crystal structure of some compounds of the type LiMe3+Me4+O4 and LiMe Me O4// Journal of Inorganic Nuclear Chemistry. — 1963. — Vol. 25 — P. 230—232.

6. Inorganic Crystal Structure Database.

7. Mather G.C., Smith R.I., Skakle J.M.S. et al. Synthesis and structures of the partially ordered rock salt phases, Li3M2XO6: M=Mg, Co, Ni; X = Nb, Ta, Sb. // Journal of Material Chemistry. — 1995. — Vol. 5. — P. 1177—1182.

8. PDF-2. ICDD, Philadelphia. Release 2001.

9. Shannon R.D. Revised effective ionic radii and systematic study of interatomic distances in halides and chalcogenides //Acta Crystallografica. — 1976. Vol. A32. — № 5. — P. 751—767.

10. Shukaev I.L., Pospelov A.A., Gannochenko A.A. Ordered tetragonal spinel LiMnNbO4 prepared in reducing atmosphere // Journal of Solid State Chemistry. — 2007. — Vol. 180. — P. 2189—2193.

11. Shukaev I.L., Shilov G.V., Avdeev M.Y. et al. Layered niobates with threedimensional lithium ion conduction // The fourth conference Solid State Chemistry 2000, September 3—8, Prague, Czech Republic. — P. 92—93.

12. Villafuerte-Castrejon M. E., Azamar-Barrios J.A., Bartolo-Perez P. Study of the

Л I

solid solutions of LiNbO3 and LiTaO3 with Mn // Journal of Solid State Chemistry. — 1998. — Vol. 140. — № 2. — P. 168—174.

Хлорид ниобия(V) – это… Что такое Хлорид ниобия(V)?

Общие
Хлорид ниобия(V)
Изображение димера хлорида ниобия(V)

Систематическое наименование	хлорид ниобия(V), пентахлорид ниобия
Химическая формула	NbCl₅
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	желтые игольчатые кристаллы
Молярная масса	270.17 г/моль
Плотность	2,75 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	204.7 °C
Температура кипения	254^[1] °C
Температура вспышки	негорюч °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	-797.47 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	разлагается
Растворимость в остальных веществах	растворим в спирте, HCl, хлороформе, CCl₄, тетрахлорметане, сероуглероде, серной кислоте, эфире, уксусной кислоте
Структура
Кристаллическая структура	тригональная бипирамидальная
Классификация
Рег. номер CAS	10026-12-7
SMILES	Cl[Nb](Cl)(Cl)(Cl)Cl
Регистрационный номер EC	233-059-8
RTECS	QU0350000
Безопасность
Токсичность

Хлорид ниобия(V) (пентахлорид ниобия) — это бинарное неорганическое химическое твердое кристаллическое вещество чаще всего желтого цвета. Является солью соляной кислоты и ниобия. Химическая формула NbCl₅.

Структура и свойства

Хлорид ниобия(V) гигроскопичен, легко гидролизуется.

В пентахлориде ниобия хлор в твердом состоянии является «мостовым» димером (см. изображение). То есть реальная формула Nb₂Cl₁₀. Каждый ниобий окружён шестью ионами хлора, но октаэдрическая координация существенно искажена (см. структурное изображение).

Длины экваториальных связей Nb—Cl равны 0,225 нм (внешняя) и 0,256 нм (мостовая), соответственно. Длина внеплоскостной связи ниобий—хлор равна 0,2292 нм и она образует с экваториальной плоскостью молекулы угол в 83,7°. «Мостовое» соединение Nb—Cl—Nb образует угол 101,3°. Два атома хлора выступают в качестве «мостового» лиганда. Расстояние между атомами Nb равно 0,3988 нм — это слишком много для любых взаимодействующих металлов. править] Получение

Ниобия пентахлорид получается прямым хлорированием металлического ниобия при температуре от 300 до 350 °C:

2Nb + 5Cl₂ → 2NbCl₅

Также получают нагреванием смеси Nb₂O₅ с углем в токе хлора:

Nb₂O₅ + 5C_(кокс) + 5Cl₂ → 2NbCl₅ + 5CO

Может быть получен путем хлорирования пентаоксида ниобия в присутствии углерода при 300 °C. Полученные вещества содержат небольшое количество сублимации. Может быть получен хлорированием ниобия, ферросплавов ниобия, а также танталит-колумбитового сырья.^[2]

Использование

Активация алкенов в карбонильнил-n реакции (англ. carbonyl-ene reaction)

Соединение используется в органической химии как кислота Льюиса в активизации алкенов для карбонильных реакций и реакции Дильса-Альдера. Ниобия хлорид может генерировать n-ацилиминиумные соединения (англ. N-acyliminium compounds) из определенных пирролидинов, которые являются субстратами для нуклеофилов, таких, например, как аллилтриметилсилан (англ. allyltrimethylsilane), индол, или силильно энольный эфир (англ. silyl enol ether) из бензофенона.

Пентахлорид ниобия используется в качестве исходного материала в химическом производстве для получения чистого ниобия.

Примечания

Ниобий – обзор | ScienceDirect Topics

14.1 Свойства ниобия

Ниобий (американский термин, также называемый колумбием, Cb) принадлежит к элементам V группы Периодической таблицы. Он имеет номер 41, атомный вес 92,9, плотность 8,57 г / см ³ и конфигурацию электронов атома 4d ⁴ 5s ¹. Наиболее стабильные соединения образуются с пятивалентным ниобием (+5), но есть также известные соединения со степенями окисления +4, +3, +2 и +1.Сообщается, что температура плавления ниобия составляет 2470 ° C, а температура кипения составляет 4927 ° C. Кристаллическая решетка ниобия является объемно-центрированной кубической (ОЦК) с a = 0,3294 нм.

Ниобий нашел применение в сталеплавильном производстве из-за его способности контролировать карбиды, нитриды и размер зерна материала, особенно при повышенных температурах. Ниобий в сталях образует мелкодисперсный карбид NbC и нитрид NbN. Ниобий повышает стойкость нержавеющих сталей к межкристаллитной коррозии, достигая максимального значения при массовых отношениях Nb / C> 10.Легированные ниобием (<1,5% Nb) хромомолибденовые стали (от 2% до 13% Cr, <0,6% Mo) часто используются в высокотемпературных применениях, таких как котлы. В низколегированных сталях ниобий широко используется в качестве микролегирующего элемента, который в сочетании с контролируемой термомеханической обработкой важен для многих разновидностей высокопрочных низколегированных (HSLA) сталей. Незначительные добавки ниобия также способствуют коррозионной стойкости сплавов железа. Как металл, ниобий находит применение в инструментальных сталях, износостойких и износостойких, нержавеющих сталях, а также в различных суперсплавах (Eggert et al., 1982).

Ниобий и железо в жидком состоянии обладают полной взаимной растворимостью (рис. 14.1). В твердом состоянии образуются несколько интерметаллических соединений, таких как Nb ₁₉ Fe ₂₁ (также обозначается как Nb ₆ Fe ₇; разложение> 1500 ° C) и NbFe ₂ (1655 ° C). Также упоминалось о существовании η-фазы Nb ₃ Fe ₂. Сплавы, такие как стандартный феррониобий (от ~ 50% до 70% Nb + Ta), имеют точки ликвидуса в диапазоне от 1580 ° до 1620 ° C.

РИСУНОК 14.1. Диаграмма равновесного состояния системы Nb-Fe.

С углеродом ниобий образует два стабильных карбида (рис. 14.2): Nb ₂ C (от 5,43% до 5,83% мас. C) и NbC (стехиометрический состав 11,45% мас. C, температура плавления 3613 ° C, плотность 7,82%). г / см ³). Карбиды имеют широкий диапазон однородности. Существование метастабильного карбида Nb ₃ C ₂ еще не подтверждено. Карбид Nb ₂ C имеет три модификации: α-фаза (ромбоэдрическая от <1200 ° до 1230 ° C), ß-фаза (гексагональная, от 1200 ° до 2500 ° C) и γ-фаза (неупорядоченная гексагональная,> 2500 ° C. ).Максимальная растворимость углерода в твердом ниобии до 1% мас. C при температуре эвтектики.

РИСУНОК 14.2. Диаграмма равновесия системы Nb-C.

Ниобий имеет высокое сродство к фосфору, образуя термодинамически сильные фосфиды NbP (с широким диапазоном гомогенности NbP _0,8-1,2) и NbP ₂. Последний фосфид разлагается при плавлении (~ 1730 ° C).

В системе Nb-Si (рис. 14.3) были идентифицированы три стабильных силицида: Nb ₃ Si, Nb ₅ Si ₃ и NbSi ₂, среди которых Nb ₅ Si ₃ имеет различную структуру в высокотемпературном (β) и низкотемпературном (α) диапазонах.Этот интерметаллид обычно образуется в стандартном сплаве FeNb и увеличивает температуру плавления сплава. Кремний растворяется в Nb <0,5 ат. % при 1170 ° C и <1,2 ат. % при 1920 ° C, но ниобий практически не растворяется в кремнии. Процент кремния в FeNb фактически определяет его температуру ликвидуса, фазовый состав и плотность.

РИСУНОК 14.3. Диаграмма равновесия системы Nb-Si.

С алюминием ниобий образует ряд алюминидов ниобия – NbAl ₃, Nb ₂ Al и Nb ₃ Al (рис.14.4) – все они имеют достаточно высокие температуры плавления: 1694, 1933 и ~ 2050 ° C соответственно. Температура эвтектики в диапазоне NbAl ₃ –Nb ₂ Al составляет 1598 ° C. Растворимость Al в ниобии при перитектической температуре составляет от 21% до 23% ат. Al и ниобий в алюминии ниже 0,3% ат. Nb.

РИСУНОК 14.4. Диаграмма равновесного состояния системы Nb-Al.

С кислородом ниобий образует три стабильных оксида (рис. 14.5), а именно NbO (точка плавления 1945 ° C), NbO ₂ (точка плавления 1915 ° C) и Nb ₂ O ₅ (точка плавления 1510 ° С).Последний оксид является часто встречающейся формой в ниобийсодержащих минералах и является основой для многих ниобатных систем. Он имеет три известные модификации, из которых моноклинная ß-фаза наиболее устойчива для металлургических условий. Две другие фазы в конечном итоге появляются при окислении ниобия при низких (α-фаза) или высоких (γ-фаза) температурах.

РИСУНОК 14.5. Фазовая диаграмма системы Nb-O.

Другая оксидная фаза, Nb ₄ O ₅ (на рис.14 не показана.5; тетрагональный тип решетки), обнаружен в остатках электролиза расплавов Nb-O-F, и механизм его образования до сих пор не изучен.

Три ниобата образуются с оксидом кальция (рис. 14.6) в виде CaO · Nb ₂ O ₅, 2CaO · Nb ₂ O ₅ и 3CaO · Nb ₂ O ₅, все из них с достаточно высокими температурами плавления.

РИСУНОК 14.6. Диаграмма равновесного состояния системы Nb ₂ O ₅ -CaO.

В отличие от CaO, в системе Nb ₂ O ₅ -SiO ₂, которая относится к эвтектическому типу, отсутствуют химические соединения.Оба оксида Nb ₂ O ₅ и SiO ₂ имеют кислотную природу. Выше 1695 ° C имеется широкая область двух несмешивающихся жидкостей. С оксидом алюминия Nb ₂ O ₅ образует три стабильных соединения: Al ₂ O ₃ · Nb ₂ O ₅, Al ₂ O ₃ · 9Nb ₂ O ₅ и Al ₂ O ₃ · 25Nb ₂ O ₅.

Иодид ниобия (V) | AMERICAN ELEMENTS ®

РАЗДЕЛ 1.ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Наименование продукта: Йодид ниобия (V)

Номер продукта: Все применимые коды продуктов American Elements, например NB5-I-02 , NB5-I-025 , NB5-I-03 , NB5-I-035 , NB5-I-04 , NB5-I-05

Номер CAS: 13779-92-5

Соответствующие установленные области применения вещества: Научные исследования и разработки

Информация о поставщике:
American Elements
10884 Weyburn Ave.
Los Анхелес, Калифорния
Тел .: +1 310-208-0551
Факс: +1 310-208-0351

Телефон экстренной связи:
Внутренний номер, Северная Америка: +1 800-424-9300
Международный: +1 703-527-3887

РАЗДЕЛ 2.ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПАСНОСТИ

Классификация вещества или смеси:
Классификация GHS в соответствии с 29 CFR 1910 (OSHA HCS)
Разъедание кожи (Категория 1B), h414
Серьезное повреждение глаз (Категория 1), h418

Сигнальное слово: Опасно
Краткая характеристика опасности:
h414 Вызывает серьезные ожоги кожи и повреждения глаз.
Меры предосторожности:
P260 Не вдыхать пыль или туман.
P264 После работы тщательно вымыть кожу.
P280 Пользоваться защитными перчатками / защитной одеждой / средствами защиты глаз / лица.
P301 + P330 + P331 ПРИ ПРОГЛАТЫВАНИИ: Прополоскать рот. Не вызывает рвоту.
P303 + P361 + P353 ПРИ ПОПАДАНИИ НА КОЖУ (или волосы): немедленно снять / снять всю загрязненную одежду. Промыть кожу водой / принять душ.
P304 + P340 ПРИ ВДЫХАНИИ: Вынести пострадавшего на свежий воздух и оставить в положении, удобном для дыхания.
P305 + P351 + P338 ПРИ ПОПАДАНИИ В ГЛАЗА: осторожно промыть глаза водой в течение нескольких минут. Снимите контактные линзы, если они есть, и это легко сделать. Продолжайте полоскание.
P310 Немедленно обратитесь в ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР / к врачу.
P321 Специальное лечение (см. Дополнительные инструкции по оказанию первой помощи на этом этикетке).
P363 Постирать загрязненную одежду перед повторным использованием.
P405 Хранить под замком.
P501 Удалить содержимое / контейнер на утвержденный завод по утилизации отходов.
Опасности, не классифицированные иным образом (HNOC) или не охваченные GHS:
Lachrymator

РАЗДЕЛ 3. СОСТАВ / ИНФОРМАЦИЯ О КОМПОНЕНТАХ

Формула: NbI5
Молекулярный вес: 727,43 г / моль
Номер CAS. : 13779-92-5
EC-Номер.: 237-422-1

РАЗДЕЛ 4. ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ

Общая консультация:
Проконсультируйтесь с врачом. Покажите этот паспорт безопасности лечащему врачу. Покиньте опасную зону.
При вдыхании:
При вдыхании вывести человека на свежий воздух. Если человек не дышит, сделайте ему искусственно дыхание. Проконсультируйтесь с врачом.
При попадании на кожу:
Немедленно снять загрязненную одежду и обувь. Смыть большим количеством воды с мылом. Проконсультируйтесь с врачом.
При попадании в глаза:
Тщательно промыть большим количеством воды не менее 15 минут и обратиться к врачу.Продолжайте промывать глаза во время транспортировки в больницу.
При проглатывании:
НЕ вызывать рвоту. Никогда ничего не давайте человеку без сознания. Прополоскать рот водой. Проконсультируйтесь с врачом.
Наиболее важные симптомы и эффекты, как острые, так и замедленные:
Наиболее важные известные симптомы и эффекты описаны в маркировке (см. Раздел 2.2) и / или в разделе 11
Указание на необходимость немедленной медицинской помощи и специального лечения:
Нет данные имеются

РАЗДЕЛ 5.МЕРЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Подходящие средства пожаротушения:
Использовать водяную струю, спиртоустойчивую пену, сухой химикат или двуокись углерода.
Особые опасности, создаваемые веществом или смесью:
Йодоводород, оксиды ниобия
Рекомендации для пожарных:
При необходимости надеть автономный дыхательный аппарат для тушения пожара.
Дополнительная информация:
Данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 6. МЕРЫ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ВЫБРОСЕ

Меры личной безопасности, защитное снаряжение и порядок действий в чрезвычайной ситуации:
Используйте средства индивидуальной защиты.Избегайте образования пыли. Избегайте вдыхания паров, тумана или газа. Обеспечьте соответствующую вентиляцию. Эвакуируйте персонал в безопасные зоны. Избегайте вдыхания пыли.
Меры по защите окружающей среды:
Не допускать попадания продукта в канализацию.
Методы и материалы для локализации и очистки:
Подобрать и организовать утилизацию без образования пыли. Подмести и лопатой. Хранить в подходящих закрытых контейнерах для утилизации.

РАЗДЕЛ 7. ОБРАЩЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ

Меры предосторожности для безопасного обращения:
Избегать образования пыли и аэрозолей.Обеспечьте соответствующую вытяжную вентиляцию в местах образования пыли. Обычные меры по профилактике пожара.
Условия для безопасного хранения с учетом несовместимости:
Хранить контейнер плотно закрытым в сухом и хорошо вентилируемом месте. Светочувствительный. Чувствителен к влаге. Класс хранения (TRGS 510): 8B: негорючие, коррозионные опасные материалы

РАЗДЕЛ 8. КОНТРОЛЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ / ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ЗАЩИТА

Компоненты с параметрами контроля рабочего места:
Не содержит веществ с предельными значениями воздействия на рабочем месте.
Средства контроля воздействия
Соответствующие технические средства контроля:
Обращаться в соответствии с правилами промышленной гигиены и техники безопасности. Мойте руки перед перерывами и в конце рабочего дня.
Средства индивидуальной защиты
Защита глаз / лица:
Защитная маска и защитные очки Используйте средства защиты глаз, протестированные и утвержденные в соответствии с соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или EN 166 (ЕС).
Защита кожи:
Работать в перчатках. Перед использованием перчатки необходимо проверить.Используйте надлежащую технику снятия перчатки (не касаясь внешней поверхности перчатки), чтобы избежать контакта с кожей этого продукта. Утилизируйте загрязненные перчатки после использования в соответствии с применимыми законами и надлежащей лабораторной практикой. Вымойте и высушите руки.
Защита тела:
Полный костюм, защищающий от химикатов. Тип защитного снаряжения должен выбираться в соответствии с концентрацией и количеством опасного вещества на конкретном рабочем месте.
Защита органов дыхания:
Если оценка риска показывает, что подходят воздухоочистительные респираторы, используйте респираторные респираторы для полнолицевых респираторов типа N100 (США) или типа P3 (EN 143) в качестве резервных средств технического контроля.Если респиратор является единственным средством защиты, используйте респиратор с подачей воздуха, полностью закрывающий лицо. Используйте респираторы и компоненты, протестированные и одобренные соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или CEN (ЕС).
Контроль воздействия на окружающую среду:
Не допускать попадания продукта в канализацию.

РАЗДЕЛ 9. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Форма: твердый
Запах: Нет данных
Порог запаха Нет данных
pH: Нет данных
Точка плавления / точка замерзания: Точка плавления / диапазон:> 300 ° C ( > 572 ° F) – горит.
Начальная точка кипения и интервал кипения: данные отсутствуют
точка вспышки: не применимо
скорость испарения: данные отсутствуют
воспламеняемость (твердое тело, газ): данные отсутствуют
верхний / нижний пределы воспламеняемости или взрываемости: данные отсутствуют
давление пара : Нет данных
Плотность пара: Нет данных
Относительная плотность: Нет данных
Растворимость в воде: Нет данных
Коэффициент распределения н-октанол / вода: Нет данных
Температура самовоспламенения: Нет данных
Температура разложения: Данные отсутствуют
Вязкость: данные отсутствуют
Взрывоопасные свойства: данные отсутствуют
Окислительные свойства: данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 10.СТАБИЛЬНОСТЬ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ

Реакционная способность:
Данные отсутствуют
Химическая стабильность:
Стабилен при рекомендуемых условиях хранения.
Возможность опасных реакций:
Данные отсутствуют
Условия, которых следует избегать:
Избегать влаги.
Несовместимые материалы:
кислоты
Опасные продукты разложения:
Опасные продукты разложения, образующиеся при пожаре. – Йодоводород,
оксиды ниобия Другие продукты разложения – Данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 11.ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Острая токсичность:
Нет данных
Вдыхание: Нет данных
Кожный: Нет данных
Нет данных
Разъедание / раздражение кожи:
Нет данных
Серьезное повреждение / раздражение глаз:
Нет данных
Респираторная или кожная сенсибилизация:
Данные отсутствуют
Мутагенность зародышевых клеток:
Данные отсутствуют
Канцерогенность
IARC: Ни один из компонентов этого продукта не присутствует на уровнях, превышающих или равных 0.1% идентифицирован IARC как вероятный, возможный или подтвержденный канцероген для человека.
ACGIH: Ни один компонент этого продукта, присутствующий в концентрациях, превышающих или равных 0,1%, не идентифицирован ACGIH как канцероген или потенциальный канцероген.
NTP: Ни один компонент этого продукта, присутствующий в концентрациях, превышающих или равных 0,1%, не определяется NTP как известный или ожидаемый канцероген.
OSHA: Никакой компонент этого продукта, присутствующий в концентрациях, превышающих или равных 0,1%, не входит в список регулируемых канцерогенов OSHA.
Репродуктивная токсичность:
Данные отсутствуют.
Специфическая избирательная токсичность, поражающая отдельные органы-мишени при однократном воздействии:
Данные отсутствуют.

РАЗДЕЛ 12. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Токсичность:
Данные отсутствуют
Стойкость и разлагаемость:
Данные отсутствуют
Потенциал биоаккумуляции:
Данные отсутствуют
Подвижность в почве:
Данные отсутствуют
Результаты оценки PBT и vPvB:
Оценка PBT / vPvB недоступна, так как оценка химической безопасности не требуется / не проводилась
Другие побочные эффекты:
Нет данных

РАЗДЕЛ 13.СООБРАЖЕНИЯ ПО УТИЛИЗАЦИИ

Методы обработки отходов
Продукт:
Предлагайте излишки и решения, не подлежащие переработке, лицензированной компании по утилизации.
Загрязненная упаковка:
Утилизировать как неиспользованный продукт.

РАЗДЕЛ 14. ТРАНСПОРТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

DOT (США)
Номер ООН: 3260 Класс: 8 Группа упаковки: II
Надлежащее отгрузочное наименование: Corrosive solid, acid, inorganic, n.o.s. (Пентаиодид ниобия)
Опасность отравления при вдыхании: No
IMDG
Номер ООН: 3260 Класс: 8 Группа упаковки: II EMS-No: F-A, S-B
Надлежащее отгрузочное наименование: CORROSIVE SOLID, ACIDIC, INORGANIC, N.ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. (Пентаиодид ниобия
)
IATA
Номер ООН: 3260 Класс: 8 Группа упаковки: II
Надлежащее отгрузочное наименование: Коррозионное твердое вещество, кислотное, неорганическое, н.у. (Пентаиодид ниобия)

РАЗДЕЛ 15. НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

SARA 302 Компоненты:
Никакие химические вещества в этом материале не подпадают под требования к отчетности SARA Title III, Раздел 302.
SARA 313 Компоненты:
Этот материал не содержит химические компоненты с известными номерами CAS, которые превышают пороговые (De Minimis) уровни отчетности, установленные SARA Title III, раздел 313.
SARA 311/312 Опасности:
Хроническая опасность для здоровья
Массачусетс, право знать Компоненты:
Никакие компоненты не подпадают под действие Закона штата Массачусетс о праве на информацию.
Пенсильвания Право на информацию Компоненты:
Пентаиодид ниобия
Номер CAS. 13779-92-5
Нью-Джерси Право на информацию Компоненты:
Пентаиодид ниобия
Номер CAS. 13779-92-5
California Prop.65 Компоненты:
Этот продукт не содержит никаких химических веществ, которые, как известно в штате Калифорния, вызывают рак, врожденные дефекты или любой другой вред репродуктивной системе.

РАЗДЕЛ 16. ПРОЧАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Паспорт безопасности в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1907/2006 (REACH). Вышеприведенная информация считается правильной, но не претендует на исчерпывающий характер и должна использоваться только в качестве руководства. Информация в этом документе основана на текущем уровне наших знаний и применима к продукту с учетом соответствующих мер безопасности. Это не является гарантией свойств продукта. American Elements не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате обращения или контакта с вышеуказанным продуктом.Дополнительные условия продажи см. На обратной стороне счета-фактуры или упаковочного листа. АВТОРСКИЕ ПРАВА 1997-2021 AMERICAN ELEMENTS. ЛИЦЕНЗИОННЫМ ДАННЫМ РАЗРЕШЕНО ИЗГОТОВЛЕНИЕ НЕОГРАНИЧЕННЫХ КОПИЙ БУМАГИ ТОЛЬКО ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Молекулярная масса ниобия

Молярная масса of Nb = 92, г / моль

Перевести граммы ниобия в моль или моль ниобия в граммы

Элемент	Символ	Атомная масса	Кол-во атомов	Массовый процент
Ниобий	Nb	92.	1	100,000%

Обратите внимание, что все формулы чувствительны к регистру. Вы хотели найти молекулярную массу одной из этих похожих формул? №
№
№

В химии вес формулы – это величина, вычисляемая путем умножения атомного веса (в единицах атомной массы) каждого элемента в химической формуле на количество атомов этого элемента, присутствующего в формуле, с последующим сложением всех этих продуктов вместе.

Атомные веса, используемые на этом сайте, получены от NIST, Национального института стандартов и технологий. Мы используем самые распространенные изотопы. Вот как рассчитать молярную массу (среднюю молекулярную массу), которая основана на изотропно взвешенных средних. Это не то же самое, что молекулярная масса, которая представляет собой массу одной молекулы четко определенных изотопов. Для объемных стехиометрических расчетов мы обычно определяем молярную массу, которую также можно назвать стандартной атомной массой или средней атомной массой.

Если формула, используемая при расчете молярной массы, является молекулярной формулой, вычисленная формула веса является молекулярной массой. Весовой процент любого атома или группы атомов в соединении может быть вычислен путем деления общего веса атома (или группы атомов) в формуле на вес формулы и умножения на 100.

Формула веса особенно полезна при определении относительного веса реагентов и продуктов в химической реакции. Эти относительные веса, вычисленные по химическому уравнению, иногда называют весами по уравнениям.

Определение молярной массы начинается с единиц граммов на моль (г / моль). При расчете молекулярной массы химического соединения он говорит нам, сколько граммов содержится в одном моль этого вещества. Вес формулы – это просто вес в атомных единицах массы всех атомов в данной формуле.

Часто на этом сайте просят перевести граммы в моль. Чтобы выполнить этот расчет, вы должны знать, какое вещество вы пытаетесь преобразовать. Причина в том, что на конверсию влияет молярная масса вещества.Этот сайт объясняет, как найти молярную массу.

Используя химическую формулу соединения и периодическую таблицу элементов, мы можем сложить атомные веса и вычислить молекулярную массу вещества.

Периодическая таблица в KnowledgeDoor

Ссылки (Щелкните рядом со значением выше, чтобы просмотреть полную информацию о цитировании для этой записи)

Андерс, Эдвард и Николас Гревесс. «Изобилие элементов: метеоритное и солнечное». Geochimica et Cosmochimica Acta, том 53, номер 1, 1989 г., стр.197–214. DOI: 10.1016 / 0016-7037 (89)
-X

Андерсен Т., Х. К. Хауген и Х. Хотоп. «Энергии связи в атомных отрицательных ионах: III». Справочный журнал физических и химических данных, том 28, номер 6, 1999 г., стр. 1511–1533.

Бэррон, Т. Х. К. и Г. К. Уайт. Теплоемкость и тепловое расширение при низких температурах. Нью-Йорк: Kluwer Academic / Plenum Publishers, 1999.

Бацанов С.С. Радиусы элементов Ван-дер-Ваальса. Неорганические материалы, том 37, номер 9, 2001 г., стр.871–885. См. Реферат

Бедфорд, Р. Э., Дж. Бонье, Х. Маас и Ф. Павезе. «Рекомендуемые значения температуры по международной температурной шкале 1990 г. для выбранного набора вторичных контрольных точек». Метрология, том 33, номер 2, 1996 г., стр. 133–154. DOI: 10.1088 / 0026-1394 / 33/ 2/ 3

Боуэн, Х. Дж. М. Экологическая химия элементов. Лондон: Academic Press, Inc., 1979.

Кэмпбелл, Дж. Л. “Выходы флуоресценции и вероятности Костера – Кронига для атомных L-подоболочек.”Атомные данные и таблицы ядерных данных, том 85, номер 2, 2003 г., стр. 291–315. DOI: 10.1016 / S0092-640X (03) 00059-7

Cardarelli, François. Справочник по материалам: Краткий настольный справочник, 2-е издание. Лондон: Springer – Verlag, 2008.

Клементи, Э., Д. Л. Раймонди и В. П. Рейнхардт. «Константы экранирования атомов от функций SCF. II. Атомы с 37-86 электронами». Журнал химической физики, том 47, номер 4, 1967, стр. 1300–1307. DOI: 10,1063 / 1.1712084

Коэн, Э. Ричард, Дэвид Р. Лид и Джордж Л. Тригг, редакторы. Настольный справочник по физике AlP, 3-е издание. Нью-Йорк: Springer-Verlag New York, Inc., 2003.

Коннелли, Нил Г., Туре Дамхус, Ричард М. Хартсхорн и Алан Т. Хаттон. Номенклатура неорганической химии: Рекомендации ИЮПАК 2005. Кембридж: RSC Publishing, 2005.

Кордеро, Беатрис, Вероника Гомес, Ана Э. Платеро-Пратс, Марк Ревес, Хорхе Эчеверриа, Эдуард Кремадес, Флавиа Барраганарес и Сантьяго Альфарес.«Ковалентные радиусы еще раз». Dalton Transactions, номер 21, 2008 г., стр. 2832–2838. DOI: 10.1039 / b801115j

Кокс, П. А. Элементы: их происхождение, изобилие и распространение. Oxford: Oxford University Press, 1989.

Cronan, D. S. «Базальные металлические отложения восточной части Тихого океана». Бюллетень Геологического общества Америки, том 87, № 6, 1976, с. 928–934. DOI: 10.1130 / 0016-7606 (1976) 872.0.CO; 2

де Подеста, Майкл. Понимание свойств материи, 2-е издание.Лондон: Тейлор и Фрэнсис, 2002.

Дебессай М., Дж. Дж. Хэмлин и Дж. С. Шиллинг. «Сравнение зависимостей Tc от давления в трехвалентных d-электронных сверхпроводниках Sc, Y, La и Lu до мегабарных давлений». Physical Review B, том 78, номер 6, 2008 г., стр. С 064519–1 по 064519–10. DOI: 10.1103 / PhysRevB.78.064519

Dronskowski, Richard. Вычислительная химия твердотельных материалов. Вайнхайм, Германия: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.

Эмсли, Джон.Строительные блоки природы: руководство по элементам от А до Я. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета, 2003.

Эмсли, Джон. Элементы, 3-е издание. Oxford: Oxford University Press, 1998.

Файерстоун, Ричард Б. Таблица изотопов, 8-е издание, том 2. Под редакцией Вирджинии С. Ширли с помощниками редакторов Корал М. Баглин, С. Ю. Франк Чу и Джин Зипкин. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1996.

Галассо, Фрэнсис С. Структура и свойства неорганических твердых тел.Oxford: Pergamon Press, 1970.

Ghosh, Dulal C., and Kartick Gupta. “Новая шкала электроотрицательности 54 элемента периодической таблицы на основе поляризуемости атомов ». Журнал теоретической и вычислительной химии, том 5, номер 4, 2006 г., стр. 895–911. Doi: 10.1142 / S0219633606002726

Гринвуд, Н. Н. и А. Эрншоу. Химия элементов, 2-е издание. Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн, 1997.

Гвин Уильямс. Энергии связи электронов.http: // www.jlab.org/ ~ gwyn / ebindene.html . Доступ 30 апреля 2010 г.

Хо, К. Ю., Р. У. Пауэлл и П. Э. Лили. «Теплопроводность элементов: всесторонний обзор». Справочный журнал физических и химических данных, том 3, приложение 1, 1974 г., стр. С I – 1 по I – 796.

Хорват, А. Л. «Критическая температура элементов и периодическая система». Журнал химического образования, том 50, номер 5, 1973 г., стр. 335–336. DOI: 10.1021 / ed050p335

Хухи, Джеймс Э., Эллен А. Кейтер и Ричард Л. Кейтер. Неорганическая химия: принципы структуры и реакционной способности, 4-е издание. Нью-Йорк: издательство HarperCollins College, 1993.

Ihde, Аарон Дж. Развитие современной химии. Нью-Йорк: Dover Publications, Inc., 1984.

Дженсен, Дж. Э., Р. Б. Стюарт, В. А. Таттл, Х. Брехна и А. Г. Проделл, редакторы. Записная книжка избранных криогенных данных Брукхейвенской национальной лаборатории. БНЛ 10200-Р, т. 1, Брукхейвенская национальная лаборатория, август 1980 г.

мл., Элберт Дж. Литтл и Марк М. Джонс. «Полная таблица электроотрицательностей». Журнал химического образования, том 37, номер 5, 1960, стр. 231–233. DOI: 10.1021 / ed037p231

Kaxiras, Efthimios. Атомная и электронная структура твердых тел. Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 2003.

Киттель, Чарльз. Введение в физику твердого тела, 8-е издание. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc, 2005.

Киттель, Чарльз. Введение в физику твердого тела, 5-е издание.Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1976.

Krause, M.O. «Атомное излучение и Безызлучательные выходы для оболочек K и L “. Журнал физических и химических справочных данных, том 8, номер 2, 1979, стр. 307–327.

Li, Y.-H., and JE Schoonmaker.” Химический состав и минералогия морских отложений ». стр. 1–36 в« Осадки, диагенез и осадочные породы ». Под редакцией Фреда Т. Маккензи. Oxford: Elsevier Ltd., 2005.

Liboff, Ричард Л. Введение в квантовую механику, 3-е издание.Ридинг, Массачусетс: Addison Wesley Longman, Inc., 1998.

Лиде, Дэвид Р., редактор. CRC Справочник по химии и физике, 88-е издание. Бока-Ратон, Флорида: Taylor & Francis Group, 2008.

Манн, Джозеф Б., Терри Л. Мик, Юджин Т. Найт, Джозеф Ф. Капитани и Леланд К. Аллен. «Энергии конфигурации элементов d-блока». Журнал Американского химического общества, том 122, номер 21, 2000 г., стр. 5132–5137. DOI: 10.1021 / ja97

Мануэль, О., редактор.Происхождение элементов в Солнце Система: последствия наблюдений после 1957 г. Нью-Йорк: Kluwer Academic Publishers, 2000.

Маршалл, Джеймс Л. Открытие элементов: поиск фундаментальных принципов Вселенной, 2-е издание. Бостон, Массачусетс: Pearson Custom Publishing, 2002.

Мартин У. К. «Электронная структура элементов». Европейский физический журнал C – Частицы и поля, том 15, номер 1–4, 2000 г., стр. 78–79. DOI: 10.1007 / BF02683401

McDonough, W.F. «Композиционная модель ядра Земли». стр. 547–568 в The Mantle and Core. Под редакцией Ричарда В. Карлсона. Оксфорд: Elsevier Ltd., 2005.

Mechtly, Евгений А. «Свойства материалов». pp. 4–1–4–33 в Справочных данных для инженеров: радио, электроника, компьютер и связь. Мак Э. Ван Валкенбург, отредактированный Венди М. Миддлтон. Уоберн, Массачусетс: Баттерворт-Хайнеманн, 2002. DOI: 10.1016 / B978-075067291-7 / 50006-6

Мисслер, Гэри Л. и Дональд А.Tarr. Неорганическая химия, 3-е издание. Аппер-Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Prentice Hall, 2004.

Мур, Шарлотта Э. Ионизационные потенциалы и пределы ионизации, полученные из анализа оптических спектров. Вашингтон, округ Колумбия: Национальное бюро стандартов, 1970.

Нэгл, Джеффри К. «Атомная поляризуемость и электроотрицательность». Журнал Американского химического общества, том 112, номер 12, 1990 г., стр. 4741–4747. DOI: 10.1021 / ja00168a019

Николас, Дж.В., Уайт Д. «Температура». стр. 8–41 в Измерение термодинамических Свойства одиночных фаз. Под редакцией А. Р. Х. Гудвина, В. А. Уэйкхема и К. Н. Марша. Амстердам: Elsevier Science, 2003.

Орем, У. Х. и Р. Б. Финкельман. «Угледобыча и геохимия». С. 191–222 в Отложениях, диагенезе и осадочных породах. Под редакцией Фреда Т. Маккензи. Oxford: Elsevier Ltd., 2005.

Oxtoby, Дэвид У., Х. П. Гиллис и Алан Кэмпион. Принципы современной химии, 6-е издание.Бельмонт, Калифорния: Thomson Brooks / Cole, 2008.

Palme, H., and H. Beer. «Метеориты и состав солнечной фотосферы». стр. 204–206 в книге Ландольта – Бернштейна – Группа VI: Астрономия и астрофизика. Под редакцией Х. Х. Фойгта. Нью-Йорк: Springer – Verlag, 1993. doi: 10.1007 / 10057790_59

Пальме, Х. и Хью Сент-К. О’Нил. «Космохимические оценки состава мантии». стр. 1–38 в «Мантия и ядро». Под редакцией Ричарда В. Карлсона. Оксфорд: Elsevier Ltd., 2005.

Полинг, Линус.Природа химической связи, 3-е издание. Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета, 1960.

Пирсон, Ральф Г. «Абсолютная электроотрицательность и твердость: применение к Неорганическая химия. “Неорганическая химия”, том 27, номер 4, 1988 г., стр. 734–740. Doi: 10.1021 / ic00277a030

Пекка Пюккё. Самосогласованный, ковалентный год 2009 г. Радиусы. http: // www.chem.helsinki.fi/ ~ pyykko / Radii09.pdf . Доступ 20 ноября 2010 г.

Pyykkö, Pekka и Michiko Atsumi. «Ковалентные радиусы молекул с двойной связью для элементов Li-E112». Химия – европейский журнал, том 15, номер 46, 2009 г., стр. 12770–12779. DOI: 10.1002 / chem.200₂

Pyykkö, Pekka и Michiko Atsumi. «Молекулярные ковалентные радиусы одинарной связи для элементов 1-118». Химия – европейский журнал, том 15, номер 1, 2009 г., стр. 186–197. doi: 10.1002 / chem.200800987

Pyykkö, Pekka, Sebastian Riedel и Michael Patzschke.«Ковалентные радиусы с тройной связью». Химия – европейский журнал, том 11, номер 12, 2005 г., стр. 3511–3520. DOI: 10.1002 / chem.200401299

Рингнес, Виви. «Происхождение названий химических элементов». Журнал химического образования, том 66, номер 9, 1989 г., С. 731–738. DOI: 10.1021 / ed066p731

Рорер, Грегори С. Структура и связь в кристаллических материалах. Кембридж: Cambridge University Press, 2001.

Самсонов Г.В., редактор.Справочник по физико-химическому Свойства элементов. Нью-Йорк: Plenum Publishing Corporation, 1968.

Сандерсон Р. Т. Простые неорганические вещества. Малабар, Флорида: Роберт Э. Кригер Publishing Co., Inc., 1989.

Сандерсон, Р. Т. «Принципы электроотрицательности: Часть I. Общая природа». Журнал химического образования, том 65, номер 2, 1988 г., стр. 112–118. DOI: 10.1021 / ed065p112

Sansonetti, J. E., and W. C. Martin. “Справочник основных данных атомной спектроскопии”.”Журнал физических и химических справочных данных, том 34, номер 4, 2005 г., стр. 1559–2259. Doi: 10.1063 / 1.1800011

Шеннон, Р. Д.” Пересмотренные эффективные ионные радиусы и систематические исследования Межатомные расстояния в галогенидах и халькогенидах ». Acta Crystallographica Section A, volume 32, number 5, 1976, pp. 751–767. Doi: 10.1107 / S0567739476001551

Силби, Роберт Дж., Роберт А. Олберти и Мунги Г. . Bawendi. Physical Chemistry, 4-е издание. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc., 2005.

Сингман Чарльз Н. “Атомный объем и аллотропия элементов”. Журнал химического образования, том 61, номер 2, 1984 г., стр. 137–142. DOI: 10.1021 / ed061p137

Слейтер, Дж. К. «Атомные радиусы в кристаллах». Журнал химической физики, том 41, номер 10, 1964, стр. 3199–3204. DOI: 10.1063 / 1.1725697

Смит, Дерек В. «Электроотрицательность в двух измерениях: переоценка и разрешение парадокса Пирсона-Полинга». Журнал химического образования, том 67, номер 11, 1990 г., стр.911–914. DOI: 10.1021 / ed067p911

Смит, Дерек В. Неорганические вещества: прелюдия к изучению описательной неорганической химии. Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 1990.

Стюарт, Г. Р. «Измерение низкотемпературной удельной теплоемкости». Обзор научных инструментов, том 54, номер 1, 1983 г., стр. 1–11. DOI: 10.1063 / 1.1137207

Стюарт, Г. Р. «Измерение низкотемпературной удельной теплоемкости». Review of Scientific Instruments, том 54, номер 1, 1983 г., стр.1–11. DOI: 10.1063 / 1.1137207

Тари, А. Удельная теплоемкость вещества при низких температурах. Лондон: Imperial College Press, 2003.

Вайнштейн, Борис К., Владимир М. Фридкин и Владимир Л. Инденбом. Структура кристаллов, 2-е издание. Современная кристаллография 2. Под ред. Б. К. Вайнштейна, А. А. Чернова, Л. А. Шувалова. Берлин: Springer-Verlag, 1995.

Фойгт, Х. Х., редактор. Ландольт – Бёрнштейн — Группа VI Астрономия и астрофизика. Берлин: Springer – Verlag, 1993.

Waber, J. T. и Don T. Cromer. «Радиусы орбит атомов и ионов». Журнал химической физики, том 42, номер 12, 1965, стр. 4116–4123. DOI: 10.1063 / 1.1695904

Вагман, Дональд Д., Уильям Х. Эванс, Вивиан Б. Паркер, Ричард Х. Шумм, Ива Халоу, Сильвия М. Бейли, Кеннет Л. Черни и Ральф Л. Наттолл. «Теплопроводность элементов: всесторонний обзор». Справочный журнал физических и химических данных, том 11, приложение 2, 1982 г., стр. 2–1–2–392.

Уолдрон, Кимберли А., Эрин М. Ферингер, Эми Э. Стриб, Дженнифер Э. Троски и Джошуа Дж. Пирсон. «Проценты скрининга на основе эффективного ядерного заряда Слейтера как универсальный инструмент для обучения периодическим тенденциям». Журнал химического образования, том 78, номер 5, 2001 г., стр. 635–639. DOI: 10.1021 / ed078p635

Weeks, Мэри Эльвира и Генри М. Лестер. Открытие Стихий, 7-е издание. Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования, 1968.

недель, Мэри Эльвира.«Химический вклад Чарльза Хэтчета». Журнал химического образования, том 15, номер 4, 1938 г., стр. 153–158. DOI: 10.1021 / ed015p153

Визер, Майкл Э. и Тайлер Б. Коплен. «Атомный вес элементов 2009 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия, том 83, номер 2, 2011 г., стр. 359–396. doi: 10.1351 / PAC-REP-10-09-14

Yaws, Карл Л. «Плотность жидкости в элементах». Химическая инженерия, том 114, номер 12, 2007 г., стр.44–46.

Yaws, Карл Л. Справочник по физическим свойствам углеводородов и химикатов Yaws. Хьюстон, Техас: Gulf Publishing Company, 2005.

Наноматериалы пятиокиси ниобия с искаженной структурой в качестве эффективных кислотных катализаторов

Структура оксидов ниобия

На рисунке 1 показано получение материалов и показана реакция образования оксидов ниобия. . Механистические детали синтезов обсуждаются в дополнительной информации (дополнительные рис.1–3 и дополнительное примечание 1).

Рис. 1

Синтез оксидов ниобия. a Реакция NbCl ₅ с ацетофеноном с образованием Nb ₂ O ₅. b Иллюстрация получения различных наноматериалов Nb ₂ O ₅

Сольвотермическая реакция NbCl ₅ в ацетофеноне была использована для синтеза трех наноматериалов оксида ниобия: наночастиц оксида ниобия (Nb ₂ O ₅ -NP), сферы (Nb ₂ O ₅ -NS) и наночастицы, нанесенные на дырчатый оксид графена (Nb ₂ O ₅ -hGO).При взаимодействии NbCl ₅ с ацетофеноном образуются пластинчатые наночастицы сверхмалого размера в диапазоне 1,5–4 нм, которые имеют тенденцию образовывать небольшие агломераты из-за отсутствия молекул поверхностно-активного вещества в синтезе (рис. 2). Изображения с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM) выявляют наличие полос решетки, указывающих на кристалличность, а также наличие дефектов в частицах, таких как неровные границы поверхности и структурные искажения.Изображение на фиг. 2d и соответствующее отфильтрованное изображение на фиг. 2c более четко показывают присутствие структурно упорядоченных областей (обозначенных зелеными стрелками), беспорядка и сильно искаженных областей (обозначенных красными стрелками) внутри отдельных частиц. Сферы оксида ниобия (Nb ₂ O ₅ -NS) были получены реакцией NbCl ₅ с ацетофеноном в присутствии ионов Co ²⁺, которые, как было установлено ранее, приводят к сборке легированных Co Нанокристаллы ZnO, синтезированные в бензиловом спирте ³¹.Соответственно, ионы Co ²⁺ были использованы в этой работе для стимулирования сборки небольших наночастиц оксида ниобия и потенциального увеличения их площади поверхности, что полезно для катализа. Кобальт не был обнаружен в конечном продукте (дополнительный рис. 4), что указывает на то, что он не реагировал с образованием оксида. На рис. 3а, б представлены изображения сферических структур размером от ок. 100 и 200 нм. Получение изображений краев сфер при большем увеличении позволяет предположить, что они состоят из взаимосвязанных сверхмалых частиц.Наночастицы оксида ниобия были также синтезированы на поверхности дырчатого оксида графена (Nb ₂ O ₅ -hGO). На рис. 3c, d показаны ПЭМ- и ВРТЭМ-изображения композита, состоящего из небольших оксидных частиц с размерами от ок. 2 и 4 нм хорошо диспергированы на поверхности носителя hGO. Некоторые полосы решетки видны на изображении HRTEM (рис. 3d), отражая кристаллизацию. Также использовали аморфный Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O, орторомбический T-Nb ₂ O ₅ (полученный термической обработкой Nb ₂ O ₅ -NP) и коммерческий Nb ₂ O ₅ (com-Nb ₂ O ₅, который имеет моноклинную структуру H-Nb ₂ O ₅) для структурных и / или каталитических сравнений.Изображения ПЭМ, картины дифракции рентгеновских лучей (XRD) и спектры микро-комбинационного рассеяния этих образцов показаны в дополнительной информации (дополнительные рисунки 5–7).

Рис.2

Nb ₂ O ₅ наночастиц, синтезированных в ацетофеноне (Nb ₂ O ₅ -NP). – обзорное изображение ПЭМ (масштабная шкала 50 нм). b Изображение HRTEM (шкала 5 нм). c Отфильтрованное Фурье изображение выбранной области в ( b ) (масштабная линейка 1 нм). d Увеличенное изображение выбранной области в ( b ) (зеленые стрелки указывают на упорядоченные области; красные стрелки указывают на неупорядоченные и искаженные области; масштабная полоса 1 нм)

Рис. 3

Nb ₂ O ₅ сферы (Nb ₂ O ₅ -NS) и наночастицы Nb ₂ O ₅, нанесенные на дырчатый оксид графена (Nb ₂ O ₅ -hGO). a SEM (шкала 100 нм) и b TEM (шкала 500 нм) изображений Nb ₂ O ₅ -NS. c Обзор (шкала 200 нм) и d HRTEM (шкала 10 нм) Nb ₂ O ₅ -hGO

Рентгенограммы (рис. 4a) оксидов ниобия, синтезированных путем альдольной конденсации демонстрируют очень широкие отражения, указывающие на мелкие кристаллиты и низкую кристалличность. Это объясняется сверхмалым размером частиц, а также структурными искажениями и беспорядком, о которых говорилось выше. Положение широких рефлексов соответствует положению орторомбической (T-Nb ₂ O ₅) фазы пентоксида ниобия, которая состоит из октаэдров NbO ₆ и пентагональных бипирамид NbO ₇, разделенных углами или ребрами. плоскость a – b и общий угол c – направление ⁶.Наиболее интенсивный рефлекс на дифрактограммах соответствует рефлексу (001) орторомбической структуры ( d = 0.39 нм), что согласуется с межплоскостным расстоянием, определенным из данных ПЭМ ВР (рис. 2, 3). Стоит отметить, что широкие рефлексы также соответствуют рефлексам фазы TT-Nb ₂ O ₅, описанной в литературе, которая может содержать различные типы дефектов (атомные вакансии или дополнительные атомы, такие как Cl), и была описывается как имеющая псевдогексагональную или моноклинную структуру, но часто рассматривается как менее кристаллическая орторомбическая структура ⁶.

Рис. 4

Рентгеноструктурный и рамановский анализ оксидов ниобия. a XRD-диаграммы (вертикальные полосы представляют собой орторомбический эталонный образец T-Nb ₂ O ₅ – номер файла ICDD 030-0873). b Спектры микро-комбинационного рассеяния света

Рамановская спектроскопия предоставила дополнительную структурную информацию (рис. 4b). В области нижних волновых чисел спектров (<500 см ^-1) моды, возникающие из-за колебаний октаэдров в целом (при 122 см ^-1) и изгиба связей Nb-O-Nb ( при 228 и 308 см ^–1), а также режимы растяжения длинных связей Nb – O ^{17,32,33,34,35}.Колебание коротких связей Nb-O происходит при более высоких волновых числах. В спектрах Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS наблюдаются интенсивные полосы при 656 и 648 см ⁻¹ соответственно, которые обнаружены для пентоксидов ниобия со структурами, состоящими преимущественно из октаэдры с общими углами, синтезированные при низких температурах (например, T-Nb ₂ O ₅). Эти полосы широкие и имеют волновые числа, обычно наблюдаемые для аморфного Nb ₂ O ₅, что указывает на более длинные связи Nb-O по сравнению с чистой орторомбической структурой и некоторую степень структурного беспорядка.Спектры Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS показывают дополнительную полосу между 700 и 800 см ⁻¹, которая обычно не наблюдается для низких температур Nb ₂ O ₅ фаз. Полосы в этой области вместо этого являются обычными для некоторых слоистых ниобатов со структурами, состоящими из слоев общих ребер и углов NbO ₆ октаэдров и катионов, интеркалированных между слоями (например, Ca ²⁺, H ⁺, K ⁺, Na ⁺) ^36,37.Положение и относительная интенсивность полос связаны со степенью искажений в структуре, которая, в свою очередь, зависит, среди других факторов, от размера и местоположения интеркалирующих катионов. Полосы в этой области также были отнесены к режиму растяжения октаэдрических единиц с общими краями (искаженными) (например, в K ₈ Nb ₆ O ₁₉) ³³. В частности, спектры Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS имеют некоторое сходство со спектрами HNb ₃ O ₈, который представляет собой слоистый материал, образованный Nb ₃ O ₈ ^– листов, интеркалированных протонами, и показывает полосу на 780 см ⁻¹, а также более слабую полосу на 730 см ⁻¹ ^10,38.Листы изготовлены из октаэдров NbO ₆ с общими углами и ребрами ¹⁶. Следовательно, поскольку наши оксиды состоят только из Nb, O и H, мы относим полосы при 734 и 787 см ^-1 к искаженным структурным единицам NbO ₆, вероятно, протонированным, с большей длиной связей и меньшей структурной жесткостью, чем для неискаженного Nb ₂ O ₅ ¹⁷. Разница в положении и интенсивности этих полос отражает разную степень искажения в структурах Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS, связанных с точной локальной структурой протоны.Слабые полосы при 968 и 985 см ⁻¹ в спектрах Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS соответственно (рис. колебание концевых коротких связей Nb = O, присутствующих в сильно искаженных октаэдрических звеньях NbO ₆ ^33,34. Спектральная интенсивность между 800 и 1000 см ⁻¹ в спектре Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O также приписывается связям Nb = O в сильно искаженных структурах с уширением в результате координации молекул воды (при дегидратации полоса смещается до ок.980 см ⁻¹) ^33,35. Спектр Nb ₂ O ₅ -hGO наиболее близок к спектру чистого орторомбического T-Nb ₂ O ₅. Он демонстрирует даже меньшую интенсивность между 800 и 1000 см ⁻¹, чем спектр T-Nb ₂ O ₅, что свидетельствует о структуре, состоящей преимущественно из общих октаэдров NbO ₆ с общим углом с незначительным содержанием сильно искаженных структурные подразделения. ИК-Фурье спектры Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O (дополнительный рис.8 и дополнительное примечание 2) согласуются с результатами комбинационного рассеяния. Спектр Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O демонстрирует широкую полосу, обусловленную колебанием связей Nb-O, тогда как спектры Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS показывают две полосы в одной и той же области, что указывает на два различных типа связей Nb-O. На всех трех спектрах присутствует дополнительная полоса, относящаяся к связям Nb = O. Спектр Nb ₂ O ₅ -hGO показывает наличие эпоксидных, гидроксильных (в базальных плоскостях) и групп карбоновой кислоты (на краях и в отверстиях) на поверхности углеродного носителя.

На рис. 5а представлены рентгеновские фотоэлектронные спектры (XPS) Nb 3d с высоким разрешением оксидов ниобия, синтезированных в ацетофеноне и ниобиевой кислоте. Энергия связи Nb 3d _5/2 находится в диапазоне от 207,2 эВ для Nb ₂ O ₅ -hGO до 206,7 эВ для Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O. Энергия связи Nb ₂ O ₅ -hGO находится в пределах значений, указанных в литературе для Nb ⁵⁺ ^17,39, но несколько ниже для других материалов ^17,39.Таким образом, ниобий, по-видимому, более восстановлен по Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O, чем в Nb ₂ O ₅ -hGO, что свидетельствует о наличии кислородных вакансий в первых образцах, т.е. координационно-ненасыщенных атомов ниобия. XPS-спектры O 1s (рис. 5b) показывают основные пики при энергиях связи, характерных для O ^2– в оксидах металлов (530,5 эВ), и два менее интенсивных вклада на уровне около 532.4 эВ и 533,6 эВ, соответствующие разновидностям ОН и адсорбированному H ₂ O, соответственно ⁴⁰. Кислород в группах C – O и COOH также генерирует сигналы примерно с такими же энергиями связи OH и H ₂ O (532 и 533 эВ соответственно) ⁴⁰. Следовательно, кислородсодержащие функциональные группы углеродного носителя Nb ₂ O ₅ -hGO вносят вклад в эти области спектров. Элементный анализ показал, что образцы Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS содержат 0.3 и 1,8 мас.% Углерода соответственно из адсорбированных органических молекул, оставшихся после синтеза в ацетофеноне. Ожидается, что эти органические молекулы будут давать небольшой вклад в спектры O 1s этих образцов. Спектры O 1s и C 1s Nb ₂ O ₅ -hGO подтверждают присутствие большого количества кислородсодержащих функциональных групп от носителя на поверхности этого твердого вещества.

Рис. 5

РФЭС-спектры оксидов ниобия, синтезированных в ацетофеноне Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O. a Nb 3d-спектры. b O 1s спектры. c C 1s-спектр Nb ₂ O ₅ -hGO

Содержание воды и гидроксильных групп в оксидах оценивали термогравиметрическим анализом в сочетании с масс-спектрометрией (TG-MS). Результаты показаны на дополнительных рисунках. 9, 10 и дополнительное примечание 3. Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O выпуск а аналогичное количество воды при нагревании.Однако вода выделяется при более низкой температуре из Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O по сравнению с оксидами, синтезируемыми в ацетофеноне, что позволяет предположить, что первый имеет более высокую долю физически адсорбированной воды и групп ОН, требующих более низкие температуры дегидроксилирования ⁴¹.

Поверхностные свойства оксидов ниобия

Текстурные свойства поверхности оксидов ниобия определялись сорбцией азота при -196 ° C (таблица 1 и дополнительный рис.11). Соединения, синтезированные методом альдольной конденсации, имеют высокую удельную поверхность; в частности, Nb ₂ O ₅ -NS показывает увеличение площади поверхности почти на 80% по сравнению с наночастицами. Все материалы содержат мезопоры: Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O имеют в основном узкую мезопористость, тогда как Nb ₂ O ₅ -hGO демонстрирует более широкое распределение пор по размерам в диапазоне от прибл.3–10 нм, причем более крупные мезопоры выходят из носителя. Однако вклад объема узких мезопор ( V _мезоп) в общий адсорбированный объем ( V _адс) различен для Nb ₂ O ₅ -NP (37%), Nb ₂ O ₅ -NS (62%) и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O (93%).

Таблица 1 Текстурные свойства поверхности и содержание кислотных центров оксидов ниобия

Количество, природа и сила кислотных центров были исследованы с использованием комбинации нескольких методов: кислотно-основное титрование, FT-IR адсорбированного пиридина, DRIFTS адсорбированного дейтерированного ацетонитрила (CD ₃ CN), ¹ H MAS ЯМР и ³¹ P MAS ЯМР адсорбированного триэтилфосфиноксида (TEPO).

Общее количество кислотных центров (Brønsted + Lewis) оценивали с помощью жидкофазного кислотно-основного титрования (AS _T, таблица 1). Оксиды ниобия, полученные альдольной конденсацией, имеют более высокую плотность кислотных центров, чем Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O, и количество кислотных центров на единицу площади поверхности уменьшается в порядке Nb ₂ O ₅ -NP> Nb ₂ O ₅ -hGO> Nb ₂ O ₅ -NS »Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O.T-Nb ₂ O ₅ и com-Nb ₂ O ₅ имеют очень малую площадь поверхности (<5 м ² г ⁻¹) и чрезвычайно малое содержание кислотных центров. Для Nb ₂ O ₅ -hGO функциональные группы носителя, в частности COOH и OH, вносят вклад в общее содержание кислотных центров (в частности, в кислотность по Бренстеду). Стоит отметить, что несмотря на то, что Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O, Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS, выделяя сопоставимые количества воды во время нагрева плотность кислотных центров Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O значительно меньше, что согласуется с последним, имеющим более высокое содержание адсорбированной воды, как следует из TG- Данные МС.

Спектры FT-IR адсорбированного пиридина выявили присутствие кислотных центров Бренстеда и Льюиса на образцах Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O (дополнительный рисунок 12 и таблица 1). Невозможно оценить кислотность Nb ₂ O ₅ -hGO с помощью этого метода из-за низкого пропускания этого темного образца, поскольку измерения проводятся с использованием неразбавленных гранул материалов.Сумма кислотных центров Бренстеда + Льюиса ниже, чем значения AS _T, измеренные титрованием, поскольку измерения адсорбированного пиридина проводились на дегидратированных образцах, которые были предварительно обработаны в вакууме при 180 ° C. Этот тип предварительной обработки материалов из гидратированного оксида ниобия вызывает устранение кислотных центров, а также увеличение доли центров Льюиса по сравнению с центрами Бренстеда. Тем не менее, плотность кислотных центров, определенная методом FT-IR адсорбированного пиридина, следует той же тенденции, что и для AS _T.

Природа кислотных центров была дополнительно исследована с помощью DRIFTS адсорбированного CD ₃ CN в качестве молекулы зонда (рис. 6a), что позволило также изучить материал Nb ₂ O ₅ -hGO ^{42, 43}. Полосы при 2260 и 2247 см ⁻¹ (обозначенные на графиках буквами P и CD соответственно) приписываются растяжению связи C≡N физически адсорбированного CD ₃ CN и асимметричному растяжению C– D-связи соответственно (полоса при 2112 см ⁻¹, обусловленная симметричным растяжением C – D, не показана).Взаимодействие CD ₃ CN с кислотными центрами Льюиса и Бренстеда вызывает сдвиг частоты колебаний C≡N в сторону более высоких значений по сравнению с таковой у физически адсорбированного CD ₃ CN, который часто больше для кислотных центров Льюиса (прибл. 40–60 см ^–1), чем для кислотных центров Бренстеда (примерно 10–40 см ^–1) ⁴⁴. Для обоих типов участков больший сдвиг соответствует более высокой кислотности. Спектры Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O показывают особенности, аналогичные характеристикам материалов. содержащие в основном кислотность Бренстеда в сочетании с кислотностью Льюиса, например, некоторые цеолиты, оксиды алюминия и алюмофосфаты ^43,44,45.Группа в ок. 2300 см ^-1 относится к ОН-группам с относительно сильной кислотностью, тогда как полоса при ок. 2280 см ^-1 отнесено к менее кислотным ОН-группам ^44,45. Группа в ок. 2316–2311 см ⁻¹ относится к кислотным центрам Льюиса средней силы, при этом центры Льюиса у Nb ₂ O ₅ -NS немного слабее, чем у Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O.Полоса с аналогичными волновыми числами (2320–2317 см, ⁻¹) была обнаружена в спектрах ацетонитрила, адсорбированного на нескольких различных соединениях ниобия, включая ниобиевую кислоту, Nb ₂ O ₅ -кремнезем и фосфаты ниобия ^{. 43}. Nb ₂ O ₅ -hGO показывает другой спектр, который отражает общую более слабую кислотность по сравнению с тремя другими материалами. Низкая спектральная интенсивность выше 2300 см ^-1 указывает на незначительную концентрацию кислотных центров Льюиса в этом материале.Судя по спектрам адсорбированного CD ₃ CN, доля кислотных центров Льюиса по отношению к Бренстеду уменьшается в следующем порядке: Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O> Nb ₂ O ₅ -NS> Nb ₂ O ₅ -NP> Nb ₂ O ₅ -hGO. Эти результаты согласуются с данными РФЭС, поскольку кислотность по Льюису в материалах коррелирует с присутствием ниобия в более восстановленном состоянии. С другой стороны, эта тенденция не соответствует тенденции, возникающей в экспериментах по адсорбции пиридина, что объясняется более низкой температурой предварительной обработки, использованной перед экспериментами по адсорбции CD ₃ CN, чтобы избежать значительных изменений в кислотных центрах Образцы, и особенно, чтобы избежать удаления поверхностных групп hGO в Nb ₂ O ₅ -hGO (также, область спектров, где наблюдаются характеристические полосы CD ₃ CN, не подвержена влиянию воды , поэтому можно использовать более низкие температуры предварительной обработки).Следовательно, в CD ₃ CN, а также в экспериментах по жидкофазному титрованию и ЯМР поверхность материалов ближе к состоянию, в котором образцы используются в каталитических экспериментах. Помимо полос при 2296 и 2281 см ⁻¹, также обнаруженных в спектрах других оксидов, для Nb ₂ O ₅ -hGO видна полоса при 2270 см ⁻¹. Эта полоса связана с CD ₃ CN, адсорбированным на очень слабых кислотных центрах или некислотных гидроксилах, которые, возможно, принадлежат носителю.

Рис. 6

Кислотность материалов оксида ниобия. a DRIFTS-спектры дейтерированного ацетонитрила (CD ₃ CN), адсорбированного на оксидах ниобия (с вычитанием фона). b ¹ Спектры MAS ЯМР H ( ν _rot = 20 кГц) оксидов ниобия. c ³¹ P MAS ЯМР-спектры ( ν _rot = 10 кГц) триэтилфосфиноксида, адсорбированного на оксидах ниобия (звездочки показывают боковые полосы)

Более подробно гидроксильные группы твердых веществ были изучены ¹ H MAS ЯМР-спектроскопия, поскольку химический сдвиг ¹ H может коррелировать с их кислотной силой, с большими химическими сдвигами, соответствующими более сильной кислотности по Бренстеду ^16,46,47.Спектры твердых веществ, дегидратированных при 120 ° C в вакууме, показаны на рис. 6б. Спектры Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS показывают резонансы при 2,5 и 1,4 м.д. соответственно, соответствующие изолированным концевым группам Nb-OH. Эти значения находятся в диапазоне химических сдвигов многих слабых или некислотных концевых ОН-групп, таких как силанолы ⁴⁶. Резонанс при 4,8 м.д. в спектре Nb ₂ O ₅ -NS отнесен к возмущенным концевым группам Nb-OH и к 7.1 ppm до более кислых мостиковых гидроксилов ^16,46,47,48. Спектр Nb ₂ O ₅ -NP показывает широкий резонанс при 6,4 м.д., состоящий из вкладов концевого (6,1 м.д.) и мостикового ОН (7,9 м.д.), которые кажутся более кислыми, чем соответствующие спектры Nb _{. 2} О ₅ -НС. Спектр Nb ₂ O ₅ -hGO показывает очень широкие пики, состоящие по крайней мере из двух вкладов при 3,8 и 0,6 м.д. Уширение резонансов свидетельствует о значительном изменении локальной структуры гидроксильных групп.Вклад при 0,6 м.д. соответствует очень слабым или некислотным гидроксилам, вероятно, принадлежащим носителю, что согласуется с полосой, наблюдаемой при 2270 см ^-1 в спектре CD ₃ CN, адсорбированного на Nb ₂ О ₅ -hGO. Широкий резонанс с центром при 3,8 м.д. предполагает присутствие большого процента концевых групп Nb-OH в этом твердом веществе. Неупорядоченная структура и, как следствие, переменные локальные структуры гидроксилов в Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O приводят к широкому резонансу с центром на 6.1 ppm, с плечом 1,4 ppm, в соответствии с литературой ⁴⁸. Спектр показывает некоторое сходство со спектром Nb ₂ O ₅ -NP, что позволяет предположить, что ниобовая кислота содержит как концевые, так и мостиковые гидроксилы. Следует отметить, что протоны остаточных органических соединений, образующихся при синтезе в ацетофеноне, дают небольшой вклад в спектры, а также возможные остаточные количества адсорбированной воды (δ _h3O = 4,9 м.д.) ⁴⁷. Результаты ¹ H MAS ЯМР коррелируют с данными комбинационного рассеяния.Протоны на концевых атомах кислорода (дополнительный рис. 13) связаны с небольшим структурным искажением. Соответственно, структура Nb ₂ O ₅ -hGO имеет относительно низкое искажение из-за того, что она состоит преимущественно из октаэдров с общими углами, и содержит в основном концевые гидроксилы. Напротив, протоны на мостиковых атомах кислорода (дополнительный рис. 13) связаны с искажением структуры, поскольку они вызывают наклон звеньев NbO ₆ или находятся в октаэдрах с общими ребрами.Наличие большего количества мостиковых гидроксилов в Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS по сравнению с Nb ₂ O ₅ -hGO коррелирует с их более искаженными структурами.

Сила кислотных центров дополнительно исследовали с помощью спектроскопии ³¹ P MAS ЯМР адсорбированного триэтилфосфиноксида (ТЕРО). Взаимодействие TEPO с кислотными центрами возрастающей силы вызывает сдвиг резонанса ³¹ P в более слабое поле ⁴⁹.Спектры Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS, Nb ₂ O ₅ -hGO и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O показаны на рис. 6c. Резонансы ниже 60 ppm вызваны физически адсорбированным, кристаллизованным или взаимодействующим с TEPO очень слабыми или некислотными группами OH и не будут обсуждаться далее. Сигналы между 100 и 60 м.д. соответствуют TEPO, взаимодействующему со слабыми, средними и сильными кислотными центрами.Резонансы при 71,9 и 70,2 м.д. для Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS, соответственно, соответствуют кислотным центрам слабой и средней силы. Кислотные центры Льюиса и концевые гидроксильные группы этих образцов должны взаимодействовать с TEPO, чтобы давать резонансы в этой области спектра. Пики с центром при 79,9 и 78,2 м.д. для Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS, соответственно, соответствуют сильным кислотным центрам. Мостиковые группы ОН должны вызывать резонансы в этой области спектра.Отношение площадей двух резонансов составляет 1,9 (A _79,9 / A _71,9) для Nb ₂ O ₅ -NP и 1,2 (A _78,2 / A _70,2) для Nb _2. О ₅ -НС. Более высокая кислотность Nb ₂ O ₅ -NP по сравнению с Nb ₂ O ₅ -NS согласуется с тем, что первый имеет более кислые как мостиковые, так и концевые ОН-группы и меньше кислотных центров Льюиса. Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O демонстрирует широкий резонанс с центром при 76 ppm, что указывает на то, что большинство кислотных центров в материале имеют среднюю прочность.Кислотные центры Льюиса средней силы, определенные адсорбцией CD ₃ CN, вносят вклад в этот широкий резонанс. Аналогичный широкий резонанс с центром при 74 ppm наблюдается в спектре Nb ₂ O ₅ -hGO, что дополнительно подтверждает общую более слабую кислотность Nb ₂ O ₅ -hGO по сравнению с другими твердыми веществами. Дополнительное обсуждение взаимосвязи между структурой и кислотными свойствами материалов приведено в дополнительном примечании 4.

Каталитические свойства

Оксиды ниобия, синтезированные в ацетофеноне, были исследованы в качестве кислотных катализаторов реакций фурфурилового спирта (FA), 5 – (гидроксиметил) фурфурол (HMF) и α-лактон дудника (AnL) с этанолом, и сравнение с Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O и com-Nb ₂ O ₅ .Каталитические свойства материалов более подробно обсуждаются в дополнительной информации (дополнительные рисунки 14–18, дополнительные таблицы 1–4 и дополнительные примечания 5–8).

FA – это соединение на биологической основе, полученное из гемицеллюлоз (источников пентоз), которое может быть преобразовано в 2- (этоксиметил) фуран (2EMF) и этиллевулинат (EL) в этаноле в присутствии кислотных катализаторов. 2ЭДС является промежуточным звеном превращения FA в EL ^50,51, которое может происходить различными путями, включая этерификацию FA до 2EMF с последующим раскрытием кольца 2EMF до EL ²⁷.Оксиды ниобия, синтезированные путем альдольной конденсации, эффективно превращают ЖК, что приводит к высоким общим выходам EL плюс 2ЭДС (Y _–) и высоким выходам EL (Y _EL), составляющим 69–74% в течение 3 часов при 140 ° C (рис. 7, дополнительная таблица 2, дополнительный рисунок 14). Кроме того, эти катализаторы более активны, чем Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O и com-Nb ₂ O ₅ (рис. 7), конвертируя FA с более высокими скоростями. Один только углеродный носитель был значительно менее активен, чем Nb ₂ O ₅ -hGO, что приводило только к 41% от Y _до при 140 ° C в течение 3 часов.Nb ₂ O ₅ -NP демонстрирует лучшие каталитические характеристики, что приводит к самым высоким EL и общему выходу.

Рис. 7

Каталитические свойства материалов на основе оксида ниобия. Начальные скорости превращения фурфурилового спирта и 5- (гидроксиметил) фурфурола над оксидами ниобия. Конверсия (X) и выход продукта (Y) для реакций c фурфурилового спирта, d 5- (гидроксиметил) фурфурол и e α-лактона дудника с этанолом.Условия реакции: 140 ° C, 3 ч (для c , d и e ) загрузка катализатора эквивалентна 5,8 г _Nb2O5 л ^-1, начальная концентрация FA, HMF или AnL = 0,33 M в этаноле

HMF представляет собой платформенное химическое вещество, полученное из углеводных источников гексоз, таких как целлюлоза. Реакция HMF в спиртовой среде в присутствии кислотных катализаторов в некоторой степени аналогична реакции FA и может приводить к образованию 5- (алкоксиметил) фурфурола и эфиров левулината ^29,30.Процесс реакции включает этерификацию HMF до 5- (алкоксиметил) фурфурола с последующим раскрытием цикла до сложного эфира; могут быть задействованы другие пути, в зависимости от условий реакции и кислотных свойств катализатора ²⁹.

Материалы оксида ниобия были исследованы в качестве катализаторов конверсии HMF в этаноле при 140 ° C (рис. 7, дополнительная таблица 3 и дополнительная фигура 15). Начальные скорости реакции Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ -hGO были аналогичны и значительно выше, чем у Nb ₂. O ₅ · n H ₂ O и com-Nb ₂ O ₅, который был по существу неактивным.Основными продуктами реакции были 5- (этоксиметил) фурфурол (5EMF), образующийся при этерификации HMF, и 5- (этоксиметил) фурфурол диэтилацеталь (5EMFda). Последнее соединение образуется в результате ацетализации 5ЭДС и, как сообщается, взаимодействует с 5ЭДС до степени, которая зависит от условий реакции, таких как температура и содержание воды ^29,52. Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ -hGO преобразовало 86% HMF в течение 3 часов и привело к общему выходу 5EMF плюс 5EMFda (Y _{к ЭМП}) 75%, 68% и 69%, соответственно, в то время как выходы EL были низкими (дополнительная таблица 3).В этих условиях реакции катализаторы более селективны для реакции этерификации, чем для образования EL, в отличие от того, что происходит с FA.

Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ -hGO также были очень эффективными катализаторами реакции AnL с этанолом, что привело к 100% конверсия AnL (X _AnL) в течение 1 часа при 110 ° C или 140 ° C (что соответствует начальной скорости реакции не менее 57 ммоль г _Nb2O5 ^-1 ч ^-1), и до высоких выходов ЭЛ (рис.7, дополнительная таблица 4). Дополнительные образовавшиеся продукты представляли собой псевдоэтиллевулинат (pseEL) и левулиновую кислоту (LA). pseEL является промежуточным продуктом реакции превращения AnL в сложные эфиры левулината над твердыми кислотами ^26,53. LA может образовываться в результате реакции EL, pseEL или AnL с водой, присутствующей в системе. Nb ₂ O ₅ -NP привел к отличному выходу электролюминесценции 99% в течение 1 часа при 140 ° C или 3 часов при 110 ° C. Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ -hGO также приводит к высоким выходам EL, хотя и немного уступает выходу Nb ₂ O ₅ -NP.Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O работает значительно хуже, а коммерческий Nb ₂ O ₅ (com-Nb ₂ O ₅) привел к очень вялой реакции AnL ( Рис. 7, дополнительная таблица 4), аналогично результатам, полученным без катализатора. Носитель hGO привел только к 45% -ной конверсии AnL в течение 3 ч при 110 ° C и к выходу EL 16%.

Катализаторы, полученные реакцией альдольной конденсации, работали значительно лучше, чем Nb ₂ O ₅.nH ₂ O и com-Nb ₂ O ₅ по всем исследованным реакциям. Они также сравниваются в дополнительных таблицах 2–4 с литературными данными для различных катализаторов, испытанных в одних и тех же реакциях, и сравниваются с большинством указанных катализаторов. Почти полное отсутствие активности com-Nb ₂ O ₅ объясняется его чрезвычайно низкой площадью поверхности и небольшим содержанием кислотных центров, что согласуется с плохими каталитическими характеристиками, обычно обнаруживаемыми для пентоксидов ниобия, полученных прокаливанием при высоких температурах ² .

As Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS, Nb ₂ O ₅ -hGO и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O являются мезопористыми материалами, ожидается, что эффекты исключения размера и диффузионные ограничения мало влияют на различные каталитические характеристики твердых веществ. Тот факт, что каталитические характеристики Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS существенно не различаются, несмотря на то, что процентное содержание мезопор в общем объеме твердого вещества примерно в два раза больше выше для Nb ₂ O ₅ -NS, подтверждает эту гипотезу и предполагает, что активность в основном коррелирует с кислотными свойствами.

Согласно литературным данным, этерификация FA и HMF может происходить по кислотным центрам Льюиса или Бренстеда, тогда как образование эфиров левулината достигается с помощью кислот Бренстеда ^{28,29,30,50,51,52,54,55, 56,57}. Однако как реакции этерификации, так и образования сложного эфира, по-видимому, благоприятствует увеличение силы кислоты Бренстеда ⁵². Превращение AnL в эфиры левулината также достигается с помощью сильных кислотных центров ²⁶.

Более подробно взаимосвязь между активностью и кислотностью изучена для реакций FA и HMF.Количественное сравнительное исследование зависимости начальной активности от кислотных свойств, измеренных различными методами (ИК-Фурье адсорбированного пиридина и твердофазное титрование), было выполнено для катализаторов на основе оксида ниобия Nb ₂ O ₅ – NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O. Для ЖК в качестве субстрата нет четкой связи между начальной активностью и общим количеством кислотных центров. или удельная площадь поверхности.Вместо этого была проверена взаимосвязь между начальной активностью и плотностью кислотных центров, измеренной различными методами (дополнительный рисунок 19). Начальная активность конверсии ЖК (выраженная в ммоль г _cat ^-1 ч ^-1 или ммоль г _Nb2O5 ^-1 ч ^-1) увеличивалась с увеличением плотности кислотных центров и была максимальной для Nb. ₂ O ₅ -NP (например, 45,3 ммоль г _cat ⁻¹ h ⁻¹ vs 3,8 мкмоль _AS m ⁻², по сравнению с 38–43 ммоль г _cat ^{– 1} ч ⁻¹ и 1.9–3,1 мкмоль _AS m ^–2 для остальных катализаторов). FA был в основном преобразован в EL, что включает в себя ряд реакций. Адсорбированные молекулы FA и 2EMF (промежуточное соединение, которое приводит к EL) вблизи более высокой плотности AS могут благоприятно стимулировать реакцию FA. В отличие от ЖК, когда в качестве субстрата использовали HMF, не удалось установить четкой зависимости между начальной активностью и плотностью кислотных центров. Однако активность превращения HMF коррелирует с количеством кислотных центров, где Nb ₂ O ₅ -NP и Nb ₂ O ₅ -NS, обладающих большим количеством кислотных центров, чем Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O, были более активными, чем последние (дополнительный рис.20). Разница между системами HMF и FA заключается в том, что HMF в основном превращался в (первичный продукт) фурановый эфир (5EMF), и выходы EL были низкими, тогда как FA в основном превращалась в EL, что включало последовательные реакции (через 2EMF в качестве промежуточного продукта). . С другой стороны, HMF – более объемный субстрат, чем FA. Обе эти особенности объясняют более важные эффекты, которые плотность кислотных центров оказывает на реакцию FA, чем реакция HMF. Более широкое сравнительное исследование для включения катализатора на носителе Nb ₂ O ₅ -hGO было проведено на основе массы активной фазы оксида ниобия в загруженном катализаторе, хотя результаты не попали в вышеуказанные соотношения для FA. и реакции HMF, которые объясняются наличием опоры и ее влиянием на производительность.Эффект поддержки, вероятно, ответственен за улучшение производительности. Сам носитель hGO показал низкую каталитическую активность во всех реакциях, что согласуется с умеренной кислотностью функциональных групп на поверхности оксидов графена и согласуется с присутствием слабых или некислотных групп ОН в Nb ₂ O ₅ -hGO связанный с суппортом. Кроме того, тенденции в производительности Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS и Nb ₂ O ₅ -hGO остаются неизменными независимо от того, сравниваются ли катализаторы на на основе идентичной массы оксида или идентичной общей массы, что дополнительно указывает на то, что активность Nb ₂ O ₅ -hGO происходит в основном из наночастиц оксида.Чтобы получить более полное представление о роли носителя, мы измерили изотермы адсорбции HMF на твердых телах (дополнительный рисунок 21, дополнительная таблица 5 и дополнительное примечание 9). Результаты показывают, что Nb ₂ O ₅ -hGO имеет более высокое сродство адсорбции к полярным молекулам субстрата в растворе, чем Nb ₂ O ₅ -NP, Nb ₂ O ₅ -NS или Nb ₂ O ₅ · n H ₂ O. Это связано с более высокой поверхностной плотностью полярных центров адсорбции на Nb ₂ O ₅ -hGO из-за высокого содержания поверхностных функциональных групп носитель hGO (C – O – C, OH, C = O, COOH).Сильная адсорбция молекул субстрата вблизи кислотных центров может способствовать их превращению и вносить вклад в наблюдаемую каталитическую активность Nb ₂ O ₅ -hGO.

Структура оксида германия и ниобия, по своей сути нестехиометрическая «блочная» структура на JSTOR

Абстрактный

Оксид германия и ниобия, обозначаемый как GeO2.9Nb2O5, по своей природе нестехиометрический, поскольку он изоструктурен P2O5.9Nb2O $ _ {5} $.Чтобы соответствовать этой структуре, должны быть свободные места для кислорода или некоторые участки, вмещающие «межузельные» атомы металла, в относительно высокой концентрации, и способ включения стехиометрического избытка катионов должен пролить некоторый свет на другие структуры типа оксида ниобия, о которых сообщалось диапазон состава. Структура оксида германия и ниобия была определена с помощью комбинации трех методов: электронной микроскопии с визуализацией решетки, чтобы установить, что нестехиометрия не была связана с протяженными дефектами; нейтронная дифракция с использованием порошкового метода и анализа профиля для получения конкретных данных об анионной подрешетке и распределении катионов; и дифракция рентгеновских лучей для структуры, уточненной ab initio.Было доказано, что решетка анионов по существу завершена, и что избыток катионов компенсируется за счет встраивания катионов в набор узлов с искаженной октаэдрической координацией в квадратных туннелях, образованных соединениями между столбчатыми элементами структуры. Заселение этих октаэдрических позиций исключает заселение соседних тетраэдрических катионных позиций, соответствующих типовой структуре. Как следствие, существуют ограничения на способ, которым два типа туннельных узлов могут быть заняты, чтобы произвести наблюдаемый стехиометрический избыток катионов.Полученная модель может быть обобщена для интерпретации диапазонов содержания металлов с избытком металла, обнаруженных для других структур оксида ниобия.

Информация об издателе

Королевское общество – это самоуправляемое сообщество самых выдающихся ученых мира, представляющих все области науки, техники и медицины, и старейшая научная академия, которая постоянно существует. Основная цель Общества, отраженная в его учредительных документах 1660-х годов, заключается в признании, продвижении и поддержке передового опыта в науке, а также в поощрении развития и использования науки на благо человечества.Общество сыграло роль в некоторых из самых фундаментальных, значительных и изменяющих жизнь открытий в истории науки, и ученые Королевского общества продолжают вносить выдающийся вклад в науку во многих областях исследований.

Синтез, структурная характеристика и оценка антимикробной активности новых биядерных комплексов тартрата ниобия (V) с биологически важными лекарственными средствами

Новые биядерные комплексы ниобия (V) типа [[NbO (L) C ₄ H ₄ O ₆] ₂ C ₄ H ₄ O ₆] (где L = DMH, IMH, IPH, FPH, TMT) были приготовлены с биологически важными лекарственными средствами и охарактеризованы с помощью элементного анализа; ИК, ¹ Н-ЯМР и УФ-видимые спектральные исследования, а также термогравиметрический анализ.Измерение молярной проводимости всех комплексов в растворе ДМФА соответствует электролитической природе 1: 1. Все комплексы имели чисто диамагнитный характер и имели шестикоординатную октаэдрическую геометрию. Антимикробная активность этих комплексов была проверена против двух грамположительных и двух грамотрицательных бактерий. Противогрибковая активность против двух разных грибов оценивалась и сравнивалась с контролем. Все комплексы подавляют рост как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий до компетентного уровня.

1. Введение

Ионы металлов играют жизненно важную роль в огромном количестве биологических процессов. Ионы ниобия образуют сложные частицы практически со всеми типами нейтральных и анионных доноров. Ниобий и его соединения имеют широкий спектр применения. Они используются для изготовления специальных материалов для микроэлектроники и оптики, сверхпроводников, тугоплавких материалов, катализаторов и сплавов [1–5]. Как важный легирующий элемент в сталях, ниобий может сильно влиять на свойства образца, такие как интенсивность при высокой температуре, способность сопротивляться потускнению и хрупкость при отпуске [6, 7].Ниобиевые стали – ценные конструкционные материалы для химической и атомной промышленности, реактивных и ракетных двигателей, газопроводов и турбин [8]. Химии пероксокомплексов ранних переходных металлов уделялось особое внимание из-за их важности в различных биологических, фармацевтических и промышленных процессах [9]. Известно, что использование ионов металлов в терапевтических средствах ускоряет действие лекарств, и их эффективность повышается при взаимодействии с ионом металла [10]. Антимикробные свойства комплексов металлов были признаны на протяжении веков и явились одними из самых фундаментальных достижений в истории медицины [11].Однако комплексы Nb (V) как биоцидные агенты изучены ограниченно [12, 13]. Таким образом, мы намеревались изучить способность комплексов ниобия как хороших антимикробных агентов.

Настоящая работа описывает приготовление новых комплексов тартрата ниобия (V), содержащих активные фармацевтические препараты (рис. 1). Выделенные комплексы изучены элементным анализом; ИК, ^{, 1,} Н-ЯМР и УФ-спектроскопия; и TGA. Ввиду биологической активности комплексов и разнообразной координирующей способности лигандов нас побудили изучить ниобиевые (V) комплексы азотсодержащих лигандов против штаммов микробов, а именно E.coli , S. aureus , P. aeruginosa, и B. subtilis, и штаммы грибов A. flavus и A. niger были предприняты для изучения их роли в качестве микробных соединений.

2. Экспериментальная

2.1. Материалы

Лиганды IPH (изотипендил гидрохлорид, SKF Ltd., Индия), IMH (гидрохлорид имипрамина, Sun Pharmaceuticals Ltd., Индия), DMH (дезипрамина гидрохлорид, Smith Kline and Beecham Ltd., Индия), FPH (дигидрохлорид флуфеназина, SKF Ltd., Индия) и TMT (тартрат тримепразина, Intas Laboratories Ltd., Индия) были получены от фармацевтических предприятий в качестве подарочных образцов и использовались в полученном виде. Среди использованных растворителей ДМФА и ДМСО были спектральной чистоты, а остальные растворители были марки AR.

2.2. Приготовление раствора ниобия (V)

Раствор ниобия (V) был приготовлен [14] путем сплавления 0,05 г пятиокиси ниобия с 2 г пиросульфата калия в кварцевом тигле и выщелачивания массы 20 мл 10% раствора винной кислоты. .Затем раствор разбавляли водой до 100 мл, и этот раствор использовали для приготовления комплексов. При необходимости готовили свежие растворы.

2.3. Физические измерения

FTIR-спектры образцов регистрировали с использованием спектрометра Jasco FT-IR-4100. Спектры ¹ H-ЯМР записывали в ДМСО-d ₆ на спектрометре AMX-400 FT-NMR. Электронные спектры комплексов в УФ-видимой области (200–900 нм) измеряли на двухлучевом спектрофотометре Jasco UVIDEC-610 с кварцевыми ячейками.Измерения электропроводности полученных комплексов проводили с помощью кондуктометра Elico CM-180. Температуры плавления определяли в открытой капиллярной трубке на приборе Mel-temp. Данные по магнитной восприимчивости при комнатной температуре были получены методом Гуи с использованием Hg [Co (SCN) ₄] в качестве калибранта. ТГ- и ДТА-картины комплексов регистрировали на анализаторе Perkin Elmer US TGA-7 в атмосфере воздуха. Содержание углерода, водорода и азота в комплексах определяли на анализаторе CHNS.Тартрат определяли волюметрически с использованием хлораминов-Т. Ниобий оценивался гравиметрически методом прямого зажигания до Nb ₂ O ₅ [15].

2.4. Антибактериальная активность

Биоцидная активность лигандов и их комплексов ниобия (V) in vitro была протестирована против четырех бактерий, а именно: S. aureus, E. coli, P. aeraginosa и B. subtilius методом дисковой диффузии [ 16].

Чистые культуры этих организмов были получены из Департамента биотехнологии Инженерно-технологического института Бапуджи, Давангере.Организмы, использованные в соединениях, пересевали в стерильный питательный бульон. После инкубации тех же организмов при 37 ° C в течение 3 часов полученный таким образом рост использовали в качестве посевного материала для тестов. Питательный агар (28 гл ^-1) и питательный бульон стерилизовали в конической колбе подходящей вместимости автоклавированием при давлении 15 фунтов в течение 30 минут. Агаровую среду растапливали на водяной бане и охлаждали до 45 ° C. К 20-25 мл расплавленного агара 0,5-0,7 мл 3-часовой субкультуры добавляли в асептических условиях, хорошо перемешивали легким встряхиванием и оставляли для достижения комнатной температуры в чашках Петри.Стерилизованные диски из фильтровальной бумаги (Whatman 41) загружали известным объемом тестируемого соединения известной силы, используя микропипетку, чтобы получить диск желаемой концентрации. Диски помещают на питательную среду, засеянную микроорганизмами, оставляют для диффузии и инкубируют при ° C в течение 24 часов. Эксперимент проводят в четырех повторностях для каждой концентрации. Антибиотик хлорамфеникол также подвергался скринингу в аналогичных условиях для сравнения в качестве стандарта, и для определения активности также использовали растворитель ДМСО.

2,5. Противогрибковая активность

Противогрибковая активность тестируемых соединений определялась против двух грибов, A. flavus и A. niger , методом отравленных пищевых продуктов Бейтмана [17]. Эти грибы культивировали в течение семи дней на агаре Чапека в стерилизованных чашках Петри при 12/12 часах света и темноты. Лиганд и его комплексы металлов, растворенные в ДМСО, добавляли к 10–15 мл стерилизованной среды для достижения различных концентраций при ° C и позволяли среде затвердеть.Тестируемые грибы были взяты в виде дисков диаметром 2 мм из чистых 10-дневных колоний и помещены в чашки Петри, содержащие питательную среду с агаром Чапека. Эксперименты проводили в четырех повторах на обработку, и инкубацию проводили при ° C при 12/12 света и темноты. Радикальный рост колонии регистрировали через 96 ч инкубации.

2.6. Синтез комплексов

Этанольный раствор соответствующих лигандов (каждый по 50 мл, 4 ммоль) добавляли к водному раствору 3 ммоль ниобиума (V) медленно при постоянном перемешивании.Твердые комплексы немедленно осаждались. Твердый комплекс сушили в вакууме над плавленым CaCl ₂ (выход: 55–62%).

3. Результат и обсуждение

3.1. Физические свойства

Все вновь полученные комплексы окрашены, негигроскопичны и стабильны при комнатной температуре в течение длительного времени. Они не обладают острыми температурами плавления (> 300 ° C). Комплексы нерастворимы в воде и других обычных органических растворителях, таких как этанол, метанол и ацетон, но растворимы в ДМФА и ДМСО.Аналитические данные комплексов приведены в таблице 1. Данные соответствуют формуле [NbO (L) (C ₄ H ₄ O ₆)] ₂ C ₄ H ₄ O ₆.

9216 900 HbO 9227 [N] 4 O ₆] ₂ C ₄ H ₄ O ₆7

₄ H ₄ O ₆] ₂ C ₄ H ₄ O ₆2 98
98

Комплекс

Найдено (расчет)%

Λ Ом ⁻¹ см ² моль ⁻¹

[NbO (DM) C ₄ H ₄ O ₆] ₂ C ₄ H ₄ O ₆

47.32

4,64

4,52

–

(48,29)

(4,69)

48,78

4,84

4,59

–

(49,14)

(4,9451)

(4,58)

[NbO (IP) C ₄ H ₄ O ₆] ₂ C ₄ H ₄ O ₆

42.22

4,04

6,72

5,03

(42,89)

(4,06)

(6,82)

(5,19)

43,48

4,52

7,55

4,33

(44,5

(4,56)

(7.99)

(4,56)

[NbO (TM) C ₄ H ₄ O ₆] ₂ C ₄ H ₄ O ₆

45,18

4,42

4,33

5,05

(45,82)

(4,45)

(5,09)

мол. Проводимость всех комплексов для раствора 10 ^-3 М в ДМФА при комнатной температуре оказалась в диапазоне 77-84 Ом ^-1 см ² моль ^-1 (Таблица 1), что показывает 1 : 1 Электролитическая природа комплексов.Это соответствует стехиометрии, принятой для комплексов на основании аналитических данных. Измерения магнитной восприимчивости, проведенные при комнатной температуре, оказались диамагнитными. Действительно, все описанные в литературе комплексы ниобия (V) являются диамагнитными [18].

3.2. Электронные спектры

Электронные спектры комплексов ниобия в ДМФА не показывают пиков поглощения в видимой области. Свободные лиганды показывают резкую полосу в области 35714–38461 см, ^–1, в то время как их соответствующие комплексы демонстрируют острые пики в области 34722–37037 см, ^–1.Это может быть отнесено к переходу. Слабая полоса в области 32051–32679 см, ^–1,, присутствующая в спектрах лигандов, смещена в область более высоких энергий (32462–3112 см, ^–1) в спектрах их комплексов, связанных с переходами. Результаты, полученные в электронных спектрах комплексов, представлены в таблице 2.

π * π *

357149 → π *


Лиганд	Электронные спектральные полосы, см ⁻¹	Комплекс	Электронные спектральные полосы, см ⁻¹	Присвоение

DMH	37594	1	38168		38168	π 8479 *

IMH	37735		2	38461	π → π *

IPH	37313	3 90 441		34722	π → π *
	32467		32894	→ π *


					π → π *
32573	32671	→ π *

	9228
	TMT
32051		32462	→ π *

3.3. ИК-спектры

Основные инфракрасные спектральные частоты лигандов и выбранные ИК-данные их комплексов ниобия (V) перечислены в таблице 3. В лигандах группа R ₃ NH ⁺ взаимодействует с Cl ^–, вызывая широкую полосу в области 2700–2300 см ^–1 [14]. В ИК-спектрах соответствующих комплексов ниобия (V) эти полосы отсутствуют, что указывает на то, что третичный атом азота боковой цепи участвует в координации с ионом металла.Было отмечено, что гетероциклический атом азота, присоединенный к боковой алкильной цепи, дает характерную широкую полосу в области 2970–2830 см, ^–1. В спектрах соответствующих комплексов эти полосы либо отсутствуют, либо смещены в более высокую частоту (^-1 см), что указывает на координацию гетероциклического атома азота с ионом металла. В ароматических производных (CSC) обычно проявляется в виде резкой полосы около 750 см ^-1 области [19]. В изученных комплексах ниобия (V) обнаружено отсутствие изменения ν (CSC), что свидетельствует о несогласованности гетероциклического атома серы.Полосы около 1550 см ^-1 и 740 см ^-1 в IPH обусловлены колебаниями (C = N) и (C – S) [20, 21] соответственно. Полосы (C = N) при 1550 и 740 см ^-1 остаются в том же положении в спектрах комплексов, что свидетельствует о невмешательстве азота пиридинового цикла и гетероциклического атома серы лиганда в связь с ниобием (V). ион.

– 14002 14002 9045 472740HHH 2530


Лиганды / комплекс	ν (N – CH ₃)	ν (N – CH	ν (N – CH ₂) Hetero 1 90ν как (OCO)	(OCO)	ν _как (Nb – O)	(Nb – O)	ν (Nb – N)	ν (C – S)

DMH	9045 NH – CH ₃) 2830	2915	–	–	–	–	–	–
1	620	470	370	–
IMH	2655	2923	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	1690	1390	618	466	390	–
IPH	2560	2905	–	–	–	–	–
3	–	–	1705	1405	610	460	380	740
	740

9045	–	–	–	760
4	–	–	1695	1395	622	9045 9045 9452		2850	–	–	–	–	–	755
5	–			–	9045 9045 9045 9045 9045	755

Координация бидентатного тартрата подтверждена иs при 1710–1680 см ⁻¹ (COO) и 1410–1380 см ⁻¹ (COO) [22].Полосы, наблюдаемые в области 495–475 см ^–1 в спектрах комплексов, соответствуют Nb – O – Nb. Наличие мод (Nb – O) исключено из-за отсутствия пиков в области 560–540 см, ^–1. Эти комплексы также имеют две полосы при 625–610 и 480–460 см ^–1, обусловленные антисимметричными колебаниями мостиковой связи Nb – O – Nb соответственно. Полосы, наблюдаемые в области 3100–3000 см ^–1 в спектрах фенотиазиновых лигандов, а также их комплексов ниобия (V), могут быть отнесены к (C – H) валентным колебаниям ароматической кольцевой системы.В дальних ИК-спектрах исследованных комплексов ниобия (V) наблюдаются полосы средней интенсивности в области 390–350 см ^–1, отнесенные к (Nb – N) модам [23]. Это подтверждает участие атома азота в координации.

3.4.

¹ H-ЯМР-исследования

Спектры ¹ H-ЯМР лиганда IPH и его комплекса представлены на рисунке 2. Лиганды IPH и TMT демонстрируют дублет примерно при 1,3 м.д., который соответствует –CH – CH ₃, тогда как IMH, IPH и TMT демонстрируют резкий сигнал (синглет) около 2.68 частей на миллион из-за третичного азота, присоединенного к алкильной группе, то есть –N – CH ₃. Мультиплет с центром 3.58–3.52 м.д. относится к –N – CH ₂ во всех лигандах. Другой мультиплет при 6,78–7,82 м.д. в лигандах обусловлен ароматическими протонами. DMH показал сигнал при 9,76 м.д., который можно отнести к протону –NH.

Комплексы Nb (V) демонстрируют сигналы при 2,8 и 3,64 м.д., которые указывают на сдвиг алкильных протонов, связанных с третичным азотом, тем самым предполагая участие третичного азота в координации с ионом Nb (V).Таким образом, ¹ H ЯМР подтверждает вывод, сделанный на основе данных ИК, относительно участия третичных атомов азота в связывании с ионом Nb (V). В спектрах ЯМР ^–1 H комплексов ниобия не наблюдается изменений при 1,31 м.д. и 6,78–7,8 м.д., относящихся к алкильным и ароматическим протонам, соответственно. В комплексе 1 сигналы при 2,85 и 3,33 м.д. указывают на слабопольный сдвиг алкильных протонов, присоединенных к вторичному азоту и гетероциклическому азоту, тем самым предполагая участие вторичного азота, а также гетероциклических атомов азота в координации с ионом ниобия.

3.5. Термогравиметрическое исследование

Температура разложения комплексов, полученная из их термограмм и данных, представлена в таблице 4, а термограммы комплексов 1 и 4 показаны на рисунке 3. Термогравиметрическое исследование показывает, что все комплексы являются термическими. стабилен до 220 ° C, а разложение комплексов происходит в две стадии, а именно: разложение органической части и потеря тартрата с последующим образованием Nb ₂ O ₅ в диапазоне температур 220–330 и 330–555 ° С соответственно.Разложение было медленным вначале, но быстрым позже. Комплексы достигают постоянной массы между 600 и 700 ° C. Наблюдаемая масса в каждом случае полностью соответствовала потере массы, рассчитанной на основе стехиометрии, предложенной для комплексов. Исходя из предыдущих спектральных и термических данных, октаэдрическая структура для комплексов ниобия (V) была предсказана на рисунке 4.

62 Nb _{2 _{2 _{2 _{O ₅}}}}68 9044 90446 Nb _{2 _{2 _{О ₅}}}


Комплекс	Темп.диапазон (° C)	Потеря массы (%)		Вероятный продукт
Комплекс	Темп.диапазон (° C)	Найдено	Расчетн.	Вероятный продукт

1	235–330	79,55	81,89	[(DM) ₂ (C ₄ H ₄] _{6 _{6 ₆}}
1	360–540	19,32	22,35	Nb ₂ O ₅

2	255–315 7945.78	82,18	[(IM) ₂ (C ₄ H ₄ O ₆) ₃]
2	340–515	19,03	21,78

3	250–325	80,23	82,32	[(IP) ₂ (C ₄ H ₄) O _{6 ₃]}
3	345–520	18.82	21,59	Nb ₂ O ₅

4	255–320	82,88	84,48		FP H ₄ O ₆) ₃]
4	330–550	16,75	18,97	Nb ₂ O ₅
					250–320	80.18	82,67	[(TM) ₂ (C ₄ H ₄ O ₆) ₃]
345–525	18,29	21,14

3.6. Оценка антимикробной активности
Лиганды DMH, IMH, IPH, FPH и TMT и их комплексы ниобия (V) проверяли отдельно как на антибактериальную, так и противогрибковую активность.Средний процент ингибирования как бактериальной, так и фунгицидной среды роста по сравнению с соответствующими контролями был рассчитан с использованием уравнения Винсента [24]. Данные скрининга среднего процентного ингибирования бактерий и грибов при концентрациях 30 г и 60 г приведены в таблицах 5 и 6.
47 9047 9045 9047 14,5 9045 9,23 100
Процент зоны ингибирования (±) ^a
Соединение S.aureus E. coli P. aregainosa B. subtilius
30 μ g 60 9016 μ 60 мкм г 30 мкм г 60 мкм г 30 мкм г 60 мкм г
0 8,5 0,0 7,4 0,0 6,0 0,0 10,2
IMH 4,4 9,7 2,6 9,7 2,6
IPH 2,7 8,7 2,2 9,2 2,4 7,4 1,2 9,3
FPH 0.0 6,2 0,0 7,4 0,0 5,9 0,0 16,0
TMT 0,0 5,4 0,0 8,3 0,0 9045 14,2
1 8,2 19,0 6,7 22,4 8,9 22,8 6,8 21,6
21,6
6 17,4 3,5 16,8 7,5 23,3 6,7 20,3
3 9,2 33,2 9047 9,2 26,4
4 6,3 13,1 4,5 18,2 4,7 16,4 5,3 20,6
11,2 4,5 16,0 4,4 15,0 5,5 16,5
Хлорамфеникол 100 100 100 100 100 100
ДМСО не показал ингибирования, ^а каждое значение является средним из четырех повторов.
2
59 DMH
Процентная зона ингибирования (±) ^a
Соединение A.flavus A. niger
30 μ g 60 μ g 30 μ g 60 μ
0,0 5,2 0,0 8,6
IMH 3,6 3,2 5,6 12,5
IPH 13,44 10,2 27,5
FPH 0,0 5,4 0,0 8,3
TMT 2,0 10,2 9045 1 2,0 10,2 9045 1 2,0 8,2 23,3 9,6 27,2
2 7,3 27,3 6,2 30,7
3 13451 90.5 38,4 14,8 34,6
4 4,2 11,7 5,3 13,9
5 5
Гризеофульвин 100 100 100 100
ДМСО не показал ингибирования, ^по каждое значение является средним из четырех.
Результаты ясно показывают, что комплексы обладают как антибактериальной, так и противогрибковой активностью против тестируемых организмов. Результаты ингибирующей активности синтезированных комплексов в отношении организмов показывают, что в более низких концентрациях комплекс мало влияет на рост бактерий и грибов. Это показывает, что по мере увеличения концентрации комплекса ингибирование роста бактерий и грибов также увеличивается. Анализ данных показывает, что комплексы ниобия (V) проявляют большую антимикробную активность по сравнению со свободными лигандами.Возможное объяснение токсичности можно объяснить теорией хелатирования [25]. Было высказано предположение, что хелатирование значительно снижает полярность иона металла, главным образом потому, что его положительный заряд частично разделяется с донорными атомами, и делокализация -электрона по всему хелатирующему кольцу возможна. Это увеличивает липофильный характер хелатов металлов, что способствует их проникновению через липоидные слои мембран организма.
4. Выводы
Данные молярной проводимости указывают на электролитическую природу вновь полученных комплексов ниобия (V) в соотношении 1: 1.Исследования ТГ показывают, что все комплексы разлагаются в два этапа и, наконец, образуют соответствующие оксиды металлов. Основываясь на химическом составе и физико-химических исследованиях, для комплексов ниобия (V) предварительно была предложена шестикоординированная двухъядерная структура с диоксомостами.
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
Винторезные станки
Вопросы и ответы
Карусельные станки
Советы мастера
Станок 1М63
Токарные станки
Фрезерные станки
Разное
2019 © Все права защищены. Карта сайта