80.Общая хар-ка элементов 5б группы. Ванадий, ниобий, тантал..Нахождение в природе.Применение в мед.Практике.

Ванадий, ниобий и тантал – твёрдые тугоплавкие металлы серого цвета, хорошо поддающиеся механической обработке. Их основные физико-химические свойства приведены в таблице. Химические и физические свойства дубния ещё практически не изучены.

Атомы ванадия, ниобия и тантала имеют характерное для переходных элементов строение внешнего электронного уровня:

V – [Ar]3d³4s²

Nb – [Kr]4d⁴5s¹

Ta – [Xe]4f¹⁴5d³6s²

Наличие 5 валентных электронов обусловливает большой набор степеней окисления ванадия, ниобия и тантала в соединениях: +2, +3, +4 и +5. Наиболее характерная степень окисления элементов в соединениях +5. Как и в случае других d-элементов устойчивость производных в низших степенях окисления уменьшается в ряду V—Nb—Ta. Валентные возможности этих элементов также широки – максимальная валентность достигает VII, например, во фторидных комплексах  K₂[TaF₇]. Ионы металлов, будучи жёсткими кислотами, образуют наиболее прочные соединения с такими жёсткими основаниями как фторид-, гидроксид- и пероксид-ионы. Ниобий и тантал имеют близкие химические свойства и отличаются от ванадия. Причина – лантаноидное сжатие, благодаря которому атомные и ионные радиусы Nb и Ta очень близки. Электродные потенциалы этих металлов отрицательнее потенциала водорода, но в компактном состоянии они, и особенно тантал, устойчивы к химическим воздействиям. Так, ниобий и тантал не растворимы во всех кислотах, кроме плавиковой.

Получение металлов. Содержание ванадия в земной коре превышает содержание меди, цинка, свинца, однако самостоятельные минералы ванадия встречаются крайне редко, поэтому ванадий относят к рассеянным элементам. Основной источник ванадия железные и титановые руды (магнетиты и титаномагнетиты), а также ванадит  3Pb₃(VO₄)₂PbCl₂. Ниобий и тантал являются редкими элементами, близость химических свойств обусловливает их совместное нахождение в одних и тех же минералах – тантало-ниобатах (колумбит  Fe(NbO₃)₂, танталит  Fe(TaO₃)₂) и титано-тантало-ниобатах (лопарит, пирохлор, ильмено-рутил).

Руды, содержащие ванадий или ниобий и тантал, обогащают, получая концентраты. Рудные концентраты разлагают различными методами: сплавлением со щелочами или KHSO₄, растворением в HF или H₂SO₄, хлорированием. После разделения образующихся соединений и очистки от примесей в зависимости от типа исходных концентратов получают оксиды, хлориды или фторидные комплексы – K₂[MF₇]. Большое практическое значение имеют продукты, непосредственно получаемые из рудных концентратов – феррованадий и феррониобий, применяющиеся в качестве добавок при варке специальных сталей.

Применение. Металлы подгруппы ванадия  одни из наиболее ценных металлов современной техники. Основное применение всех трёх металлов – металлургия особых сталей и сплавов. Из хромованадиевых сталей изготавливают слесарные инструменты. Ниобий и тантал в чистом виде и в составе сплавов с никелем, вольфрамом, рением используются как конструкционные материалы в атомной энергетике и для изготовления химической аппаратуры. Термостойкие сплавы ниобия и тантала незаменимы при создании двигателей сверхзвуковых самолётов и ракет. В электронике и электротехнической промышленности ниобий и особенно тантал применяют в производстве электролитических конденсаторов и сверхпроводящих сплавов. Способность ниобия и тантала сращиваться с живой тканью организма человека находит применение в протезировании. Тонкими танталовыми нитями сшивают кровеносные сосуды и нервы, а из стержней и пластин изготавливают имплантанты костных тканей. Соединения ванадия(V) являются катализаторамипереносчиками кислорода. Так оксид ванадия(V) используются для каталитического окисления SO₂ в контактном процессе получения серной кислоты, а ряд других соединения ванадия(V) применяются для каталитического окисления органических веществ.