D -металлы VI группы

Тантал обладает исключительной химической пассивностью, но применение его ограниченно из-за высокой стоимости. Его применяют для изготовления медицинских инструментов, а также для скрепления костной ткани, так как он не отторгается живыми тканями организма.

Ниобий один из компонентов жаропрочных и коррозионностойких сталей. Сварка стальных конструкций электродами с добавкой ниобия обеспечивает необычайную прочность сварных швов.

D -металлы V группы

D -металлы IV группы

К d -металлы IV группы относятся: титан(Тi), цирконий(Zr) и гафний(Нf). Наиболее характерная степень окисления данных элементов +4. Элементы подгруппы титана тугоплавки и устойчивы к действию воды и воздуха.

Титан обладает исключительно высокой коррозионной стойкостью, на него не действует морская вода, разбавленная и концентрированная азотная кислота и даже царская водка. Титан немного тяжелее алюминия, но в три раза превосходит его по прочности. Но главное свойство титана и его сплавов высокая жаростойкость и жаропрочность – способность сохранять высокие механические характеристики при повышенных температурах. Из соединений можно отметить ТiО₂ – титановые белила и титанат бария ВаТiО3 соль способная деформироваться под действием электрического поля.

Цирконий также характеризуется высокой коррозионной стойкостью. При производстве стали добавки циркония удаляют кислород, азот и серу. Добавка циркония к меди значительно повышает её прочность, почти не снижая электропроводности. Качество магниевых и алюминиевых сплавов значительно повышается при добавлении к ним циркония.

Гафний в природе сопутствует цирконию. Обладает способностью активно захватывать нейтроны, поэтому используется в регулирующих и защитных устройствах атомных реакторов.

К d -металлы V группы относятся: ванадий(V), ниобий (Nb) и тантал(Та). Данные металлы относятся к тугоплавким, так как обладают температурами плавления большими чем 1890 ⁰С. Для подгруппы ванадия наиболее характерна степень окисления +5.Наиболее характерная степень окисления данных элементов +4. Несмотря на низкие значения электродных потенциалов (φ^о ~ -1,1 В), химическая активность проявляется их только при высокой температуре, когда разрушается защитная оксидная пленка.

Ванадий в основном применяется в качестве добавки к стали. При содержании всего 0,1– 0,3% сталь обладает большой прочностью, упругостью и устойчивостью к ударным нагрузкам.

К d -металлы VI группы относятся: хром(Сr), молибден (Мо) и вольфрам(W). Электронная конфигура­ция данных атомов должна иметь вид (n-1)d⁴ns², но с учетом проскока одного электрона – (n-1)d⁵ns¹. Соответственно максимальная степень окисления данных элементов равна +6. Наиболее устойчивые степени окисления данных элементов +2, +3 и +6. Данные металлы относятся к тугоплавким, при этом вольфрам в сравнение остальными металлами имеет самую высокую температуру плавления 3390 ⁰С.

Хром - металл, находящийся в ряду напряжений до водорода, поэтому ме­таллический хром восстанавливает водород из разбавленных растворов Н₂SО₄ и НС1. В холодной концентрированной азотной кислоте хром нерастворим и по­сле обработки ею становится пассивным.

Для хрома наиболее устойчива при обычных условиях степень окисления +3, поэтому соединения хрома +2 являются сильными восстановителями, а +6 – сильными окислителями. В таблице 24.1 приведены основные классы соединений, образуемых хромом.

Таблица 24.1. Основные классы соединений хрома

	+2	+3	+6
Оксиды	СrО (основной) оксид хрома (II)	Сr2О3 (амфотерный) оксид хрома (III)	СrО3 (кислотный) оксид хрома (VI)
Гидроксиды	Сr(ОН)2 гидроксид хрома (II)	Сr(ОН)3 гидроксид хрома (III) Н3СrО3 хромистая кислота	Н2СrО4 хромовая кислота Н2Сr2О7 двухромовая кислота
Соли	СrСl2 хлорид хрома (II)	СrСl3 хлорид хрома (III) К3СrО3 – хромит калия	К2СrО4 хромат калия К2Сr2О7 бихромат калия

Из таблицы 24.1 видно, что с повышением степени окисления хрома основные свойства усиливаются, а кислотные нарастают, проходя через амфотерные. На примере хрома приведен системный анализ основных классов неорганических соединений.

Соли двухвалентного хрома образуются при растворении металлического хрома в соляной или разбавленной серной кислотах

Сr + 2НС1 = СrС1₂ + Н₂.

Соединения хрома (II) неустойчивы, являются сильными восстановителями, окисляясь до соединений хрома (III)

2Сr С1₂ + С1₂ = 2СrС1₃.

Степень окисления хрома +3 является самой устойчивой, поэтому соедине­ния хрома (III) являются слабыми окислителями и восстанови­телями. Сr₂О₃ представляет собой тугоплавкое вещество зеленого цвета. Применяется в качестве абразивного материала.