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五酸化バナジウムの構造と化学的特性

Mar 27, 2025 伝言を残す

1. 結晶構造

ベースユニット

配位多面体:によって形成された層状構造Vo₅TetrahedraそしてVo₄Tetrahedra一般的な顔または角度で接続されています。

層間力:レイヤーは弱いことによって一緒に保持されますファンデルワールスの力簡単に層別化できます(グラファイトと同様)。

スペースグループ

クリスタルシステム:Orthorhombic System(Space GroupPMMN).

セルオプション:

a = 11,51 Å, b = 4,37 Å, c = 3,56 Å.

各ユニットセルには含まれています2つのバナジウム原子そして5酸素原子.

構造特性

バナジウム酸素結合長:

短い結合(〜1.58Å):v=o二重結合(四面体頂点酸素)。

長い結合(〜1。78-2。02Å):VO単一結合(内部橋橋酸素)。

層状異方性:簡単に侵食されますB軸、しばしばうろこ状または針のような形をとることがよくあります。

2. 化学的性質

酸化還元特性

強力な酸化剤:

高温では、HCL、HBRなどは酸化できます。たとえば、:
v2o 5+6hclΔ2vocl2+ cl 2+3 h2o

低価酸化物(VO2、V2O3、またはバナジウム金属)を形成するために、還元剤(H2、C)と反応します。

自己癒し:

加熱すると分解します690度以上:
2V2O5Δ4VO2+ O2↑

酸塩基反応(両性)

酸と反応します形成するバナジン酸イオン(vo₂⁺)、たとえば、硫酸に溶解した場合:
V2O 5+2 H2SO4→2VO2SO 4+ H2O

アルカリと反応します形成するバナデート(例、メタバナデートナトリウムnavo₃):
v2o 5+2 naoh→2navo 3+ h2o

強いアルカリのさらなる溶解が生成されます無色[vo₄]³-(orthovandate)。

触媒活性

硫酸産業:so₂の酸化をso₃(メカニズムにはv⁵⁺↔v⁴⁺サイクルを含む)を触媒します。
2SO 2+ o2v2O52SO3

選択的酸化:例えば、無水マレイ酸およびプロパンへのベンゼンのアクリル酸への酸化。

有機物質との反応

アルコールとアルデヒドの酸化:例えば、エタノールはアセトアルデヒドに酸化され、さらに酢酸に酸化されます。

重合反応:特定のポリマー(ポリエチレンなど)の合成の触媒として機能します。

3. 電子プロパティとストリップ構造

半導体特性:約のバンドギャップ2.3 eV(可視範囲の光の吸収)。

充電転送:d⁰V⁵⁵⁺の電子構成により、電子を簡単に受け入れ、酸化還元サイクルに参加できます。

4. 特別な現象と反応

インターカレーション化学:LiおよびNaイオンは、リチウムソジウムイオン電池で使用される層間で挿入できます。
v2o 5+ xli ++ xe-→lixV2O5

感光性:紫外線の影響下での有機物(例えば、色素分解)の分解を触媒できます。