Оксид ниобия(V)

Оксид ниобия​(V)​
Общие
Систематическое наименование	Оксид ниобия​(V)​
Традиционные названия	Окись ниобия
Хим. формула	Nb2O5
Физические свойства
Состояние	белые кристаллы
Молярная масса	265,81 г/моль
Плотность	4,47-5,29 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	1490-1500; 1521 °C
Мол. теплоёмк.	132,1 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-1898 кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS	1313-96-8
PubChem	123105
Рег. номер EINECS	215-213-6
SMILES	O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O
InChI	InChI=1S/2Nb.5O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	109722
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Оксид ниобия(V) — неорганическое соединение, оксид металла ниобия с формулой Nb₂O₅, белые тугоплавкие кристаллы, термически устойчивые, не растворимые в воде.

Получение

• Сжигание ниобия в кислороде:

${\mathsf {2Nb+5O_{2}\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ Nb_{2}O_{5}}}$

• Гидролиз фторида ниобия(V) или хлорида ниобия(V):

${\mathsf {2NbCl_{5}+5H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ Nb_{2}O_{5}\downarrow +10HCl}}$

Физические свойства

Оксид ниобия(V) образует белые кристаллы нескольких (не менее 10) кристаллических модификаций:

• α-Nb₂O₅ — ромбическая сингония, параметры ячейки a = 0,623 нм, b = 4,380 нм, c = 0,391 нм, Z = 12;
• α'-Nb₂O₅ — моноклинная сингония, пространственная группа C 2/c, параметры ячейки a = 1,273 нм, b = 0,488 нм, c = 0,556 нм, β = 105,1°, Z = 4;
• β-Nb₂O₅ — моноклинная сингония, пространственная группа P 2, параметры ячейки a = 2,126 нм, b = 0,3821 нм, c = 1,935 нм, β = 119,74°, Z = 14;

При нормальных условиях стабильна форма β-Nb₂O₅.

Из раствора осаждается в виде гидрата Nb₂O₅•n H₂O, который более реакционноспособный. После прокаливания (выше 500°С) становится химически пассивным.

Не растворяется в воде, р ПР = 20,14.

Химические свойства

• Разлагается при сильном нагревании в вакууме, превращаясь в тёмно-синий оксид нестехиометрического состава:

${\mathsf {Nb_{2}O_{5}\ {\xrightarrow[{-O_{2}}]{800-1000^{o}C,vacuum}}\ NbO_{x},\ \ \ 2,4<x<2,5}}$

• Реагирует с концентрированной плавиковой кислотой:

${\mathsf {Nb_{2}O_{5}+12HF\ {\xrightarrow {}}\ H_{2}[NbF_{7}]+H_{2}[NbOF_{5}]+4H_{2}O}}$

• С фторидом калия в разбавленной плавиковой кислоте:

${\mathsf {Nb_{2}O_{5}+4KF+10HF\ {\xrightarrow {}}\ 2K_{2}[NbF_{7}]+5H_{2}O}}$

• Реагирует с растворами щелочей:

${\mathsf {Nb_{2}O_{5}\ {\xrightarrow {NaOH}}\ Na_{8}[Nb_{6}O_{19}],Na_{8}[Nb_{4}O_{12}(OH)_{4}]}}$

• Реагирует с карбонатами щелочных металлов при спекании:

${\mathsf {Nb_{2}O_{5}+Na_{2}CO_{3}\ {\xrightarrow {800^{o}C,vacuum}}\ 2(NaNb)O_{3}+CO_{2}}}$

• Восстанавливается водородом:

${\mathsf {Nb_{2}O_{5}+H_{2}\ {\xrightarrow {800-1000^{o}C,vacuum}}\ 2NbO_{2}+H_{2}O}}$

• Реагирует с хлором в присутствии восстановителей:

${\mathsf {Nb_{2}O_{5}+5Cl_{2}+5C\ {\xrightarrow {600-900^{o}C,vacuum}}\ 2NbCl_{5}+5CO}}$

• Восстанавливается алюминием или сажей до металлического ниобия:

${\mathsf {3Nb_{2}O_{5}+10Al\ {\xrightarrow {t}}\ 6Nb+5Al_{2}O_{3}}}$

${\mathsf {Nb_{2}O_{5}+5C\ {\xrightarrow {1900^{o}C}}\ 2Nb+5CO}}$

Применение

• Промежуточный продукт при получении ниобия.
• Компонент огнеупоров, керамик, специальных стёкол.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — 639 с. — ISBN 5-82270-039-8.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.
• Неорганическая химия / под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.: Академия, 2007. — Т. 3. — 352 с.