Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Соединения ванадия - это соединения, образованные элементом ванадий (V). Химия ванадия примечательна для доступности четырех смежных окислительных состояний 25, тогда как химия других элементов группы 5, ниобия и тантала, несколько более ограничена окислительным состоянием +5. В водном растворе ванадий образует металлические аквокомплексы, цвета которых: лиловый [V(H2O) ]2+, зеленый [V(H2O) ]3+, синий [VO(H2O) ]2+, желтые оранжевые оксиды [VO(H2O) ]3+, формула которых зависит от pH. Соединения ванадия (II) являются редукционными агентами, а соединения ванадия (V) - окислительными агентами. Соединения ванадия (IV) часто существуют в виде производных ванадила, которые содержат центр VO2+. Ванадат аммония (NH4VO3) может последовательно редуцироваться с элементарным цинком для получения различных цветов ванадия в этих четырех состояниях окисления. Более низкие окислительные состояния встречаются в соединениях, таких как V ((CO) 6 и замещенных производных. Взаимоотношения в этом семействе описаны диаграммой преобладания, которая показывает по крайней мере 11 видов, в зависимости от pH и концентрации. Тетраэдрический ортованадатный ион, VO43−, является основным видом, присутствующим при pH 1214. По размеру и заряду схож с фосфором ((V), ванадием ((V) также параллельно его химии и кристаллографии. Ортованадат VO43− используется в кристаллографии белков для изучения биохимии фосфата. Кроме того, этот анион также взаимодействует с активностью некоторых специфических ферментов. Тетратиованадат [VS4]3− аналогичен иону ортованадата. При более низких значениях рН образуются мономер [HVO4]2− и димер [V2O7]4−, причем мономер преобладает при концентрации ванадия менее c. 10−2M (pV > 2, где pV равен минусу логарифма общей концентрации ванадия/M). Формирование иона диванадата аналогично образованию иона дихромата. По мере снижения рН происходит дальнейшая протонация и конденсация в поливанадаты: при рН 4 6 [H2VO4]− преобладает при рН больше чем приблизительно. 4, а при более высоких концентрациях образуются тримеры и тетрамеры. Между pH 2 и 4 преобладает декаванадат, его образование из ортованадата представлено следующей реакцией конденсации: 10 [VO4]3− + 24 H+ → [V10O28]6− + 12 H2O В декаванадате каждый V(V) центр окружен шестью оксидными лигандами.]] Ванадий (V) образует различные пероксокомплексы, в основном в активном месте ванадия, содержащем ферменты бромопероксидазы. Вид VO(O) 2 ((H2O) 4+ стабилен в кислотных растворах. В щелочных растворах известны виды с 2, 3 и 4 пероксидными группами; последние образуют фиолетовые соли с формулой M3V ((O2) 4 nH2O (M = Li, Na и т. д.). ), в котором ванадий имеет 8-координатное двенадцатигранное строение.
Vanadium compounds are compounds formed by the element vanadium (V). The chemistry of vanadium is noteworthy for the accessibility of the four adjacent oxidation states 2–5, whereas the chemistry of the other group 5 elements, niobium and tantalum, are somewhat more limited to the +5 oxidation state. In aqueous solution, vanadium forms metal aquo complexes of which the colours are lilac [V(H2O)6]2+, green [V(H2O)6]3+, blue [VO(H2O)5]2+, yellow orange oxides [VO(H2O)5]3+, the formula for which depends on pH. Vanadium(II) compounds are reducing agents, and vanadium(V) compounds are oxidizing agents. Vanadium(IV) compounds often exist as vanadyl derivatives, which contain the VO2+ center. Ammonium vanadate(V) (NH4VO3) can be successively reduced with elemental zinc to obtain the different colors of vanadium in these four oxidation states. Lower oxidation states occur in compounds such as V(CO)6, and substituted derivatives. The interrelationships in this family are described by the predominance diagram, which shows at least 11 species, depending on pH and concentration. The tetrahedral orthovanadate ion, VO43−, is the principal species present at pH 12–14. Similar in size and charge to phosphorus(V), vanadium(V) also parallels its chemistry and crystallography. Orthovanadate VO43− is used in protein crystallography to study the biochemistry of phosphate. Beside that, this anion also has been shown to interact with activity of some specific enzymes. The tetrathiovanadate [VS4]3− is analogous to the orthovanadate ion. At lower pH values, the monomer [HVO4]2− and dimer [V2O7]4− are formed, with the monomer predominant at vanadium concentration of less than c. 10−2M (pV > 2, where pV is equal to the minus value of the logarithm of the total vanadium concentration/M). The formation of the divanadate ion is analogous to the formation of the dichromate ion. As the pH is reduced, further protonation and condensation to polyvanadates occur: at pH 4 6 [H2VO4]− is predominant at pV greater than ca. 4, while at higher concentrations trimers and tetramers are formed. Between pH 2 4 decavanadate predominates, its formation from orthovanadate is represented by this condensation reaction:
10 [VO4]3− + 24 H+ → [V10O28]6− + 12 H2O
In decavanadate, each V(V) center is surrounded by six oxide ligands.]] Vanadium(V) forms various peroxo complexes, most notably in the active site of the vanadium containing bromoperoxidase enzymes. The species VO(O)2(H2O)4+ is stable in acidic solutions. In alkaline solutions, species with 2, 3 and 4 peroxide groups are known; the last forms violet salts with the formula M3V(O2)4 nH2O (M= Li, Na, etc. ), in which the vanadium has an 8 coordinate dodecahedral structure.
Галоидные производные
Известны двенадцать бинарных галоидов, соединений с формулой VXn (n=2 5). VI4, VCl5, VBr5 и VI5 не существуют или крайне нестабильны. В сочетании с другими реагентами VCl4 используется в качестве катализатора для полимеризации диенов. Как и все бинарные галиды, ванадиевые галиды являются кислотными по Льюису, особенно V ((IV) и V ((V). Многие галиды образуют октаэдрические комплексы с формулой VXnL6−n (X= галид; L= другой лиганд). Известно много оксигалидов ванадия (формула VOmXn). Наиболее широко изучены окситрихлорид и окситрифторид (VOCl3 и VOF3). Подобно POCl3, они летучие, принимают тетраэдрические структуры в газовой фазе и являются кислотными по Льюису.
Twelve binary halides, compounds with the formula VXn (n=2 5), are known. VI4, VCl5, VBr5, and VI5 do not exist or are extremely unstable. In combination with other reagents, VCl4 is used as a catalyst for polymerization of dienes. Like all binary halides, those of vanadium are Lewis acidic, especially those of V(IV) and V(V). Many of the halides form octahedral complexes with the formula VXnL6−n (X= halide; L= other ligand). Many vanadium oxyhalides (formula VOmXn) are known. The oxytrichloride and oxytrifluoride (VOCl3 and VOF3) are the most widely studied. Akin to POCl3, they are volatile, adopt tetrahedral structures in the gas phase, and are Lewis acidic.
Координационные соединения
Комплексы ванадия (II) и (III) относительно обмениваются инертными и редуктивными. Окислители V ((IV) и V ((V) являются окислителями. Ион ванадия довольно велик, и некоторые комплексы достигают координационных чисел, больше 6 , как в случае с [V ((CN) 7 4− . Оксованадий ((V) также образует 7 координатных координационных комплексов с тетрадентатными лигандами и пероксидами, и эти комплексы используются для окислительных бромирований и тиоэтерных окислений. В координационной химии V4+ доминирует ванадильный центр, VO2+, который связывает четыре других лиганда сильно и один слабо (один транс к ванадильному центру). Примером является ванадиловый ацетилацетонат (V(O)(O2C5H7) 2). В этом комплексе ванадий имеет 5 координат, искаженный квадрат пирамидальный, что означает, что шестой лиганд, такой как пиридин, может быть присоединен, хотя константа ассоциации этого процесса мала. Многие 5-координатно-ванадильные комплексы имеют тригональную бипирамидальную геометрию, например VOCl2 ((NMe3) 2). В координационной химии V5+ доминируют относительно стабильные диоксидованадиевые координационные комплексы, которые часто образуются при воздушном окислении прекурсоров ванадия (IV), что указывает на стабильность окислительного состояния +5 и легкость межконверсии между состояниями +4 и +5.
Complexes of vanadium(II) and (III) are relatively exchange inert and reducing. Those of V(IV) and V(V) are oxidants. Vanadium ion is rather large and some complexes achieve coordination numbers greater than 6, as is the case in [V(CN)7]4−. Oxovanadium(V) also forms 7 coordinate coordination complexes with tetradentate ligands and peroxides and these complexes are used for oxidative brominations and thioether oxidations. The coordination chemistry of V4+ is dominated by the vanadyl center, VO2+, which binds four other ligands strongly and one weakly (the one trans to the vanadyl center). An example is vanadyl acetylacetonate (V(O)(O2C5H7)2). In this complex, the vanadium is 5 coordinate, distorted square pyramidal, meaning that a sixth ligand, such as pyridine, may be attached, though the association constant of this process is small. Many 5 coordinate vanadyl complexes have a trigonal bipyramidal geometry, such as VOCl2(NMe3)2. The coordination chemistry of V5+ is dominated by the relatively stable dioxovanadium coordination complexes which are often formed by aerial oxidation of the vanadium(IV) precursors indicating the stability of the +5 oxidation state and ease of interconversion between the +4 and +5 states.
Органометаллические соединения
Химия органованадия - это химия органометаллических соединений, содержащих углерод (С) в химической связи с ванадием (V). Органованадиевые соединения используются лишь в незначительной степени в качестве реагентов в органическом синтезе, но имеют важное значение для полимерной химии в качестве катализаторов. Ванадоценовый дихлорид является универсальным стартовым реагентом и имеет применение в органической химии. Ванадий карбонил, V ((CO) 6), является редким примером парамагнитного металла карбонила. Редукция дает V (((CO) 6− (изоэлектронный с Cr (((CO) 6), который может быть дополнительно уменьшен с натрием в жидком аммиаке, чтобы получить V (((CO) 53− (изоэлектронный с Fe (((CO) 5). Ванадоцен - самый легкий переходный металл, изолируемый при комнатной температуре. Ванадоцен вступает в реакцию с высоким давлением окиси углерода, давая CpV ((CO) 4). Фотолиз тетракарбонил дает Cp2V2(CO) 5. Хорошо определенные соединения ванадия не появляются в качестве катализаторов в любом коммерческом процессе. Однако виды органованадия явно используются в качестве катализаторов для производства каучуков на основе бутадиена. Эти катализаторы производятся in situ путем обработки растворимых координационных комплексов, таких как ванадиевый (III) ацетилацетонат, органоалюминиевыми активаторами.
Organovanadium chemistry is the chemistry of organometallic compounds containing a carbon (C) to vanadium (V) chemical bond. Organovanadium compounds find only minor use as reagents in organic synthesis but are significant for polymer chemistry as catalysts. Vanadocene dichloride is a versatile starting reagent and has applications in organic chemistry. Vanadium carbonyl, V(CO)6, is a rare example of a paramagnetic metal carbonyl. Reduction yields V(CO)6− (isoelectronic with Cr(CO)6), which may be further reduced with sodium in liquid ammonia to yield V(CO)53− (isoelectronic with Fe(CO)5). Vanadocene is the lightest transition metal metallocene that is isolable at room temperature. Vanadocene reacts with high pressures of carbon monoxide to give CpV(CO)4. Photolysis of the tetracarbonyl gives Cp2V2(CO)5. Well defined vanadium compounds do not appear as catalysts in any commercial process. However organovanadium species are clearly implicated as catalysts for the production of butadiene based rubbers. These catalysts are generated in situ by treating soluble coordination complexes such as vanadium(III) acetylacetonate with organoaluminium activators.