المجموعة 5: مجموعة الفاناديوم

خمسة إلكترونات خارج القلب

توزيع الفاناديوم [Ar] 3d³ 4s² والتانتالوم [Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s²، بثلاثة إلكترونات d وإلكترونين s. أما النيوبيوم فيعيد ترتيبها فيصبح [Kr] 4d⁴ 5s¹، وهو أحد عناصر عدة تخرج عن ترتيب الملء البسيط، لكن له أيضًا خمسة إلكترونات يستخدمها. ويظهر التانتالوم تقريبًا في الحالة +5 فقط، كما في Ta₂O₅، بينما يكوّن النيوبيوم مركّبات +5 و+3.

الفاناديوم أكثر الأعضاء مرونة، وحالات تأكسده الشائعة +2 و+3 و+4 و+5. ولكل حالة لونها في المحلول: أصفر لـ +5، وأزرق لـ +4، وأخضر لـ +3، وبنفسجي لـ +2، ولذلك يمرّ محلول الفاناديوم المختزَل خطوة بعد خطوة بقوس قزح صغير.

الاتجاهات نزولًا في المجموعة

ترتفع درجة الانصهار والكثافة باطّراد. فينصهر الفاناديوم عند 2183 K والنيوبيوم عند 2750 K والتانتالوم عند 3290 K، بينما تنتقل الكثافة من 6 g/cm³ إلى 8.57 g/cm³ ثم إلى 16.69 g/cm³. أما الكهروسالبية فتتغير قليلًا: 1.63 و1.6 و1.5.

وكما في المجموعة 4، تجعل سلسلة اللانثانيدات ذرة الدورة 6 مماثلة تقريبًا في الحجم للذرة التي فوقها، ولذلك يوجد النيوبيوم والتانتالوم معًا في الخامات نفسها ويصعب فصلهما. ومن المناسب أن التانتالوم سُمّي نسبةً إلى تانتالوس في الأسطورة اليونانية، والنيوبيوم نسبةً إلى ابنته نيوبي.

أين تصادف المجموعة 5

قليل من الفاناديوم يجعل الفولاذ أمتن، وقد دخل فولاذ الفاناديوم في الأدوات والنوابض وسيارة فورد موديل T. وتخزّن بطاريات تدفق الفاناديوم الكبيرة الكهرباء الآتية من مزارع الرياح والطاقة الشمسية. ويصبح سلك النيوبيوم–التيتانيوم المبرَّد بالهيليوم السائل موصلًا فائقًا في مغانط أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ومسرّعات الجسيمات. ويُصنع من التانتالوم مكثفات صغيرة موثوقة للهواتف والحواسيب المحمولة، ولأن الجسم يتحمله فهو يُستخدم أيضًا في الزرعات.

الدبنيوم

الدبنيوم (105)، المسمّى نسبةً إلى دوبنا، المدينة البحثية الروسية، لم يُصنع إلا بضع ذرات في كل مرة. وتشير تجارب الذرة المنفردة إلى أنه يسلك سلوك نيوبيوم أو تانتالوم أثقل، لكن خواصه في الكتلة لم تُقَس قط.