Grupa 5: grupa wanadu

Pięć elektronów ponad rdzeniem

Wanad ma [Ar] 3d³ 4s², a tantal [Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s², czyli trzy elektrony d i dwa s. Niob układa je inaczej, jako [Kr] 4d⁴ 5s¹, co czyni go jednym z kilku pierwiastków łamiących prosty porządek zapełniania, ale nadal ma pięć elektronów do wykorzystania. Tantal występuje prawie wyłącznie na stopniu +5, jak w Ta₂O₅, a niob tworzy związki na +5 i +3.

Wanad jest najbardziej elastycznym członkiem, z częstymi stopniami utlenienia +2, +3, +4 i +5. Każdy ma w roztworze własną barwę: żółtą dla +5, niebieską dla +4, zieloną dla +3 i fioletową dla +2, więc roztwór wanadu redukowany krok po kroku przechodzi przez małą tęczę.

Tendencje w dół grupy

Temperatura topnienia i gęstość stale rosną. Wanad topi się w 2183 K, niob w 2750 K, a tantal w 3290 K, podczas gdy gęstość rośnie z 6 g/cm³ do 8,57 g/cm³, a potem do 16,69 g/cm³. Elektroujemność zmienia się niewiele: 1,63, 1,6 i 1,5.

Podobnie jak w grupie 4, szereg lantanowców sprawia, że atom z okresu 6 ma prawie taki sam rozmiar jak ten nad nim, więc niob i tantal występują razem w tych samych rudach i trudno je rozdzielić. Wyjątkowo trafnie tantal nazwano od Tantala z mitologii greckiej, a niob od jego córki Niobe.

Gdzie spotykasz grupę 5

Odrobina wanadu czyni stal twardszą, a stal wanadowa trafiła do narzędzi, sprężyn i Forda Model T. Duże wanadowe baterie przepływowe magazynują energię elektryczną z farm wiatrowych i słonecznych. Drut niobowo-tytanowy, chłodzony ciekłym helem, staje się nadprzewodnikiem w magnesach skanerów MRI i akceleratorów cząstek. Tantal służy do produkcji maleńkich, niezawodnych kondensatorów do telefonów i laptopów, a ponieważ organizm go toleruje, używa się go też w implantach.

Dubn

Dubn (105), nazwany na cześć rosyjskiego miasta badawczego Dubna, otrzymywano tylko po kilka atomów naraz. Eksperymenty na pojedynczych atomach sugerują, że zachowuje się jak cięższy niob lub tantal, ale jego właściwości w skali makro nigdy nie zostały zmierzone.