Группа 5: группа ванадия

Пять электронов за пределами остова

У ванадия [Ar] 3d³ 4s², у тантала [Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s²: три d-электрона и два s-электрона. У ниобия они распределены иначе — [Kr] 4d⁴ 5s¹; это один из нескольких элементов, нарушающих простой порядок заполнения, но у него по-прежнему пять электронов для использования. Тантал встречается почти только в степени +5, как в Ta₂O₅, а ниобий образует соединения +5 и +3.

Ванадий — самый гибкий член группы, с распространёнными степенями окисления +2, +3, +4 и +5. У каждой в растворе свой цвет: жёлтый для +5, синий для +4, зелёный для +3 и фиолетовый для +2, так что раствор ванадия, восстанавливаемый шаг за шагом, проходит через маленькую радугу.

Закономерности вниз по группе

Температура плавления и плотность неуклонно растут. Ванадий плавится при 2183 K, ниобий — при 2750 K, тантал — при 3290 K, а плотность увеличивается с 6 g/cm³ до 8,57 g/cm³ и затем до 16,69 g/cm³. Электроотрицательность меняется мало: 1,63, 1,6 и 1,5.

Как и в группе 4, ряд лантаноидов делает атом 6-го периода почти таким же по размеру, как атом над ним, поэтому ниобий и тантал встречаются вместе в одних и тех же рудах, и их трудно разделить. Символично, что тантал назван в честь Тантала из греческого мифа, а ниобий — в честь его дочери Ниобы.

Где вы встречаете группу 5

Немного ванадия делает сталь прочнее, и ванадиевая сталь шла на инструменты, пружины и автомобиль Ford Model T. Крупные ванадиевые проточные батареи накапливают электричество ветровых и солнечных электростанций. Провод из ниобия и титана, охлаждённый жидким гелием, становится сверхпроводником в магнитах МРТ-сканеров и ускорителей частиц. Тантал служит для изготовления крошечных надёжных конденсаторов для телефонов и ноутбуков, а поскольку организм его переносит, его применяют и в имплантатах.

Дубний

Дубний (105), названный в честь российского научного города Дубны, получен лишь по нескольку атомов за раз. Эксперименты с отдельными атомами показывают, что он ведёт себя как более тяжёлый ниобий или тантал, но его свойства в виде вещества никогда не измерялись.