Оксид ванадия(IV)

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Окси́д вана́дия(IV) (также диокси́д вана́дия, двуо́кись вана́дия) — бинарное неорганическое соединение, окись металла ванадия с формулой VOШаблон:Sub, чёрно-синие кристаллы, не растворимые в воде, образует кристаллогидраты.

Получение

• Мягкое восстановление оксида ванадия(V) с помощью, например, оксида углерода(II), оксида серы(IV) или при сплавлении с щавелевой кислотой:

${𝖵}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{T}{\to }\mathrm{𝟤}𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Нагревание оксидов ванадия(III) и ванадия(V) в инертной атмосфере:

${𝖵}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖵}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\stackrel{800^{o}C}{\to }\mathrm{𝟦}𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

Физические свойства

Оксид ванадия(IV) при нормальных условиях образует чёрно-синие кристаллы Шаблон:Крист (α-форма). Эта форма является антиферромагнетиком с температурой Нееля 345 К.

При температуре 67 или 68  °C происходит переход в β-фазу Шаблон:Крист, тип рутила. Энтальпия перехода 3,1 кДж/моль.

Структура VO₂ (сверху моноклинная α-фаза, снизу высокотемпературная тетрагональная β-фаза). Атомы ванадия показаны фиолетовым цветом, кислорода — розовым

Образует кристаллогидраты:

• VOШаблон:Sub·HШаблон:SubO — зелёного цвета, может рассматриваться как VO(OH)Шаблон:Sub — гидроксид ванадила или HШаблон:SubVOШаблон:Sub — метаванадиевая кислота;
• VOШаблон:Sub·2HШаблон:SubO — синего цвета, может рассматриваться как V(OH)Шаблон:Sub — гидроксид ванадия(IV);
• 2VOШаблон:Sub·HШаблон:SubO — чёрно-синего цвета;
• 2VOШаблон:Sub·7HШаблон:SubO

Химические свойства

• Реагирует с кислотами с образованием солей ванадила:

$𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\stackrel{}{\to }𝖵𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Реагирует с щелочами с образованием ванадитов:

$\mathrm{𝟦}𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖪𝖮𝖧\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}{𝖵}_{\mathrm{𝟦}}{𝖮}_{\mathrm{𝟫}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Восстанавливается водородом:

$\mathrm{𝟤}𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{530-600^{o}C}{\to }{𝖵}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Реагирует с пероксидом натрия, образуя ванадат(V):

$\mathrm{𝟤}𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

Фазовый переход и проводимость

В диоксиде ванадия при температуре 67  (по другим сведениям 68) °C происходит «фазовый переход полупроводник−металл». При этом происходит скачок удельного сопротивления от Шаблон:E до Шаблон:E ом·метр. Меняются также и оптические свойства: показатель преломления падает от 2,5 до 2,0 .

Применение

Оксид ванадия(IV) применяется в производстве ванадиевых бронз, как полупроводниковый материал для терморезисторов, переключателей элементов памяти, дисплеев, для стеклянных покрытий, которые блокируют инфракрасное излучение.

Поликристаллические плёнки VO₂ используют в электронных устройствах, в визуализаторах инфракрасного (ИК) излучения, нелинейно-оптических ограничителях излучения, в качестве сред для записи голограмм, в зеркалах с управляемым коэффициентом отражения.

Литература

• Шаблон:ХЭ
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга