D -металлы VI группы
Тантал обладает исключительной химической пассивностью, но применение его ограниченно из-за высокой стоимости. Его применяют для изготовления медицинских инструментов, а также для скрепления костной ткани, так как он не отторгается живыми тканями организма.
Ниобий один из компонентов жаропрочных и коррозионностойких сталей. Сварка стальных конструкций электродами с добавкой ниобия обеспечивает необычайную прочность сварных швов.
D -металлы V группы
D -металлы IV группы
К d -металлы IV группы относятся: титан(Тi), цирконий(Zr) и гафний(Нf). Наиболее характерная степень окисления данных элементов +4. Элементы подгруппы титана тугоплавки и устойчивы к действию воды и воздуха.
Титан обладает исключительно высокой коррозионной стойкостью, на него не действует морская вода, разбавленная и концентрированная азотная кислота и даже царская водка. Титан немного тяжелее алюминия, но в три раза превосходит его по прочности. Но главное свойство титана и его сплавов высокая жаростойкость и жаропрочность – способность сохранять высокие механические характеристики при повышенных температурах. Из соединений можно отметить ТiО2 – титановые белила и титанат бария ВаТiО3 соль способная деформироваться под действием электрического поля.
Цирконий также характеризуется высокой коррозионной стойкостью. При производстве стали добавки циркония удаляют кислород, азот и серу. Добавка циркония к меди значительно повышает её прочность, почти не снижая электропроводности. Качество магниевых и алюминиевых сплавов значительно повышается при добавлении к ним циркония.
Гафний в природе сопутствует цирконию. Обладает способностью активно захватывать нейтроны, поэтому используется в регулирующих и защитных устройствах атомных реакторов.
К d -металлы V группы относятся: ванадий(V), ниобий (Nb) и тантал(Та). Данные металлы относятся к тугоплавким, так как обладают температурами плавления большими чем 1890 0С.Для подгруппы ванадия наиболее характерна степень окисления +5.Наиболее характерная степень окисления данных элементов +4. Несмотря на низкие значения электродных потенциалов (φо ~ -1,1 В), химическая активность проявляется их только при высокой температуре, когда разрушается защитная оксидная пленка.
Ванадий в основном применяется в качестве добавки к стали. При содержании всего 0,1– 0,3% сталь обладает большой прочностью, упругостью и устойчивостью к ударным нагрузкам.
К d -металлы VI группы относятся: хром(Сr), молибден (Мо) и вольфрам(W). Электронная конфигурация данных атомов должна иметь вид (n-1)d4ns2 , но с учетом проскока одного электрона – (n-1)d5ns1. Соответственно максимальная степень окисления данных элементов равна +6. Наиболее устойчивые степени окисления данных элементов +2, +3 и +6. Данные металлы относятся к тугоплавким, при этом вольфрам в сравнение остальными металлами имеет самую высокую температуру плавления 3390 0С.
Хром - металл, находящийся в ряду напряжений до водорода, поэтому металлический хром восстанавливает водород из разбавленных растворов Н2SО4 и НС1. В холодной концентрированной азотной кислоте хром нерастворим и после обработки ею становится пассивным.
Для хрома наиболее устойчива при обычных условиях степень окисления +3, поэтому соединения хрома +2 являются сильными восстановителями, а +6 – сильными окислителями. В таблице 24.1 приведены основные классы соединений, образуемых хромом.
Таблица 24.1. Основные классы соединений хрома
| +2 | +3 | +6 | |
| Оксиды | СrО (основной) оксид хрома (II) | Сr2О3 (амфотерный) оксид хрома (III) | СrО3 (кислотный) оксид хрома (VI) |
| Гидроксиды | Сr(ОН)2 гидроксид хрома (II) | Сr(ОН)3 гидроксид хрома (III) Н3СrО3 хромистая кислота | Н2СrО4 хромовая кислота Н2Сr2О7 двухромовая кислота |
| Соли | СrСl2 хлорид хрома (II) | СrСl3 хлорид хрома (III) К3СrО3 – хромит калия | К2СrО4 хромат калия К2Сr2О7 бихромат калия |
Из таблицы 24.1 видно, что с повышением степени окисления хрома основные свойства усиливаются, а кислотные нарастают, проходя через амфотерные. На примере хрома приведен системный анализ основных классов неорганических соединений.
Соли двухвалентного хрома образуются при растворении металлического хрома в соляной или разбавленной серной кислотах
Сr + 2НС1 = СrС12 + Н2.
Соединения хрома (II) неустойчивы, являются сильными восстановителями, окисляясь до соединений хрома (III)
2Сr С12 + С12 = 2СrС13.
Степень окисления хрома +3 является самой устойчивой, поэтому соединения хрома (III) являются слабыми окислителями и восстановителями. Сr2О3 представляет собой тугоплавкое вещество зеленого цвета. Применяется в качестве абразивного материала.