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2016 | Book

Vanadiumgruppe: Elemente der fünften Nebengruppe

Eine Reise durch das Periodensystem

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Hermann Sicius stellt in diesem essential die Elemente der fünften Nebengruppe (Vanadiumgruppe) ausführlich vor. Er zeigt, dass diese Elemente teilweise reaktiv, aber gelegentlich auch sehr reaktionsträge sind, dass sie an der Luft lagernd von einer dünnen, passivierenden Oxidschicht vor weiterer Korrosion geschützt und auch in Säuren nur selten und dann nur unter Anwendung drastischer Methoden löslich sind. Die technische Anwendung zeigt der Autor für diese Elemente auf, die alle sehr harte, hochschmelzende Metalle sind und deren Verbindungen mit Kohlen- und Stickstoff teils extrem hochschmelzende, harte Schleifmaterialien darstellen, die man auch industriell einsetzt. Vanadium findet sich in Stahllegierungen, Tantal in medizinischen Implantaten, Ferroniob als Bestandteil von Gasturbinen oder Vanadium-V-oxid als Katalysator bei der Herstellung von Schwefelsäure.

Table of Contents

Frontmatter
1. Einleitung
Zusammenfassung
Willkommen bei den Elementen der fünften Nebengruppe (Vanadium, Niob, Tantal und Dubnium), die zueinander physikalisch und chemisch relativ ähnlich sind. Bei Niob und Tantal wie auch bei den jeweils linken Nachbarn im Periodensystem, Zirkonium und Hafnium, sind die chemischen Eigenschaften wegen der sich stark auswirkenden Lanthanoidenkontraktion sogar äußerst ähnlich, In den jeweiligen physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich die beiden Elemente dann aber gelegentlich doch, was man bei der Dichte und den Schmelz- und Siedepunkten sieht. Oft geben die Elemente dieser Gruppe insgesamt fünf äußere Valenzelektronen (jeweils zwei s- und zwei d-Elektronen) ab, um eine stabile Elektronenkonfiguration zu erreichen.
Hermann Sicius
2. Vorkommen
Zusammenfassung
Vanadium kommt in der Erdhülle immerhin noch mit einem Anteil von 410 ppm vor, Niob und Tantal dagegen zählen mit Anteilen von 18 bzw. 8 ppm zu den wirklich seltenen Elementen. Dubnium gewinnt man ausschließlich durch künstliche Kernreaktionen und dann nur in geringsten Mengen, die bis an wenige Atome heranreichen.
Hermann Sicius
3. Herstellung
Zusammenfassung
Vanadium und Niob erzeugt man meist durch Umsetzung ihrer Pentoxide (V2O5 bzw. Nb2O5) mit Calcium bzw. Aluminium, Tantal dagegen bevorzugt durch Reduktion seines Chlorids (TaCl5) mit Natrium. Wenn es um die Gewinnung reinen Niobs oder Tantals geht, ist in jedem Falle eine aufwendige Trennung der beiden, sich in der Natur fast immer begleitenden Elemente notwendig.
Hermann Sicius
4. Eigenschaften
Zusammenfassung
Die physikalischen Eigenschaften sind auch in dieser Gruppe mit nur wenigen Ausnahmen regelmäßig nach steigender Atommasse abgestuft. In Analogie zu den Nachbarelementen der vierten und sechsten Nebengruppe nehmen vom Vanadium zum Tantal Dichte, Schmelzpunkte und -wärmen sowie Siedepunkte und Verdampfungswärmen zu, ebenso – aber nur schwach – die chemische Reaktionsfähigkeit. Der bei den Elementen der ersten bis dritten Hauptgruppe zu beobachtende Effekt der Schrägbeziehung erscheint bei sämtlichen Nebengruppenelementen, also auch in dieser Gruppe, nicht. Vanadium leitet in seinen Eigenschaften also nicht zum Molybdän über.
Hermann Sicius
5. Einzeldarstellungen
Zusammenfassung
Im folgenden Teil sind die Elemente der Vanadiumgruppe (5. Nebengruppe) jeweils einzeln mit ihren wichtigen Eigenschaften, Herstellungsverfahren und Anwendungen beschrieben.
Hermann Sicius
Backmatter
Metadata
Title
Vanadiumgruppe: Elemente der fünften Nebengruppe
Author
Hermann Sicius
Copyright Year
2016
Electronic ISBN
978-3-658-13371-9
Print ISBN
978-3-658-13370-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-13371-9