Hemija prelaznih metala sa

koordinacionom hemijom

Prof. dr Nenad S. Krstić

Školska: 2018/2019. godina

M8_P20

Univerzitet u Nišu

Prirodno-matematički fakultet

Departman za hemiju

Katedra za neorgansku hemiju

NIOBIJUM I TANTAL

➢ Otkriće: 1801, Charles Hatchett

➢ Ime: iz grčke mitologije

„Niobe“ ćerka kralja Tantala.

Zbog sličnosti sa tantalom

Atomski broj 41

Grupa 5

Perioda 5

Kategorija d-metal

Ar 92.906

Elek. konf. [Kr] 4d4 5s1

Atomski broj 73

Grupa 5

Perioda 6

Kategorija d-metal

Ar 180.948

Elek. konf. [Xe] 4f145d36s2

➢ Otkriće: 1802, Anders Gustav

Ekeberg

➢ Ime: grčki kralj „Tantalus“

➢ Na Zemlji ima oko 210-3 % tantala (Ta) i oko deset puta manje niobijuma

(Nb), a nalaze se u zajedničkim rudama u kojima ima brojnih minerala i

kolumbita i tantalita opšte formule: (Fe/Mn)(Nb/Ta)2O6 gde odnos M1/M2

varira. Najčešće su to minerali (Fe(Nb)O3)2 i Fe(TaO3)2.

kolumbittantalit

➢ Svetske rezerve tantala

➢ Svetska proizvodnja

https://mcgroup.co.uk/researches/tantalum-and-niobium-columbium

Proizvodnja Ta 2015 Proizvodnja Nb 2015

➢ Niobijum se dobija topljenjem kolumbita sa kalijum-karbonatom pri čemu

nastaje K-niobat, K3NbO4 i nešto tantalata.

➢Iz kiselih karbonatnih rastvora talože se oksidi M2O5 koji se rastvaraju u

sistemu KF/HF i ovi metali kristališu kao fluoridi, npr. K2TaF7, čijom se

redukcijom najzad dobijaju metali niobijum i tantal.

➢Njihova povezanost izražena je i u njihovim imenima; niobijum je dobio

ime po Niobi, ćerki Tantalovoj.

Dobijanje

Ta2O5 + 14HF → 2H2[TaF7] + 5H2O

Nb2O5 + 10HF → 2H2[NbOF5] + 3H2O

H2[NbOF5] + 2KF → K2[NbOF5]↓ + 2HF

2H2[NbOF5] + 10NH4OH → Nb2O5↓ + 10NH4F + 7H2O

3Nb2O5 + Fe2O3 + 12Al → 6Nb + 2Fe + 6 Al2O3

http://file.scirp.org/pdf/JMMCE20110300002_16331732.pdf

http://file.scirp.org/pdf/JMMCE20110300002_16331732.pdf

Primena

➢ Metalni niobijum se upotrebljava za proizvodnju specijalnih

antikorozionih čelika.

➢ Tantal se primenjuje za izradu specijalnih hiruških instrumenata, u

mikroelektronici, gradi veoma čvrste legure (turbine)

Fizičke osobine

Tantal

Niobijum

➢ To su metali, ali u jedinjenjima sa oksidacionim stanjem M(V), ovi metali

imaju osobine nemetala.

➢ U nižim oksidacionim stanjima, mogu da grade klasterna jedinjenja, a sa

višim stepenom oksidacije grade komplekse sa koordinacionim brojem 7

ili 8.

Hemijske osobine

Jedinjenja Nb(V) i Ta(V)

➢ Sa kiseonikom, ovi elementi grade okside Nb2O5 i Ta2O5 koji nastaju

sagorevanjem metala u kiseoniku ili žarenjem njihovih soli.

➢ To su jedinjenja nerastvorna u vodi i kiselinama, a prevode se u rastvorni

oblik samo topljenjem sa kiselim sulfatima ili alkalnim karbonatima.

➢ U vodenom rastvoru i Nb i Ta grade polimerne oksoanjone i polianjone

kao: H2Nb6O196-, HNb6O19

7-, Nb6O198-.

➢ Iz vodenog rastvora, posle topljenja Ta2O5 sa KOH i etanolom se taloži so

sastava K8Ta6O19 16H2O koja prema rendgeno-strukturnoj analizi sadrži

jon Ta6O198- u kome je svaki atom Ta u oktaedarskom okruženju

kiseonikom, a šest takvih oktaedara upakovani su tako da čine veliki

oktaedar atoma tantala.

Struktura jona Ta6O198-

➢ Anjoni sa jednim atomom metala i visokog naelektrisanja su nestabilni

(Ta6O67- i TaO4

3-).

➢ Fluoriranjem metala i pentoksida nastaju pentafluoridi, bele, čvrste

supstance koje lako sublimuju. U čvrstom stanju, to su tetrameri, a TaCl5 i

TaBr5 su dimeri u kristalnom obliku. U koncentrovanim rastvorima

hlorida postoji jon [MCl6]-.

➢ Ovi elementi grade i oksohalogenide koji su manje isparljivi od

pentahalogenida: NbOCl3, TaOCl3, NbOI3 i drugi. Nb i Ta ne grade proste

soli tipa sulfata, nitrata i sličnih.

Jedinjenja Nb i Ta u nižim oksidacionim stanjima

➢ Sa kiseonikom, ovi elementi grade okside NbO2 i TaO2, koji su

nerastvorni u vodi i kiselinama.

➢ Sa halogenim elementima Nb i Ta u nižim oksidacionim stanjima grade

proste halogenide i mnogo češće klasterna jedinjenja.

➢ Grupa [M2X12]2+ je primer jednog značajnog tipa klastera kod kojih

postoji oktaedar od atoma metala koji su povezani halogenidnim

mostovima.