Подгруппа ванадия

Группа →	5
↓ Период
4	23 Ванадий V 50,942 3d34s2
5	41 Ниобий Nb 92,906 4d45s1
6	73 Тантал Ta 180,948 4f145d36s2
7	105 Дубний Db (268) 5f146d37s2

Подгру́ппа вана́дия — химические элементы 5-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элементы побочной подгруппы V группы)^[1]. В группу входят ванадий V, ниобий Nb и тантал Ta^[2]. На основании электронной конфигурации атома к этой же группе относится и элемент дубний Db, искусственно синтезированный в наукограде Дубне в 1970 г. группой Г. Н. Флёрова путём бомбардировки ядер [3] и независимо в Беркли (США) в реакции ²⁴⁹Cf+[4].

Свойства

Как и в других группах, члены этого семейства элементов проявляют закономерности электронной конфигурации, особенно внешних оболочек, хотя, как ни странно, ниобий не следует этому тренду. Тем не менее, у элементов этой группы тоже проявляется сходство физических свойств и химического поведения:

Некоторые свойства элементов 5 группы

Атомный номер	Химический элемент	Электронная оболочка	Атомный радиус, нм	p, г/см³	tпл, °C	tкип, °C	ЭО
23	ванадий	2, 8, 11, 2	0,134	6,11	1920	3400	1,63
41	ниобий	2, 8, 18, 12, 1	0,146	8,57	2500	4800	1,6
73	тантал	2, 8, 18, 32, 11, 2	0,149	16,654	3000	5300	1,5
105	дубний	2, 8, 18, 32, 32, 11, 2

История

Открытие элементов 5 группы связано со значительными противоречиями и трудностями для химиков. Проверка вновь открытых элементов была затруднительной из-за сходства ванадия и элемента 6 группы хрома, химического сходства ниобия и тантала и сложности установок, которые были необходимы для производства нескольких атомов дубния.

Элементы 5 группы похожи друг на друга не только по своим свойствам, но и «родственники» по названиям. Во-первых, наименования всех трёх относятся к области мифологии. Во-вторых, в названиях указана прямая родственная связь: в древнегреческой мифологии Ниобея является дочерью Тантала.

Ванадий назван в честь богини красоты древних скандинавов — легендарной Фреи Ванадис. Это имя элементу дал в 1831 г. Гавриил Сефстрём, профессор Горного института в Стокгольме.

Тантал открыт в 1802 г. шведским химиком Экебергом в двух минералах, найденных в Финляндии и Швеции.

Ниобий открыт в 1801 г. английским учёным Ч. Хатчетом в минерале (колумбите), найденном в бассейне р. Колумбии, и потому получил название «колумбий». В 1844 году немецкий химик Генрих Розе переименовал его в «ниобий» в честь дочери Тантала Ниобы, чем подчеркнул сходство между ниобием и танталом. Однако в некоторых странах (США, Англии) долго сохранялось первоначальное название элемента — колумбий, и только в 1950 году решением Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) элементу окончательно было присвоено название ниобий.

Распространение в природе и биосфере

Ванадий довольно широко распространён в природе и составляет около 0,005 % от общего числа атомов земной коры. Однако богатые месторождения его минералов встречаются весьма редко. Помимо подобных месторождений, важным источником сырья для промышленного получения ванадия являются некоторые железные руды, содержащие примеси соединений этого элемента.

Содержание ниобия (2·10⁻⁴ %) и тантала (2·10⁻⁵ %) в земной коре значительно меньше, чем ванадия. Встречаются они главным образом в виде минералов колумбита Fe²⁺Nb₂O₆ и танталита Fe²⁺Ta₂O₆, которые обычно смешаны друг с другом.

Из элементов 5 группы только ванадий был идентифицирован как играющий роль в биохимии живых систем: он участвует в некоторых ферментах высших организмов, а также, что необычно, в биохимии некоторых морских оболочников.

Фотографии

• 

  Вытравленный ванадий. Пластичный металл серебристо-серого цвета.

• 

  Кристаллы ниобия. Блестящий металл серого цвета, покрывается желтоватой оксидной плёнкой.

• 

  Кристаллы тантала. Тяжёлый твёрдый металл серого цвета.

Примечания

1. ↑ Таблица Менделеева на сайте ИЮПАК
2. ↑ Подгруппа ванадия
3. ↑ G. N. Flerov et al. On the synthesis of element 105 // Nuclear Physics A. — 1970. — Т. 160. — № 1. — С. 181-192.
4. ↑ Albert Ghiorso et al. New Element Hahnium, Atomic Number 105 // Physical Review Letters. — 1970. — Т. 24. — № 26. — С. 1498 - 1503.

Литература

• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001. — ISBN 5-06-003363-5
• Лидин Р. А.. Справочник по общей и неорганической химии. — М.: КолосС, 2008. — ISBN 978-5-9532-0465-1
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. — М.: Лань, 2004. — ISBN 5-8114-0501-4
• Спицын В. И., Мартыненко Л. И. Неорганическая химия. — М.: МГУ, 1991, 1994.
• Турова Н. Я. Неорганическая химия в таблицах. Учебное пособие. — М.: ЧеРо, 2002. — ISBN 5-88711-168-2
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9
• F. Albert Cotton, Carlos A. Murillo, and Manfred Bochmann, (1999), Advanced inorganic chemistry. (6th ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
• Housecroft, C. E. Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall, ISBN 978-0-13-175553-6