वैनेडियम पेंटोक्साइड की संरचना और रासायनिक गुण

1. क्रिस्टल की संरचना

मूल इकाई

समन्वय बहुफलक: परतदार संरचना बनीVO₅ चतुष्फलकऔरVO₄ चतुष्फलक, सामान्य किनारों या कोनों से जुड़ा हुआ।

इंटरलेयर बल: परतें कमजोर द्वारा एक साथ रखी जाती हैंवैन-डेर-वाल्स बलऔर आसानी से परतदार हो सकता है (ग्रेफाइट की तरह)।

अंतरिक्ष समूह

क्रिस्टल प्रणाली: ऑर्थोरोम्बिक प्रणाली (अंतरिक्ष समूहपम्म्म).

सेल विकल्प:

ए=11,51 Å, बी=4,37 Å, सी=3,56 Å.

प्रत्येक इकाई कोशिका में शामिल है2 वैनेडियम परमाणुऔर5 ऑक्सीजन परमाणु.

संरचनात्मक विशेषताएँ

वैनेडियम-ऑक्सीजन बांड की लंबाई:

लघु बंध (~1.58 Å): V=O दोहरा बंध (टेट्राहेड्रल वर्टेक्स ऑक्सीजन)।

लंबे बंधन (~1.78-2.02 Å): वीओ एकल बंधन (इंट्रालेयर ब्रिजिंग ऑक्सीजन)।

स्तरित अनिसोट्रॉपी: आसानी से नष्ट हो जाता हैबी अक्ष, जिसके परिणामस्वरूप V₂O₅ अक्सर पपड़ीदार या सुई जैसी आकृति धारण कर लेता है।

2. रासायनिक गुण

रेडॉक्स गुण

मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट:

उच्च तापमान पर, एचसीएल, एचबीआर, आदि का ऑक्सीकरण हो सकता है। उदाहरण के लिए:
V2O5+6HCl Δ2VOCl2+Cl2+3H2O

कम करने वाले एजेंटों (जैसे H2, C) के साथ प्रतिक्रिया करके निम्न-वैलेंट ऑक्साइड (VO2, V2O3 या वैनेडियम धातु) बनाता है।

खुद से उपचार:

गर्म करने पर विघटित हो जाता है690 डिग्री और ऊपर:
2V2O5 Δ4VO2+O2↑

अम्ल -क्षार प्रतिक्रिया (उभयधर्मी)

अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करता हैशिक्षा के साथवनाडेट-आयन (VO₂⁺)उदाहरण के लिए, जब सल्फ्यूरिक एसिड में घुल जाता है:
V2​O5​+2H2​SO4​→2VO2​SO4​+H2​O

क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता हैशिक्षा के साथवनाडेट्स(उदाहरण के लिए, सोडियम मेटावनाडेट NaVO₃):
V2​O5​+2NaOH→2NaVO3​+H2​O

मजबूत क्षार में और अधिक घुलने पर यह बनता हैरंगहीन [VO₄]³-(ऑर्थोवनाडेट)।

उत्प्रेरक गतिविधि

सल्फ्यूरिक एसिड उद्योग: SO₂ से SO₃ के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करता है (तंत्र में V⁵⁺↔V⁴⁺ चक्र शामिल है):
2SO2​+O2​V2​O5​2SO3​

चयनात्मक ऑक्सीकरण: उदाहरण के लिए, बेंजीन का मैलिक एनहाइड्राइड में ऑक्सीकरण, और प्रोपेन - का ऐक्रेलिक एसिड में।

कार्बनिक पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया

अल्कोहल और एल्डिहाइड का ऑक्सीकरण: उदाहरण के लिए, इथेनॉल को एसीटैल्डिहाइड और फिर एसिटिक एसिड में ऑक्सीकृत किया जाता है।

पॉलिमराइजेशन प्रतिक्रियाएं: कुछ पॉलिमर (जैसे पॉलीथीन) के संश्लेषण के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।

3. इलेक्ट्रॉनिक गुण और बैंड संरचना

अर्धचालक गुण: स्ट्रिप गैप के बारे में2.3 ई.वी(प्रकाश की दृश्यमान सीमा में अवशोषण)।

चार्ज स्थानांतरण: d⁰ इलेक्ट्रॉनिक विन्यास V⁵⁵⁺ इसे इलेक्ट्रॉनों को आसानी से स्वीकार करने और रेडॉक्स चक्रों में भाग लेने की अनुमति देता है।

4. विशेष घटनाएँ एवं प्रतिक्रियाएँ

अंतर्कलन रसायन शास्त्र: ली और ना आयनों को परतों के बीच परस्पर जोड़ा जा सकता है, जिसका उपयोग लिथियम आयन बैटरी में किया जाता है:
V2O5+xLi++xe-→LixV2O5

-संश्लेषण: पराबैंगनी प्रकाश के प्रभाव में कार्बनिक पदार्थों के अपघटन (जैसे रंगों का अपघटन) को उत्प्रेरित कर सकता है।