Валентность ниобия
Общие сведения о валентности ниобия
В виде простого вещества ниобий представляет собой блестящий серебристо-серый металл с объемно центрированной кубической кристаллической решеткой, подобной α-железу.
Валентность ниобия в соединениях
Ниобий – сорок первый по счету элемент Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Он находится в пятом периоде в VВ группе. В ядре атома ниобия содержится 41 протон и 52 нейтрона (массовое число равно 93). В атоме ниобия есть пять энергетических уровней, на которых находятся 41 электрон (рис. 1).
Рис. 1. Строение атома ниобия.
Электронная формула атома ниобия в основном состоянии имеет следующий вид:
1s22s22p63s23p63d104s24p64d45s1.
А энергетическая диаграмма (строится только для электронов внешнего энергетического уровня, которые по-другому называют валентными):
Наличие пяти неспаренных электронов свидетельствует о том, что ниобий способен проявлять валентность V в своих соединениях (Nb2O5, NbOCl3, NbCl5).
Известно, что для ниобия также характерны валентности I (Nb2O), II (NbO), III (Nb2O3, NbCl3, NbBr3) и IV (NbO2, NbCl4).
Примеры решения задач
| Задание | Сколько электронов находится на внешнем уровне атома ниобия, иона ниобия (Nb5+)? |
| Ответ | Для того, чтобы определить, сколько электронов находится на внешнем электронном уровне указанных в задании атомов и ионов, запишем их полные электронные конфигурации (жирным шрифтом выделены внешние/валентные электроны):
41Nb1s22s22p63s23p63d104s24p64d45s1; 341Nb5+1s22s22p63s23p63d104s24p64d05s0. На внешнем уровне атома ниобия находится 5 электронов; иона ниобия (Nb5+) – 0 электронов. |
| Задание | Укажите валентность и степень окисления ниобия в соединениях: Gd2Nb2O7 и Pb(NbO3)2. |
| Ответ | Чтобы определить валентность ниобия в кислородсодержащих соединениях, нужно строго соблюдать следующую последовательность действий. Рассмотрим на примере Gd2Nb2O7. Определяем число атомов кислорода в молекуле. Оно равно 7-ми. Вычисляем общее число единиц валентности для кислорода:
7×2 = 14. Вычисляем общее число единиц валентности для гадолиния: 2×3 = 6. Находим разность этих величин: 14-6 = 8. Определяем число атомов ниобия в соединении. Оно равно 2-м. Валентность ниобия равна IV (8/2 = 4). Чтобы найти степень окисления ниобия в этом же соединении примем её значение за х и учитываем тот факт, что заряд молекулы равен 0: 2×3 + 2×x +7×(-2) = 0 2×x = 8 x = +4. Степень окисления ниобия равна +4. Аналогичным образом определяем, что валентность и степень окисления ниобия в Pb(NbO3)2 равны IV и +1, соответственно. |
