1. Structure cristalline
Unité de base
Coordination polyèdre: Une structure en couches formée parVo₅ TetrahedraetVo₄ Tetrahedraconnecté par des visages ou des angles communs.
Forces intercouches: Les couches sont maintenues ensemble par faibleForces de van der Waalset peut facilement stratifier (similaire au graphite).
Groupe spatial
Système cristallin: Système orthorhombique (groupe spatialPMMN).
Options cellulaires:
a = 11,51 Å, b = 4,37 Å, c = 3,56 Å.
Chaque cellule unitaire contient2 atomes de vanadiumet5 atomes d'oxygène.
Caractéristiques structurelles
Longueurs de liaison vanadium-oxygène:
Liaisons courtes (~ 1,58 Å): v=o Double liaisons (oxygène apex tétraédrique).
Liaisons longues (~ 1. 78-2. 02 Å): Vo Bond unique (Oxygène du pont intralyeur).
Anisotropie en couches: facilement érodéL'axe B, ce qui entraîne un V₂o₅ prenant souvent une forme écailleuse ou en forme d'aiguille.
2. Propriétés chimiques
Propriétés redox
Oxydant fort:
À des températures élevées, HCl, HBR, etc. peuvent être oxydés, par exemple:
V2O 5+6 HCl Δ2VOCL 2+ Cl 2+3 H2O
Réagit avec des agents réducteurs (par exemple, H2, C) pour former des oxydes à faible valence (VO2, V2O3 ou Vanadium métal).
Auto-guérison:
se décompose lorsqu'il est chauffé à690 degrés et plus:
2V2O5 Δ4vo 2+ o2 ↑
Réaction acide-base (amphotérique)
Réagit avec les acidesformerions vanadate (vo₂⁺),par exemple lorsqu'il est dissous dans l'acide sulfurique:
V2O 5+2 H2SO4 → 2VO2SO 4+ H2O
Réagit avec les alcalisformervanadates(par exemple, le métavanadate de sodium navo₃):
V2o 5+2 naoh → 2navo 3+ h2o
Une dissolution supplémentaire dans les alcalis puissants produitincolore [vo₄] ³-(Orthovandate).
Activité catalytique
Industrie de l'acide sulfurique: catalyse l'oxydation de So₂ en SO₃ (le mécanisme comprend le cycle V⁵⁺↔v⁴⁺):
2so 2+ O2V2O52SO3
Oxydation sélective: par exemple, oxydation du benzène en anhydride maléique et propane en acide acrylique.
Réaction avec les substances organiques
Oxydation des alcools et des aldéhydes: par exemple, l'éthanol est oxydé en acétaldéhyde et plus en acide acétique.
Réactions de polymérisation: agit comme un catalyseur pour la synthèse de certains polymères (par exemple, le polyéthylène).
3. Propriétés électroniques et structure de bande
Propriétés des semi-conducteurs: Bandgap d'environ2,3 eV(Absorption dans la plage de lumière visible).
Transfert de charge: leLa configuration d'électrons D⁰ de V⁵⁵⁺ lui permet d'accepter facilement les électrons et de participer à des cycles redox.
4. Phénomènes spéciaux et réactions
Chimie d'intercalation: Les ions Li et Na peuvent être intercalés entre les couches, qui est utilisée dans les batteries au lithium-sodium:
V2o 5+ xli ++ xe- → lixV2O5
Photosensibilité: Peut catalyser la dégradation de la matière organique (par exemple, décomposition du colorant) sous l'influence de la lumière ultraviolette.
