1. Structure cristalline
Unité de base
Polyèdre de coordination: Structure en couches forméetétraèdres VO₅EtTétraèdres VO₄, reliés par des bords ou des coins communs.
Forces intercalaires: Les couches sont maintenues ensemble par desForces de Van der Waalset peut s'écailler facilement (comme le graphite).
Groupe spatial
Système de cristal: Système orthorhombique (groupe spatialPmmn).
Options de cellule:
une=11,51 Å, b=4,37 Å, c=3,56 Å.
Chaque cellule unitaire contient2 atomes de vanadiumEt5 atomes d'oxygène.
Caractéristiques structurelles
Longueurs des liaisons vanadium-oxygène:
Liaisons courtes (~ 1,58 Å) : V=O doubles liaisons (oxygène du sommet tétraédrique).
Liaisons longues (~ 1,78-2,02 Å) : liaisons simples VO (oxygène de pontage intracouche).
Anisotropie en couches: facilement détruit le longaxe b, ce qui fait que V₂O₅ prend souvent une forme écailleuse ou en forme d'aiguille.
2. Propriétés chimiques
Propriétés rédox
Agent oxydant puissant:
À haute température, HCl, HBr, etc. peuvent être oxydés. Par exemple:
V2O5+6HCl Δ2VOCl2+Cl2+3H2O
Réagit avec les agents réducteurs (par exemple H2, C) pour former des oxydes de faible valence (VO2, V2O3 ou vanadium métallique).
Auto-guérison:
se décompose lorsqu'il est chauffé à690 degrés et plus:
2V2O5Δ4VO2+O2↑
réaction acide-base (amphotère)
Réagit avec les acidesavec l'éducationions vanadate (VO₂⁺), par exemple, lorsqu'il est dissous dans l'acide sulfurique :
V2O5+2H2SO4→2VO2SO4+H2O
Réagit avec les alcalisavec l'éducationvanadates(par exemple, métavanadate de sodium NaVO₃) :
V2O5+2NaOH→2NaVO3+H2O
Lors d'une dissolution ultérieure dans des alcalis forts, il se formeincolore [VO₄]³-(orthovanadate).
Activité catalytique
Industrie de l'acide sulfurique: catalyse l'oxydation du SO₂ en SO₃ (le mécanisme fait intervenir le cycle V⁵⁺↔V⁴⁺) :
2SO2+O2V2O52SO3
Oxydation sélective: par exemple, l'oxydation du benzène en anhydride maléique et du propane en acide acrylique.
Réaction avec des substances organiques
Oxydation des alcools et des aldéhydes: Par exemple, l'éthanol est oxydé en acétaldéhyde puis en acide acétique.
Réactions de polymérisation: Agit comme un catalyseur pour la synthèse de certains polymères (ex : polyéthylène).
3. Propriétés électroniques et structure de bande
Propriétés des semi-conducteurs: écart de bande environ2,3 eV(absorption dans le domaine visible de la lumière).
Transfert de frais: la configuration électronique d⁰ V⁵⁵⁺ lui permet d'accepter facilement des électrons et de participer aux cycles redox.
4. Phénomènes et réactions particuliers
Chimie des intercalations: Les ions Li et Na peuvent être intercalés entre les couches, ce qui est utilisé dans les batteries lithium-ion sodium :
V2O5+xLi++xe-→LixV2O5
Photosensibilité: Peut catalyser la décomposition de substances organiques (telles que la décomposition des colorants) sous l'influence de la lumière ultraviolette.