Ванадати
Ванада́ти — солі, що містять ванадієвмісний аніон у найвищому ступені окиснення +5. Сполуки є похідними гіпотетичних ванадієвих кислот.
Переважна більшість ортованадатів є забарвленими речовинами, погано розчинними у воді. Так, ортованадати кальцію, стронцію і барію є жовтими, ортованадати срібла і ртуті — помаранчеві. Метаванадати (наприклад, метаванадати калію, натрію й амонію) є безбарвними.
Ванадати є поширеною формою знаходження Ванадію у мінеральних покладах. Основними ванадатовмісними мінералами є карнотит K2(UO2)2(VO4)2·3H2O, ванадиніт Pb5(VO4)3Cl, тюямуніт Ca(UO2)2(VO4)2·8H2O, деклуазит (Zn,Cu)Pb(VO4)(OH), ферваніт FeVO4·2H2O, пухерит BiVO4.
За данимим спектрофотометричних досліджень, у розчинах, в залежності від pH та концентрації, можуть існувати іони [VO4]3-, [HVO4]2-, [V2O7]4-, [V3O9]3-, [V4O12]4-, [VO3]3, [V10O28]6-, [HV10O28]5-, [H2V10O28]4-, [VO2]+.
У сильнолужних розчинах (pH 13,2—14) основною формою є ортованадат-іон [VO4]3-, а при зменшенні pH чи розведенні утворюється аніон [HVO4]2-, який перебуває у рівновазі із пірованадат-іоном [V2O7]4-:
![{\displaystyle \mathrm {[VO_{4}]^{3-}+H^{+}\rightleftarrows [HVO_{4}]^{2-}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/76900977b72cc2688b9f47064c4ca2d3951e3c8a)
![{\displaystyle \mathrm {2[HVO_{4}]^{2-}\rightleftarrows [V_{2}O_{7}]^{4-}+H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/33e1d80ea4f18a7c6c24817e89468c7f10ad94ca)
При зменшенні pH розчину до позначки 7,2 утворюються триванадат-іони, а у розведених розчинах — метаванадати. Рівновага між цими формами визначається концентрацією іонів:
![{\displaystyle \mathrm {3[V_{2}O_{7}]^{4-}+6H^{+}\rightleftarrows 2[V_{3}O_{9}]^{3-}+3H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/33603f36f9b4e0e84b78a878ccf7d3a4a53ca1d7)
![{\displaystyle \mathrm {[V_{3}O_{9}]^{3-}\rightleftarrows 3[VO_{3}]^{3-}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2f4602a1c1698e111cb20150a669ae55ce778bf9)
Також по мірі зниження лужності утворюються й інші йони, в тому числі тетраванадати:
![{\displaystyle \mathrm {[HVO_{4}]^{3-}+H^{+}\rightleftarrows [H_{2}VO_{4}]^{-}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b80f0fc991764f94a65e806a29e9af624a3f6180)
![{\displaystyle \mathrm {[H_{2}VO_{4}]^{-}+H^{+}\rightleftarrows [V_{4}O_{12}]^{4-}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a8bce2330e26d6dc995b5b1b755ee062083f0624)
Нижче pH 7,2 переважною формою у концентрованих розчинах є декаванадат-іони загального складу [HnV10O28]6-n- (у розведених — метаванадати):
![{\displaystyle \mathrm {10[V_{3}O_{9}]^{3-}+12H^{+}\rightleftarrows 3[V_{10}O_{28}]^{6-}+6H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e1332c8d0905171b464d6e14d6757b03a69a0257)
Декаванадати збільшують свою стійкість до pH 4,1, а у сильнокислих розчинах відбувається утворення ванадил-іонів:
![{\displaystyle \mathrm {[V_{10}O_{28}]^{6-}+10H^{+}\rightleftarrows 10[VO_{2}]^{+}+8H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/aa79604ffa60cd72c30a17546ad2b90985bc053e)
З розчинів можна виділити орто-, піро-, мета- і декаванадати. З огляду на те, що ванадати мають здатність до взаємного перетворення в залежності від умов середовища, ортованадати є ключовими сполуками для отримання інших представників. Їх синтезують сплавленням з оксидом ванадію:
Солі кальцію та важких металів осаджують з розчинів ванадатів лужних металів: дією гідроксиду або хлориду кальцію при pH 10,8—11 осаджується ортованадат Ca3(VO4)2, у проміжку 7,8—9,3 — пірованадат Ca2V2O7, а за 5,1—6,1 — метаванадат Ca(VO3)2.
Найбільше практичне значення мають метаванадати. Метаванадати лужних металів і магнію виділяють кристалізацією з розчинів. Наприклад, з розчину метаванадату натрію при температурі вище 35 °C кристалізуються чистий NaVO3, а при нижчій — дигідрат NaVO3·2H2O. Метаванадат амонію осаджують з розчину ортованадату натрію дією хлориду амонію:
Ванадати застосовуються у текстильній промисловості при протравлюванні під час фарбування бавовни, а також для закріплюваня аніліну. Ортованадат кальцію використовується для виплавки ферованадію. Метаванадат амонію є основним прекурсором для отримання інших сполук ванадію, а також титрантом у ванадатометрії.
- Greenwood, N. N., Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. — 2nd. — Oxford : Butterworth-Heinemann, 1997. — P. 984—985. — ISBN 0-7506-3365-4. (англ.)
- Housecroft, Catherine E., Sharpe, Alan G. Inorganic Chemistry. — 2nd. — Pearson Education Limited, 2005. — P. 602—604. — ISBN 0130-39913-2. (англ.)
- Краткая химическая энциклопедия / Отв. ред. И. Л. Кнунянц. — М. : Советская энциклопедия, 1961. — Т. 1. А—Е. — 1182 с. (рос.)
- Реми Г. Курс неорганической химии / Под ред. А. В. Новоселовой. — М. : ИИЛ, 1966. — Т. 2. — С. 118—119. (рос.)
- Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / Под ред. В. И. Спицына. — М. : Мир, 1972. — Т. 2. — С. 170—171. (рос.)