1. Kristalstructuur
Basiseenheid
Coördinatie veelvlak: Gelaagde structuur gevormdVO₅ tetraëdersEnVO₄-tetraëders, verbonden door gemeenschappelijke randen of hoeken.
krachten tussen de lagen: Lagen worden bij elkaar gehouden door zwakkevan-der-Waalse strijdkrachtenen kan gemakkelijk schilferen (zoals grafiet).
Ruimte groep
Kristal systeem: Orthorhombisch systeem (ruimtegroepPmn).
Celopties:
a=11,51 Å, b=4,37 Å, c=3,56 Å.
Elke eenheidscel bevat2 vanadiumatomenEn5 zuurstofatomen.
Structurele kenmerken
Vanadium-zuurstofbindingslengtes:
Korte bindingen (~1,58 Å): V=O dubbele bindingen (tetraëdrische hoekpuntzuurstof).
Lange bindingen (~1,78-2,02 Å): enkelvoudige VO-bindingen (zuurstofoverbrugging tussen de lagen).
Gelaagde anisotropie: gemakkelijk mee te vernietigenb-as, waardoor V₂O₅ vaak een geschubde of naaldachtige vorm aanneemt.
2. Chemische eigenschappen
Redox-eigenschappen
Sterk oxidatiemiddel:
Bij hoge temperaturen kunnen HCl, HBr, etc. worden geoxideerd. Bijvoorbeeld:
V2O5+6HCl Δ2VOCl2+Cl2+3H2O
Reageert met reductiemiddelen (bijv. H2, C) en vormt laagwaardige oxiden (VO2, V2O3 of vanadiummetaal).
Zelfgenezend:
ontleedt bij verhitting690 graden en hoger:
2V2O5 Δ4VO2+O2↑
zure-basereactie (amfoteer)
Reageert met zurenmet onderwijsvanadaat-ionen (VO₂⁺), bijvoorbeeld opgelost in zwavelzuur:
V2O5+2H2SO4→2VO2SO4+H2O
Reageert met alkaliënmet onderwijsvanadeert(bijvoorbeeld natriummetavanadaat NaVO₃):
V2O5+2NaOH→2NaVO3+H2O
Bij verdere oplossing in sterke basen vormt het zichkleurloos [VO₄]³-(orthovanadaat).
Katalytische activiteit
Zwavelzuurindustrie: katalyseert de oxidatie van SO₂ naar SO₃ (het mechanisme omvat de V⁵⁺↔V⁴⁺-cyclus):
2SO2+O2V2O52SO3
Selectieve oxidatie: bijvoorbeeld de oxidatie van benzeen tot maleïnezuuranhydride en propaan - tot acrylzuur.
Reactie met organische stoffen
Oxidatie van alcoholen en aldehyden: Ethanol wordt bijvoorbeeld geoxideerd tot aceetaldehyde en vervolgens tot azijnzuur.
Polymerisatiereacties: Werkt als katalysator voor de synthese van bepaalde polymeren (bijv. polyethyleen).
3. Elektronische eigenschappen en bandstructuur
Halfgeleider eigenschappen: stripafstand ongeveer2,3 eV(absorptie in het zichtbare lichtbereik).
Kostenoverdracht: d⁰ elektronische configuratie V⁵⁵⁺ zorgt ervoor dat het gemakkelijk elektronen kan accepteren en kan deelnemen aan redoxcycli.
4. Bijzondere verschijnselen en reacties
Intercalatiechemie: Li- en Na-ionen kunnen tussen de lagen worden geïntercaleerd, wat wordt gebruikt in lithium-natriumionbatterijen:
V2O5+xLi++xe-→LixV2O5
Lichtgevoeligheid: Kan de afbraak van organische stoffen (zoals de afbraak van kleurstoffen) katalyseren onder invloed van ultraviolet licht.