钒(Ⅲ)的水合离子与络合物
实验室k / 2019-06-07
氧化钒(Ⅲ)是黑色难熔物质,由V2O5用氢气或一氧化碳还原而制得。它具有刚玉结构,但得到纯的有困难,因为它具有变成氧不足而仍不改变结构的显著倾向。曾报导它的组成象在VO1.35中的氧一样低,但仍保持刚玉结构。
V2O3完全是碱性,溶于酸中得到VⅢ水合离子或它的络合物溶液,在这些溶液中加OH-,得到在空气中很容易被氧化的水合氧化物。
水合离子和络合物 兰色水合离子[V(H2O)6]3+可以用上述方法或将VⅣ(或VⅤ)溶液用电解法或化学法还原而得到。VⅢ的这种溶液(其它溶液也如此)受到空气氧化;由电势可看出:
VO2++2H++e=V3++H2O E0=0.36伏
当V2+和VO2+的溶液混合时,形成的V3+是棕色的具有一个氧桥VOV4+的中间物;这与铬(Ⅲ)物种CrOCr4+相似,它是Cr2+在CrⅣ络合物存在的条件下被二电子-氧化剂Tl3+所氧化形成的。
钒(Ⅲ)形成许多络离子,大多数是阴离子,例如[V(C2O4)3]3-、[V(CN)6]3-和[V(NCS)6]3-,而有些是中性的,例如V[S2P(OEt)2]3。除了[V(H2O)6]3+存在于水溶液外,部分水解成V(OH)2+和VO+,[V(H2O)6]3+还以钒的形式存在如MⅠV(SO4)2·12H2O。电解还原H2SO4中的NH4VO3得到对空气稳定的兰紫色晶体铵钒。然而,水合卤化物VX3·6H2O的核四极共振光谱证实,[VCl2(H2O)4]Cl·2H2O结构与FeⅢ和CrⅢ水合物相似。溴化物和一些溴基络合物可以用V2O5和乙醇HBr溶液一起加热而制得(如上所述,与HCl反应得到VO2+物种)。
VⅢ的电子结构是八面体配位d2离子的电子结构中相当好的例子。对若干VⅢ的八面体络合物例如V(H2O)63+、VF63-、V(C3H2O4)33-和被V3+所取代的α-Al2O3讲,在这里只需要加一些数据,就可以用配位场模型满意地得到解释,虽然一般已发现必须考虑基本八面体场的三角形畸变(D3d)的效应。
其它钒(Ⅲ)络合物 同其它卤化物一样,有着象VX3(NMe3)2和VX3py3这样一类加合物和阴离子物种,例如VCl4-和V2Cl93-。