铌和钽的低价氧化物与四卤化物及衍生物
实验室k / 2019-06-17
氧化物 只有某些较低价态的氧化物NbO,NbO2。TaOx组成x=2到2.5包含一个Ta2O5相与间充式Ta原子,同时没有分立相或化合物。NbO2具有与金红石型结构,有一对十分接近(2.80Å)的Nb原子,假定它们互相间是以单键结合。NbO仅有一狭窄的均匀范围。有金属光泽和良好的金属型的导电性。
硫化铌和硫化钽都有一系列的络合物。
四卤化物和它们的衍生物 除TaF4外所有可能的四卤化物都是已知的。氟化铌(Ⅳ)是黑色的不探发的顺磁性固体,其中每个Nb原子位于八面体中心。其它六个四卤化物与NbF4不同,而它们的结构和具有抗磁性彼此相似。
四氯化物和四溴化物都是棕黑色或是黑色固体,可在升高温度下用H2,Al,Nb,或Ta还原五卤化物的方法制得。这四种化合物显然是同晶型的。NbCl4的结构已详细研究过。金属原子出现成对移位从它们的八面体中心移向共同的边缘,于是Nb—Nb间距离是3.06Å弱的Nb—Nb键的形成能说明其抗磁性。
加热NbI5到300℃很容易得到碘化铌(Ⅳ)。它是抗磁性的同时又是三晶的一种型式含有不定数八面体键,与离开中心的Nb原子以便形成一对对Nb—Nb键,而其间距离为3.31Å。TaI4显然与之类似。后者最容易制备,用TaI5与过量的吡啶反应得到TaI4py2再加热TaI4py2使其失去吡啶而得到TaI4。
四卤化物与氮 氧和硫给予体形成许多加合物。与单齿配位基给予体形成的大多是MX4L2型式,而且认为具有顺式八面体构型。在一些情况下已经知道,有可以是顺式和反式同分异构体的两类型式,例如红的和绿的NbBr4py2。有少数1:1加合物,已知这些仅有小的顺磁性,已经假定它具有M—M键同时以卤素作桥键的双八面体结构。用螯形配位体MeSCH2CH2SMe(DTH)和邻苯撑双二甲胂(diars)可得加成物NbX4(DTH)2和MX4(diars)。这个结构也许是十二面体。
氯化铌(Ⅳ)与多种β-酮-烯醇分子反应生成八个配位体的四个螯环的分子;它们有一个未成对电子并与类似的Zr和Hf的化合物不是同结构的。氯化钽(Ⅳ)与β-酮-烯醇分子反应,经过脱除氧,所以得不到类似的络合物。
几个NbⅤ烷氧基化合物如[NbCl5(OC2H5)]2-,[NbCl(OC2H5)3py]2和Nb[OC2H5]4等的盐也已知道。这些盐首先是其它产物的母体,在HCl饱和的乙醇溶液中用电解还原NbCl5的方法可以得到它们。这些化合物对空气和湿气是很敏感的。
氯化铌和硫酸铌在水溶液中也能用Zn还原,但这种类型缺乏证明。