Pentóxido de nióbio - Niobium pentoxide
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-oxid.png)
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| Nomes | |||
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Nome IUPAC
Óxido de nióbio (V)
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| Outros nomes
Pentóxido de nióbio
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| Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ECHA InfoCard |
100.013.831 
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PubChem CID
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| UNII | |||
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |||
| Nb 2 O 5 | |||
| Massa molar | 265,81 g / mol | ||
| Aparência | sólido ortogonal branco | ||
| Densidade | 4,60 g / cm 3 | ||
| Ponto de fusão | 1.512 ° C (2.754 ° F; 1.785 K) | ||
| insolúvel | |||
| Solubilidade | solúvel em HF | ||
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar (o que é ?)
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| Referências da Infobox | |||
O pentóxido de nióbio é o composto inorgânico com a fórmula Nb 2 O 5 . É um sólido insolúvel incolor que não é reativo. É o principal precursor de todos os materiais feitos de nióbio, a aplicação dominante sendo ligas, mas outras aplicações especializadas incluem capacitores , niobato de lítio e vidros ópticos.
Estrutura
Possui muitas formas polimórficas, todas baseadas em grande parte em átomos de nióbio coordenados octaedricamente. Os polimorfos são identificados com uma variedade de prefixos. A forma mais comumente encontrada é o H- Nb 2 O 5 monoclínico que possui uma estrutura complexa, com uma célula unitária contendo 28 átomos de nióbio e 70 de oxigênio, onde 27 dos átomos de nióbio são coordenados octaedricamente e um tetraedricamente. Existe um hidrato sólido não caracterizado, Nb 2 O 5 . n H 2 O, o chamado ácido nióbico (anteriormente denominado ácido columbico ), que pode ser preparado por hidrólise de uma solução básica de pentacloreto de nióbio ou Nb 2 O 5 dissolvido em HF.
O pentóxido de nióbio fundido tem números de coordenação médios mais baixos do que as formas cristalinas, com uma estrutura composta principalmente por poliedros NbO 5 e NbO 6 .
Produção
Hidrólise
Nb 2 O 5 é preparado por hidrólise de niobatos, alcóxidos ou fluoreto de metais alcalinos usando uma base. Esses procedimentos aparentemente simples fornecem óxidos hidratados que podem então ser calcinados . O Nb 2 O 5 puro também pode ser preparado por hidrólise de NbCl 5 :
- 2 NbCl 5 + 5 H 2 O → Nb 2 O 5 + 10 HCl
Um método de produção por meio de técnicas de sol-gel foi relatado hidrolisando alcóxidos de nióbio na presença de ácido acético, seguido pela calcinação dos géis para produzir a forma ortorrômbica , T-Nb 2 O 5 .
Oxidação
Dado que o Nb 2 O 5 é o composto mais comum e robusto do nióbio, existem muitos métodos, tanto práticos quanto esotéricos, para sua formação. O óxido, por exemplo, surge quando o metal nióbio é oxidado no ar. A oxidação do dióxido de nióbio , NbO 2 no ar forma o polimorfo L-Nb 2 O 5 .
Partículas nanométricas de pentóxido de nióbio foram sintetizadas por redução de LiH de NbCl 5 , seguida por oxidação aérea como parte de uma síntese de niobatos nanoestruturados.
Reações
O Nb 2 O 5 é atacado por HF e se dissolve em álcali fundido.
Redução ao metal
A conversão do Nb 2 O 5 é a principal rota para a produção industrial do metal nióbio. Na década de 1980, cerca de 15.000.000 kg de Nb 2 O 5 eram consumidos anualmente para redução ao metal. O principal método é a redução deste óxido com alumínio :
- 3 Nb 2 O 5 + 10 Al → 6 Nb + 5 Al 2 O 3
Uma rota alternativa, mas menos praticada, envolve a redução carbotérmica, que prossegue por meio da redução com carbono e forma a base do processo Balke de dois estágios:
- Nb 2 O 5 + 7 C → 2 NbC + 5 CO (aquecido sob vácuo a 1800 ° C)
- 5 NbC + Nb 2 O 5 → 7 Nb + 5 CO
Conversão para haletos
Muitos métodos são conhecidos para a conversão de Nb 2 O 5 em haletos. O principal problema é a reação incompleta para dar os oxialetos. No laboratório, a conversão pode ser realizada com cloreto de tionila:
- Nb 2 O 5 + 5 SOCl 2 → 2 NbCl 5 + 5 SO 2
Nb 2 O 5 reage com CCl 4 para dar oxicloreto de nióbio NbOCl 3 .
Conversão para niobatos
O tratamento de Nb 2 O 5 com NaOH aquoso a 200 ° C pode dar niobato de sódio cristalino, NaNbO 3, enquanto a reação com KOH pode render hexaniobatos solúveis do tipo Lindqvist, Nb
6O8 a
19. Os niobatos de lítio , como LiNbO 3 e Li 3 NbO 4, podem ser preparados pela reação de carbonato de lítio e Nb 2 O 5 .
Conversão para óxidos de nióbio reduzidos
A redução de alta temperatura com H 2 dá NbO 2 :
- Nb 2 O 5 + H 2 → 2 NbO 2 + H 2 O
Monóxido de nióbio surge de um comproporcionamento usando um forno a arco:
- Nb 2 O 5 + 3Nb → 5 NbO
O óxido de nióbio (III) cor de vinho, um dos primeiros óxidos supercondutores, pode ser preparado novamente por um comproporcionamento:
- Li 3 NbO 4 + 2 NbO → 3 LiNbO 2
Usos
O pentóxido de nióbio é usado principalmente na produção de nióbio metálico, mas existem aplicações especializadas para o niobato de lítio e como um componente do vidro óptico.
Filmes finos de Nb 2 O 5 formam as camadas dielétricas em capacitores de eletrólitos sólidos.