Оксид ванадия(IV)

Оксид ванадия(IV) (также диоксид ванадия) — бинарное неорганическое соединение, окись металла ванадия с формулой VO2, чёрно-синие кристаллы, не растворимые в воде, образует кристаллогидраты.

Оксид ванадия
VO2 crystal.jpg
Оксид ванадия(IV)
Общие
Систематическое
наименование
Оксид ванадия(IV)
Традиционные названия Окись ванадия
Хим. формула VO2
Физические свойства
Состояние чёрно-синие кристаллы
Молярная масса 82,94 г/моль
Плотность 4,34 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 1545 °C
Т. кип. 2727 °C
Мол. теплоёмк. 57,3 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования -713 кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS 12036-21-4
PubChem
Рег. номер EINECS 234-841-1
SMILES
InChI
ChEBI 30047
ChemSpider
Безопасность
NFPA 704
NFPA 704.svg
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Содержание

Получение

 
 

Физические свойства

Оксид ванадия(IV) образует чёрно-синие кристаллы моноклинной сингонии, пространственная группа P 21/c, параметры ячейки a = 0,5743 нм, b = 0,4517 нм, c = 0,5375 нм, β = 122,61°, Z = 4.

При температуре 68 °C происходит переход в фазу тетрагональной сингонии, пространственная группа P 41/mnm, параметры ячейки a = 0,454 нм, c = 0,285 нм, Z = 2.

Образует кристаллогидраты:

  • VO2•H2O — зелёного цвета, может рассматриваться как VO(OH)2 — гидроксид ванадила или H2VO3 — метаванадиевая кислота;
  • VO2•2H2O — синего цвета, может рассматриваться как V(OH)4 — гидроксид ванадия(IV);
  • 2VO2•H2O — чёрно-синего цвета;
  • 2VO2•7H2O

Химические свойства

  • Реагирует с кислотами:
 
  • Реагирует с щелочами с образованием ванадитов:
 
 

Фазовый переход и проводимость

В диоксиде ванадия при температуре 67 °C происходит «фазовый переход полупроводник−металл» [1]. При этом происходит скачок электропроводности от 10-6 до 10-1 ом•метр. Меняются также и оптические свойства: показатель преломления падает от 2,5 до 2,0 [2].

Применение

Диоксид ванадия (IV) применяется в производстве ванадиевых бронз, как полупроводниковый материал для терморезисторов, переключателей элементов памяти, дисплеев, для стеклянных покрытий, которые блокируют инфракрасное излучение.

Поликристаллические плёнки VO2 используют в электронных устройствах, в визуализаторах инфракрасного (ИК) излучения, нелинейно-оптических ограничителях излучения, в качестве сред для записи голограмм, в зеркалах с управляемым коэффициентом отражения.[3]

Примечания

  1. Е. Б. Шадрин, А. В. Ильинский. О природе фазового перехода металл-полупроводник в диоксиде ванадия. // Физика твердого тела . – 15/06/2000 . – Т. 42, № 6 . – С. 1092-1099.
  2. А.В. Ильинский, О.Е. Квашенкина, Е.Б. Шадрин. Фазовый переход и корреляционные эффекты в диоксиде ванадия. // Физика и техника полупроводников, 2012, том 46, вып. 4.
  3. О. П. Виноградова, И. Е. Обыкновенная, А. И. Сидоров, В. А. Климов, Е.Б. Шадрин, С. Д. Ханин, Т. А. Хрущёва. Синтез и свойства нанокристаллов диоксида ванадия в силикатных пористых стёклах (рус.) // Физика твердого тела : журнал. — 2008. — Т. 50, № 4. — С. 734-740.

Литература

  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с.
  • Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.-Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
  • Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
  • Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.