Другие бинарные соединения металлов пятой группы

Гидриды металлов пятой группы представляют собой хрупкие серые или черные порошки переменного состава, образующиеся при взаимодействии металлов с водородом. Ванадий, например, начинает поглощать водород уже при комнатной температуре, сначала с образованием твердого раствора, а затем – фазы моногидрида. Моногидрид VH – черный порошок, устойчивый на воздухе, но разрушающийся под действием кислот-окислителей. При температуре около 1000 °C он разлагается на простые вещества (Рис. 3.33. Растворимость водорода в металлах пятой группы в зависимости от температуры), что используют для производства ванадиевых порошков. При гидрировании металлов под высоким давлением получены фаза VH_1.77, а также дигидриды ниобия и тантала MH₂ со структурой флюорита. Они легко распадаются с выделением водорода.

Карбиды. При восстановлении металлов пятой группы углеродом или оксидом СО образуются твердые карбиды MC и МС₂, устойчивые к действию растворов неокисляющих кислот. Они отличаются исключительной твердостью и тугоплавкостью – их температуры плавления превышают 3000 ^оС (у ТаС 3880 ^оС). Из них наибольшее значение имеет карбид ниобия NbC, благодаря способности образовывать тонкие пленки на многих материалах, даже на графите. Слой этого вещества толщиной всего 0,5 мм защищает от коррозии даже при высоких температурах. Такие покрытия находят применение в ракетах и турбинах, а также наносятся на рабочую поверхность режущих инструментов с целью увеличения твердости стали. Пленки карбида ниобия получают пропусканием углеводородов над раскаленным ниобием или восстановлением паров галогенидов ниобия углеводородами. Известны также и низшие карбиды, например, M₂C, M₆C₅.

Нитриды. Среди нитридов ванадия (VN и V₂N) наиболее важен VN со структурой галита, который образуется в виде серо-фиолетового порошка при взаимодействии простых веществ, при пропускании аммиака над раскаленным ванадием

1000 °C

2V + 2NH₃ = 2VN + 3H₂

или при разложении гексафторованадата(III) аммония. Химически устойчив, разрушается только при кипячении с азотной кислотой и растворами щелочей с выделением аммиака.

Нитридные фазы ниобия и тантала, образующиеся из простых веществ, из гидридов, оксидов и хлоридов в токе азота или аммиака, относятся к фазам внедрения и поэтому характеризуются широкими областями гомогенности. Наиболее близки к стехиометрии мононитриды MN, характеризующиеся полиморфизмом. При нагревании на воздухе постепенно переходят в высшие оксиды через стадии образования оксинитридов. Нитриды обладают электронной проводимостью и сверхпроводимостью. Наиболее высокие критические температуры у NbN (13-15 K).