Mètodes de laboratori per a l'obtenció de pentòxid de vanadi

1. Descomposició tèrmica del metavanadat d'amoni

Principi: Escalfa el metavanadat d'amoni (NH₄VO₃) per descompondre'l en V₂O₅, amoníac (NH₃) i aigua.

Etapes

MaterialMetavanadat d'amoni pur (NH₄VO₃).

Calefacció:

Col·loqueu NH₄VO₃ en un gresol de ceràmica.

Escalfeu a poc a poc en un forn de mufla fins que400-500 grausen condicions controlades.

Reacció

2NH4​VO3​Δ​V2​O5​+2NH3​↑+H2​O↑

Refrigeració: Deixeu refredar el producte en un lloc sec.

Neteja: Tritureu la pols de color taronja-vermell resultant i guardeu-la en un armari d'assecat.

Notes:

Избегайте перегрева (>600 graus) per evitar la reducció parcial de V₂O₅ per reduir els òxids (per exemple, VO₂).

Utilitzeu una campana de fum per eliminar el gas NH₃ tòxic.

2. Precipitació d'àcids a partir de solucions de vanadat

Principi: Acidificació del vanadat de sodi (NaVO₃) per precipitar V₂O₅ hidratat seguida de deshidratació.

Passos:

Dissoldre vanadat de sodi:

Prepareu una solució de NaVO₃ en aigua calenta.

Acidificació:

Afegiu àcid sulfúric diluït (H₂SO₄) gota a gota fins a pH ~2-3.

Es forma un precipitat vermell-taronja de V₂O₅ hidratat (l'anomenat "pastís vermell"):

2NaVO3​+H2​SO4​→V2​O5​⋅nH2​O↓+Na2​SO4​

FiltracióRecollir el precipitat mitjançant filtració al buit.

Deshidratació:

Assecar el sediment a120 grausper eliminar la humitat superficial.

Calcinar a500 grausper obtenir V₂O₅ anhidre:

V2O5⋅nH2OΔV2O5+nH2O↑

Notes:

Utilitzeu l'addició d'àcid controlada per evitar l'acidificació excessiva, que podria dissoldre el precipitat.

3. Oxidació del sulfat de vanadil (VOSO₄)

Principi: Oxidació del sulfat de vanadil (VOSO₄) per peròxid d'hidrogen (H₂O₂) per formar V₂O₅.

Passos:

Prepareu la solució VOSO₄: Dissol VOSO₄-xH₂O en H₂SO₄ diluït.

Oxidació:

Afegiu un excés de 30% d'H₂O₂ a la solució mentre s'agita.

Escalfeu suaument fins que60-80 grausper accelerar la reacció:

2VOSO4​+H2​O2​→V2​O5​↓+H2​SO4​+H2​O

Filtració i rentat: Recollir el precipitat i esbandir amb aigua destil·lada.

Assecat: Assecar a100-150 grausper obtenir V₂O₅ pur.

Notes:

L'excés d'H₂O₂ s'ha de descompondre (p. ex. per ebullició) per evitar la formació de peròxids residuals.

4. Oxidació electroquímica

Principi: oxidació electrolítica del vanadi metall o d'un metall amb un estat d'oxidació més baix en un ambient àcid.

Instal·lació

Ànode: Vanadi metall o V₂O₃.

Electròlit: Diluir H₂SO₄ o HNO₃.

Tensió: Aplicar una tensió controlada per oxidar el vanadi a V⁵⁺.

Reacció:

V→V5++5e−V5++3H2​O→V2​O5​↓+6H+

Notes:

Es requereix un control precís del pH i la tensió.