1. Kristály szerkezet
Alapegység
Koordinációs poliéder: Réteges szerkezet alakult kiVO₅ tetraéderekÉsVO4 tetraéderek, amelyeket közös élek vagy sarkok kötnek össze.
Rétegközi erők: A rétegeket gyengék tartják összevan-der-Waals erőkés könnyen pelyhesedhet (mint a grafit).
Űrcsoport
Kristály rendszer: Ortorombikus rendszer (tércsoportPmmn).
Cellabeállítások:
a=11,51 Å, b=4,37 Å, c=3,56 Å.
Minden egységcella tartalmaz2 vanádium atomÉs5 oxigénatom.
Szerkezeti jellemzők
Vanádium-oxigénkötés hossza:
Rövid kötések (~1,58 Å): V=O kettős kötések (tetraéderes csúcsú oxigén).
Hosszú kötések (~1,78-2,02 Å): VO egyszeres kötések (rétegen belüli áthidaló oxigén).
Réteges anizotrópia: könnyen megsemmisülb tengely, aminek következtében a V₂O5 gyakran pikkelyes vagy tűszerű formát ölt.
2. Kémiai tulajdonságok
Redox tulajdonságok
Erős oxidálószer:
Magas hőmérsékleten a HCl, HBr stb. oxidálódhat. Például:
V2O5+6HCl Δ2VOCl2+Cl2+3H2O
Reagál redukálószerekkel (pl. H2, C), alacsony vegyértékű oxidokat képezve (VO2, V2O3 vagy vanádium fém).
Öngyógyítás:
-re melegítve lebomlik690 fok és felette:
2V2O5 Δ4VO2+O2↑
sav-bázis reakció (amfoter)
Reagál savakkaloktatássalvanadát-ionok (VO₂⁺)például kénsavban oldva:
V2O5+2H2SO4→2VO2SO4+H2O
Reagál lúgokkaloktatássalvanadátok(például nátrium-metavanadát NaVO3):
V2O5+2NaOH→2NaVO3+H2O
Erős lúgokban való további oldódás után képződikszíntelen [VO₄]³-(ortohovanadate).
Katalitikus aktivitás
Kénsav ipar: katalizálja a SO₂ oxidációját SO3-vá (a mechanizmus magában foglalja a V⁵⁺↔V⁴⁺ ciklust):
2SO2+O2V2O52SO3
Szelektív oxidáció: például a benzol oxidációja maleinsavanhidriddé és a propán - akrilsavvá történő oxidációja.
Reakció szerves anyagokkal
Alkoholok és aldehidek oxidációja: Például az etanolt acetaldehiddé, majd ecetsavvá oxidálják.
Polimerizációs reakciók: Bizonyos polimerek (pl. polietilén) szintézisének katalizátoraként működik.
3. Elektronikus tulajdonságok és sávszerkezet
A félvezető tulajdonságai: szalaghézag kb2,3 eV(abszorpció a látható fénytartományban).
Töltés átutalása: d⁰ elektronikus konfiguráció V⁵⁵⁺ lehetővé teszi az elektronok könnyű befogadását és a redox ciklusokban való részvételt.
4. Különleges jelenségek és reakciók
Interkalációs kémia: A Li- és Na-ionok beépíthetők a rétegek közé, amelyet a lítium{0}}nátrium-ion akkumulátorokban használnak:
V2O5+xLi++xe-→LixV2O5
Fényérzékenység: katalizálhatja a szerves anyagok bomlását (például a színezékek bomlását) ultraibolya fény hatására.