1. Kristalna struktura
Osnovna jedinica
Koordinacijski poliedar: Formirana slojevita strukturaVO₅ tetraedraIVO₄ tetraedri, povezani zajedničkim rubovima ili kutovima.
Međuslojne sile: Slojevi se drže zajedno slabimvan-der-Waalsove silei može se lako ljuštiti (poput grafita).
Svemirska grupa
Kristalni sustav: Ortorombski sustav (prostorna grupaPmmn).
Opcije ćelije:
a=11,51 Å, b=4,37 Å, c=3,56 Å.
Svaka jedinična ćelija sadrži2 atoma vanadijaI5 atoma kisika.
Strukturne karakteristike
Duljine vanadij-kisikove veze:
Kratke veze (~1,58 Å): V=O dvostruke veze (tetraedarski vrhni kisik).
Duge veze (~1,78-2,02 Å): jednostruke veze VO (kisik koji premošćuje unutar sloja).
Slojevita anizotropija: lako se uništava dužb os, što rezultira time da V₂O₅ često poprima ljuskasti ili igličasti oblik.
2. Kemijska svojstva
Redoks svojstva
Jako oksidirajuće sredstvo:
Na visokim temperaturama mogu se oksidirati HCl, HBr itd. Na primjer:
V2O5+6HCl Δ2VOCl2+Cl2+3H2O
Reagira s redukcijskim agensima (npr. H2, C) stvarajući niskovalentne okside (VO2, V2O3 ili metalni vanadij).
Samoizlječenje:
raspada se zagrijavanjem do690 stupnjeva i više:
2V2O5 Δ4VO2+O2↑
kiselo-bazna reakcija (amfoterna)
Reagira s kiselinamas obrazovanjemvanadat-ioni (VO₂⁺), na primjer, kada se otopi u sumpornoj kiselini:
V2O5+2H2SO4→2VO2SO4+H2O
Reagira s alkalijamas obrazovanjemvanadates(na primjer, natrijev metavanadat NaVO₃):
V2O5+2NaOH→2NaVO3+H2O
Daljnjim otapanjem u jakim alkalijama nastajebezbojno [VO₄]³-(ortovanadat).
Katalitička aktivnost
Industrija sumporne kiseline: katalizira oksidaciju SO₂ u SO3 (mehanizam uključuje ciklus V5⁺↔V4⁺):
2SO2+O2V2O52SO3
Selektivna oksidacija: na primjer, oksidacija benzena u anhidrid maleinske kiseline i propana - u akrilnu kiselinu.
Reakcija s organskim tvarima
Oksidacija alkohola i aldehida: Na primjer, etanol se oksidira u acetaldehid, a zatim u octenu kiselinu.
Reakcije polimerizacije: Djeluje kao katalizator za sintezu određenih polimera (npr. polietilena).
3. Elektronička svojstva i vrpčna struktura
Svojstva poluvodiča: razmak trake oko2,3 eV(apsorpcija u vidljivom području svjetlosti).
Prijenos naplate: d⁰ elektronička konfiguracija V5⁵⁺ omogućuje lako prihvaćanje elektrona i sudjelovanje u redoks ciklusima.
4. Posebni fenomeni i reakcije
Interkalacijska kemija: ioni Li i Na mogu se umetnuti između slojeva, što se koristi u litij-natrij ionskim baterijama:
V2O5+xLi++xe-→LixV2O5
Fotoosjetljivost: Može katalizirati razgradnju organskih tvari (kao što je razgradnja boja) pod utjecajem ultraljubičastog svjetla.