Βανάδιο (χημικό στοιχείο): ιστορία του ονόματος, ατομική δομή, σθένος. Βανάδιο - χαρακτηριστικό ενός χημικού στοιχείου με φωτογραφία. ο βιολογικός του ρόλος στο ανθρώπινο σώμα· κατάλογο των πηγών στις οποίες περιέχεται

ΟΡΙΣΜΟΣ

Βανάδιοείναι το εικοστό τρίτο στοιχείο του Περιοδικού Πίνακα. Ονομασία - V από το λατινικό "vanadium". Βρίσκεται στην τέταρτη περίοδο, ο όμιλος VB. Αναφέρεται σε μέταλλα. Το πυρηνικό φορτίο είναι 23.

Οι ενώσεις βαναδίου είναι ευρέως διαδεδομένες στη φύση, αλλά είναι πολύ διασκορπισμένες και δεν σχηματίζουν σημαντικές συσσωρεύσεις. η συνολική περιεκτικότητα σε βανάδιο στον φλοιό της γης υπολογίζεται σε 0,0015% (μάζα).

Το καθαρό βανάδιο είναι ένα αργυρόχρωμο μέταλλο (Εικ. 1) ελατό μέταλλο με πυκνότητα 5,96 g / cm 3, που τήκεται σε θερμοκρασία 1900 o C. Όπως το τιτάνιο, οι μηχανικές ιδιότητες του βαναδίου επιδεινώνονται απότομα εάν περιέχει ακαθαρσίες οξυγόνου, αζώτου , υδρογόνο.

Ρύζι. 1. Βανάδιο. Εμφάνιση.

Ατομικό και μοριακό βάρος βαναδίου

Το σχετικό μοριακό βάρος μιας ουσίας (M r) είναι ένας αριθμός που δείχνει πόσες φορές η μάζα ενός δεδομένου μορίου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα και τη σχετική ατομική μάζα ενός στοιχείου (Ar r) είναι πόσες φορές η μέση μάζα των ατόμων ενός χημικού στοιχείου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα.

Δεδομένου ότι στην ελεύθερη κατάσταση το ασβέστιο υπάρχει με τη μορφή μονοατομικών μορίων V, οι τιμές της ατομικής και μοριακής του μάζας είναι ίδιες. Είναι ίσα με 50,9962.

Ισότοπα βαναδίου

Είναι γνωστό ότι στη φύση το βανάδιο μπορεί να έχει τη μορφή του μοναδικού σταθερού ισοτόπου 51 V. Ο μαζικός αριθμός είναι 51, ο ατομικός πυρήνας περιέχει είκοσι τρία πρωτόνια και είκοσι οκτώ νετρόνια.

Υπάρχουν τεχνητά ισότοπα βαναδίου με αριθμούς μάζας από 40 έως 65, μεταξύ των οποίων το πιο σταθερό είναι τα 50 V με χρόνο ημιζωής 1,5 × 10 17 χρόνια, καθώς και πέντε πυρηνικά ισότοπα.

Ιόντα βαναδίου

Στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας του ατόμου του βαναδίου, υπάρχουν πέντε ηλεκτρόνια που είναι σθένους:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 .

Ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης, το βανάδιο εγκαταλείπει τα ηλεκτρόνια του σθένους, δηλ. είναι ο δότης τους και μετατρέπεται σε θετικά φορτισμένο ιόν:

V o -2e → V 2+;

V o -3e → V 3+;

V o -4e → V 4+;

V o -5e → V 5+.

Μόριο και άτομο βαναδίου

Στην ελεύθερη κατάσταση, το βανάδιο υπάρχει με τη μορφή μονοατομικών μορίων V. Ακολουθούν ορισμένες ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το άτομο και το μόριο του βαναδίου:

Κράματα βαναδίου

Το βανάδιο χρησιμοποιείται κυρίως ως πρόσθετο σε χάλυβες. Ο χάλυβας που περιέχει μόνο 0,1 - 0,3% βανάδιο χαρακτηρίζεται από υψηλή αντοχή, ελαστικότητα και αναισθησία σε κραδασμούς και κρούσεις, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό, για παράδειγμα, για άξονες αυτοκινήτων που υπόκεινται συνεχώς σε κραδασμούς. Κατά κανόνα, το βανάδιο εισάγεται στον χάλυβα σε συνδυασμό με άλλα στοιχεία κράματος: χρώμιο, νικέλιο, βολφράμιο, μολυβδαίνιο.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

ΟΡΙΣΜΟΣ

Με τη μορφή μιας απλής ουσίας βανάδιογκρι πυρίμαχο μέταλλο με κυβικό πλέγμα στο κέντρο του σώματος. Βρίσκεται στην τέταρτη περίοδο της ομάδας V της δευτερεύουσας (Β) υποομάδας του Περιοδικού Πίνακα.

Πυκνότητα - 6,11 g / cm 3. Τα σημεία τήξης και βρασμού είναι 1920 o C και 3400 o C, αντίστοιχα. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες του βαναδίου εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την καθαρότητα του μετάλλου. Έτσι, ένα καθαρό μέταλλο είναι ελατό, ενώ η παρουσία ακαθαρσιών σε αυτό μειώνει πολύ την ολκιμότητα του και αυξάνει τη σκληρότητά του. Υπό κανονικές συνθήκες, είναι ένα χημικά ανθεκτικό μέταλλο.

Σθένος βαναδίου σε ενώσεις

Το βανάδιο βρίσκεται στην τέταρτη περίοδο στον όμιλο VB του Περιοδικού Πίνακα D.I. Μεντελέεφ. Ο σειριακός αριθμός είναι 23. Ο πυρήνας ενός ατόμου βαναδίου περιέχει 23 πρωτόνια και 27 νετρόνια (ο μαζικός αριθμός είναι 50). Υπάρχουν τέσσερα επίπεδα ενέργειας στο άτομο βαναδίου, τα οποία περιέχουν 23 ηλεκτρόνια (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Δομές του ατόμου βαναδίου.

Ο ηλεκτρονικός τύπος του ατόμου βαναδίου στη θεμελιώδη κατάσταση έχει ως εξής:

1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 3ρε 3 4μικρό 2 .

Και το ενεργειακό διάγραμμα (κατασκευασμένο μόνο για ηλεκτρόνια του εξωτερικού ενεργειακού επιπέδου, που αλλιώς ονομάζονται σθένος):

Η παρουσία τριών μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων δείχνει ότι το βανάδιο στις ενώσεις του μπορεί να εμφανίσει σθένος III (V III 2 O 3 , V III F 3 , V III Cl 3 ).

Το άτομο βαναδίου μπορεί να περάσει σε διεγερμένη κατάσταση: τα ηλεκτρόνια του υποεπίπεδου 4s δεν είναι ζευγαρωμένα και ένα από αυτά καταλαμβάνει ένα κενό τροχιακό του 3d υποεπίπεδου:

Η παρουσία πέντε μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων δείχνει ότι το βανάδιο εμφανίζει επίσης το σθένος V στις ενώσεις του (V V 2 O 5 , V V F 5).

Είναι γνωστό ότι το βανάδιο έχει σθένες II(V II O) και IV (V IV O 2, V IV Cl 4).

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

← Βανάδιο → Χρώμιο

V
↓
Σημ Εμφάνιση απλής ουσίας Ιδιότητες ατόμου Όνομα, σύμβολο, αριθμός Vanadium / Vanadium (V), 23 Ατομική μάζα
(μοριακή μάζα) 50,9415(1) α. ε. μ. (/mol) Ηλεκτρονική διαμόρφωση 3d 3 4s 2 Ακτίνα ατόμου 134 μ.μ Χημικές ιδιότητες ομοιοπολική ακτίνα 122 μ.μ Ακτίνα ιόντων (+5e)59 (+3e)74 μ.μ Ηλεκτραρνητικότητα 1,63 (Κλίμακα Pauling) Δυναμικό ηλεκτροδίου 0 Καταστάσεις οξείδωσης 5, 4, 3, 2, 0 Ενέργεια ιοντισμού
(πρώτο ηλεκτρόνιο) 650,1 (6,74) kJ/mol (eV) Θερμοδυναμικές ιδιότητες μιας απλής ουσίας Πυκνότητα (στο ν.α.) 6,11 g/cm³ Θερμοκρασία τήξης 2160 K (1887 °C) Θερμοκρασία βρασμού 3650 K (3377 °C) Oud. θερμότητα σύντηξης 17,5 kJ/mol Oud. θερμότητα εξάτμισης 460 kJ/mol Μοριακή θερμοχωρητικότητα 24,95 J/(K mol) Μοριακός όγκος 8,35 cm³/mol Το κρυσταλλικό πλέγμα μιας απλής ουσίας Δομή δικτυώματος κυβικός
σωματοκεντρική Παράμετροι πλέγματος 3,024 Α Θερμοκρασία Debye 390 Άλλα χαρακτηριστικά Θερμική αγωγιμότητα (300 K) 30,7 W/(m K) Αριθμός CAS 7440-62-2

Ιστορία

Χημικές ιδιότητες

Χημικά, το βανάδιο είναι αρκετά αδρανές. Είναι ανθεκτικό στο θαλασσινό νερό, σε αραιά διαλύματα υδροχλωρικού, νιτρικού και θειικού οξέος, στα αλκάλια.

Με το οξυγόνο, το βανάδιο σχηματίζει πολλά οξείδια: VO, V 2 O 3, VO 2, V 2 O 5. Το πορτοκαλί V 2 O 5 είναι ένα όξινο οξείδιο, το σκούρο μπλε VO 2 είναι αμφοτερικό, τα υπόλοιπα οξείδια του βαναδίου είναι βασικά.

Τα ακόλουθα οξείδια βαναδίου είναι γνωστά:

Ονομα	Τύπος	Πυκνότητα	Θερμοκρασία τήξης	Θερμοκρασία βρασμού	Χρώμα
Οξείδιο του βαναδίου (II).	VO	5,76 g/cm³	~1830 °C	3100°C	Μαύρος
Οξείδιο του βαναδίου (III).	V 2 O 3	4,87 g/cm³	1967°C	3000°C	Μαύρος
Οξείδιο βαναδίου (IV).	VO2	4,65 g/cm³	1542°C	2700°C	σκούρο μπλε
Οξείδιο του βαναδίου (V).	V 2 O 5	3,357 g/cm³	670°C	2030°C	κόκκινο κίτρινο

Τα αλογονίδια του βαναδίου υδρολύονται. Με τα αλογόνα, το βανάδιο σχηματίζει μάλλον πτητικά αλογονίδια των συνθέσεων VX 2 (X = , , , ), VX 3 , VX 4 (X = , , ), VF 5 και αρκετά οξοαλογονίδια (VOCl, VOCl 2 , VOF 3, κ.λπ.) .

Οι ενώσεις βαναδίου σε καταστάσεις οξείδωσης +2 και +3 είναι ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες, σε καταστάσεις οξείδωσης +5 παρουσιάζουν τις ιδιότητες οξειδωτικών παραγόντων. Γνωστό πυρίμαχο καρβίδιο του βαναδίου VC (t pl = 2800 °C), νιτρίδιο βαναδίου VN, θειούχο βανάδιο V 2 S 5, πυριτικό βανάδιο V 3 Si και άλλες ενώσεις βαναδίου.

Όταν το V 2 O 5 αλληλεπιδρά με βασικά οξείδια, βαναδάτες- άλατα βαναδικού οξέος πιθανής σύστασης HVO 3 .

Εφαρμογή

80 % [ ] από όλο το παραγόμενο βανάδιο χρησιμοποιείται σε κράματα, κυρίως για ανοξείδωτους χάλυβες και χάλυβες εργαλείων.

Ατομική ενέργεια υδρογόνου

Το χλωριούχο βανάδιο χρησιμοποιείται στη θερμοχημική αποσύνθεση του νερού σε πυρηνική ενέργεια υδρογόνου (κύκλος χλωριούχου βαναδίου "General Motors", ΗΠΑ). Στη μεταλλουργία, το βανάδιο συμβολίζεται με το γράμμα F.

Στην παραγωγή θειικού οξέος Μεταλλουργία

Χρησιμοποιείται (ιδιαίτερα αποτελεσματικά μαζί με μολυβδαίνιο και νικέλιο) ως πρόσθετο κράματος στην παραγωγή χάλυβα, στην παραγωγή διμετάλλων.

Αυτοκινητοβιομηχανία

Το βανάδιο χρησιμοποιείται σε εξαρτήματα που απαιτούν πολύ υψηλή αντοχή, όπως έμβολα κινητήρων αυτοκινήτων. Ο Αμερικανός βιομήχανος Henry Ford σημείωσε τον σημαντικό ρόλο του βαναδίου στην αυτοκινητοβιομηχανία. «Αν δεν υπήρχε βανάδιο, δεν θα υπήρχε αυτοκίνητο». - είπε ο Φορντ.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ

Ένα υλικό που βασίζεται σε διοξείδια βαναδίου και τιτανίου χρησιμοποιείται στη δημιουργία υπολογιστών και άλλων ηλεκτρονικών ειδών.

Παραγωγή λαδιού

Ο χάλυβας βαναδίου χρησιμοποιείται στη δημιουργία υποβρύχιων πλατφορμών γεώτρησης για τη γεώτρηση πετρελαιοπηγών.

Αναμνηστικά προϊόντα

Παραγωγή

Βιολογικός ρόλος και επιπτώσεις

Βανάδιο και όλες οι ενώσεις του τοξικός. Οι ενώσεις του πεντασθενούς βαναδίου είναι οι πιο τοξικές. Το οξείδιο του (V) είναι εξαιρετικά δηλητηριώδες (δηλητηριώδες όταν καταπίνεται και εισπνέεται, επηρεάζει το αναπνευστικό σύστημα). Η θανατηφόρα δόση LD50 οξειδίου του βαναδίου (V) για αρουραίους από το στόμα είναι 10 mg/kg.

Το βανάδιο και οι ενώσεις του είναι πολύ τοξικά για τους υδρόβιους οργανισμούς (περιβάλλον).

Έχει διαπιστωθεί ότι το βανάδιο μπορεί να αναστείλει τη σύνθεση λιπαρών οξέων και να αναστείλει το σχηματισμό χοληστερόλης. Το βανάδιο αναστέλλει έναν αριθμό ενζυμικών συστημάτων [ ], αναστέλλει τη φωσφορυλίωση και τη σύνθεση ATP, μειώνει το επίπεδο των συνενζύμων Α και, διεγείρει τη δραστηριότητα της μονοαμινοξειδάσης και την οξειδωτική φωσφορυλίωση. Είναι επίσης γνωστό ότι στη σχιζοφρένεια, η περιεκτικότητα σε βανάδιο στο αίμα αυξάνεται σημαντικά [ ] .

Η υπερβολική πρόσληψη βαναδίου στον οργανισμό συνδέεται συνήθως με περιβαλλοντικούς και παραγωγικούς παράγοντες. Υπό οξεία έκθεση σε τοξικές δόσεις βαναδίου, οι εργαζόμενοι εμφανίζουν τοπικές φλεγμονώδεις αντιδράσεις του δέρματος και των βλεννογόνων των ματιών, της ανώτερης αναπνευστικής οδού, συσσώρευση βλέννας στους βρόγχους και τις κυψελίδες. Υπάρχουν επίσης συστηματικές αλλεργικές αντιδράσεις όπως το άσθμα και το έκζεμα. καθώς και λευκοπενία και αναιμία, που συνοδεύονται από παραβιάσεις των κύριων βιοχημικών παραμέτρων του σώματος.

Όταν το βανάδιο χορηγείται σε ζώα (σε δόσεις 25-50 μg/kg), παρατηρείται καθυστέρηση της ανάπτυξης, διάρροια και αύξηση της θνησιμότητας.

Συνολικά, το σώμα ενός μέσου ανθρώπου (σωματικό βάρος 70 κιλά) περιέχει 0,11 mg βαναδίου. Η τοξική δόση για τον άνθρωπο είναι 0,25 mg, η θανατηφόρα δόση είναι 2-4 mg.

Περιγραφή και ιδιότητες του βαναδίου

Το βανάδιο ανακαλύφθηκε αρχικά από τον Μεξικανό Α.Μ. Del Rio σε καφέ μεταλλεύματα που περιείχαν μόλυβδο, που όταν θερμανόταν έδινε ένα κοκκινωπό χρώμα.

Όμως το στοιχείο έλαβε επίσημη αναγνώριση αργότερα, όταν ανακαλύφθηκε από έναν χημικό από τη Σουηδία, τον N.G. Sefstrem, ενώ μελετούσε σιδηρομετάλλευμα από ένα τοπικό κοίτασμα, και του έδωσε το όνομα Vanadium, σύμφωνα με το όνομα Vanadis, το οποίο φορούσε ο αρχαίος Έλληνας. θεά της ομορφιάς.

Στην εμφάνιση, το μέταλλο μοιάζει με ατσάλι με το ασημί-γκρι χρώμα του. Αλλά εκεί τελειώνει η ομοιότητα. Η δομή του βαναδίου: κυβικό σώμα-κεντρικό πλέγμα με παραμέτρους a=3,024A και z=2. Η πυκνότητα είναι 6,11 g/cm 3 .

Λιώνει σε θερμοκρασία 1920 o C, και αρχίζει να βράζει στους 3400 o C. Αλλά η θέρμανση στον ανοιχτό αέρα σε θερμοκρασία πάνω από 300 o C μειώνει τις πλαστικές ιδιότητες του μετάλλου και το κάνει εύθραυστο, ενώ αυξάνει τη σκληρότητα. Η δομή του ατόμου μετάλλου βοηθά στην κατανόηση αυτής της συμπεριφοράς.

στοιχείο βαναδίου,έχοντας ατομικό αριθμό 23 και ατομική μάζα 50,942, ανήκει στην ομάδα V της τέταρτης περιόδου του συστήματος Δ.. Και αυτό σημαίνει ότι άτομο βαναδίουαποτελείται από 23 πρωτόνια, 23 ηλεκτρόνια και 28 νετρόνια.

Αν και είναι στοιχείο της ομάδας V, σθένος βαναδίουδεν είναι πάντα ίσο με 5. Συμβαίνει να είναι 2, 3. 4 και 5 με θετικό πρόσημο. Οι διαφορετικές τιμές σθένους εξηγούνται από διαφορετικούς τρόπους πλήρωσης κελυφών ηλεκτρονίων, στους οποίους έρχονται σε σταθερή κατάσταση.

Είναι γνωστό ότι η θετική τιμή του σθένους καθορίζεται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δωρίζονται από το άτομο ενός χημικού στοιχείου και η αρνητική τιμή καθορίζεται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων που συνδέονται με το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας για να σχηματίσουν τη σταθερότητά του. Ηλεκτρονική φόρμουλα βαναδίου— 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .

Μπορεί εύκολα να δωρίσει δύο ηλεκτρόνια από το 4ο υποεπίπεδο, ενώ η οξειδωτική του κατάσταση οφείλεται σε 2σθενή θετική εκδήλωση. Αλλά ένα άτομο αυτού του στοιχείου είναι σε θέση να δωρίσει 3 επιπλέον ηλεκτρόνια από την τροχιά που προηγείται του εξωτερικού υποεπίπεδου και να δείξει μια μέγιστη κατάσταση οξείδωσης +5.

Τα οξείδια αυτού του στοιχείου με σθένος 2 έως 5 είναι διαφορετικά στη χημική τους εκδήλωση. Τα οξείδια VO και V 2 O 3 είναι βασικά, το VO 2 είναι αμφοτερικό και το V 2 O 5 είναι όξινο.

Το καθαρό μέταλλο διακρίνεται για την ολκιμότητα του και επομένως είναι καλά επεξεργασμένο με σφράγιση, πίεση και κύλιση. Η επεξεργασία με συγκόλληση και κοπή πρέπει να γίνεται σε αδρανές περιβάλλον, καθώς η πλαστικότητα χάνεται όταν θερμαίνεται.

Κατά την επεξεργασία, το μέταλλο πρακτικά δεν υπόκειται σε σκλήρυνση και μπορεί να αντέξει υψηλά φορτία κατά τη διάρκεια της ψυχρής αναγωγής χωρίς ενδιάμεση ανόπτηση. Είναι ανθεκτικό στη διάβρωση και δεν αλλάζει υπό την επίδραση του νερού, συμπεριλαμβανομένου του θαλασσινού νερού, καθώς και των ασθενών διαλυμάτων ορισμένων οξέων, αλάτων και αλκαλίων.

Αποθέσεις και εξόρυξη βαναδίου

Χημικό στοιχείο βαναδίου, αρκετά συνηθισμένο στα χερσαία πετρώματα, αλλά δεν εμφανίζεται στην καθαρή του μορφή, καθώς υπάρχει σε ορυκτά σε διάσπαρτη κατάσταση. Οι συσσωρεύσεις του σε βράχους είναι πολύ σπάνιες. Αυτό είναι ένα σπάνιο μέταλλο. Το μετάλλευμα με περιεκτικότητα 1% καθαρής ουσίας ταξινομείται ως πλούσιο.

Στη βιομηχανία, ακόμη και τα μεταλλεύματα που περιέχουν 0,1% ενός ελλιπούς στοιχείου δεν παραμελούνται. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις, βρίσκεται σε περισσότερα από σαράντα μέταλλα. Σημαντικός για τη βιομηχανία μπορεί να ονομαστεί ροσκοελίτης, που ονομάζεται μαρμαρυγία βαναδίου, που περιέχει έως και 29% V 2 O 5 πεντοξείδιο, καρνοτίτη (ουράνιο μίκα) που περιέχει 20% V 2 O 5 και βαναδινίτη με περιεκτικότητα 19% V 2 Ο 5.

Μεγάλα κοιτάσματα μεταλλευμάτων που περιέχουν μέταλλο βρίσκονται στην Αμερική, τη Νότια Αφρική, τη Ρωσία, τη Φινλανδία και την Αυστραλία. Υπάρχει ένα μεγάλο κοίτασμα στα βουνά του Περού, όπου αντιπροσωπεύεται από τον πατρονίτη V 2 S 5 που περιέχει θείο. Όταν ψήνεται, σχηματίζεται ένα συμπύκνωμα που περιέχει έως και 30% V 2 O 5.

Το ορυκτό βρέθηκε στο Κιργιστάν και το Καζακστάν. Το περίφημο πεδίο Kyzylorda είναι ένα από τα μεγαλύτερα. Στη Ρωσία, εξορύσσεται κυρίως στην επικράτεια του Κρασνοντάρ (κοίτασμα Κερτς) και στα Ουράλια (κοίτασμα τιτανομαγνητιτών Γκουσεβόγκορσκ).

Η τεχνολογία εξαγωγής μετάλλων εξαρτάται από τις απαιτήσεις για την καθαρότητά του και την περιοχή χρήσης του. Οι κύριες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία παραγωγής του είναι ιωδιούχο, ασβεστοθερμικό, αλουμινόθερμο, άνθρακα θερμικό σε κενό, χλωριούχο.

Η τεχνολογία της μεθόδου του ιωδίου βασίζεται στη θερμική διάσταση του ιωδίου. Είναι σύνηθες να λαμβάνεται ένα μέταλλο με την αναγωγή του V 2 O 5 με τη θερμική μέθοδο χρησιμοποιώντας ασβέστιο ή αλουμίνιο.

Σε αυτή την περίπτωση, η αντίδραση λαμβάνει χώρα σύμφωνα με τον τύπο: V 2 O 5 + 5Ca \u003d 2V + 5CaC + 1460 kJ με την απελευθέρωση θερμότητας, η οποία είναι επαρκής για να λιώσει το προκύπτον V, το οποίο του επιτρέπει να στραγγίσει και να συλλεχθεί σε στερεό μορφή. Η καθαρότητα του μετάλλου που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο φτάνει το 99,5%.

Η σύγχρονη μέθοδος εκχύλισης V είναι η αναγωγή των οξειδίων υπό συνθήκες κενού με άνθρακα σε θερμοκρασίες από 1250 ° C έως 1700 ° C. Η μέθοδος εκχύλισης με χλωρίδιο συνίσταται στην αναγωγή του VCl 3 με υγρό μαγνήσιο.

Εφαρμογή βαναδίου

Μία από τις κύριες εφαρμογές του μετάλλου που βρέθηκε ως πρόσθετο κράματος - το φερροβανάδιο για τη βελτίωση της ποιότητας των χάλυβα. Η προσθήκη βαναδίου αυξάνει τις παραμέτρους αντοχής των χάλυβα, καθώς και την σκληρότητα, την αντοχή στη φθορά και άλλα χαρακτηριστικά.

Σε αυτή την περίπτωση, το πρόσθετο εκτελεί τη λειτουργία τόσο ενός αποοξειδωτικού όσο και ενός συστατικού που σχηματίζει καρβίδιο. Τα καρβίδια κατανέμονται ομοιόμορφα στο κράμα, εμποδίζοντας τη δομική ανάπτυξη των κόκκων χάλυβα όταν θερμαίνονται. Ο χυτοσίδηρος με κράμα βαναδίου βελτιώνει επίσης τις ιδιότητές του.

Χρησιμοποιείται βανάδιογια τη βελτίωση των κραμάτων με βάση το τιτάνιο. Υπάρχουν τιτάνιο, το οποίο περιέχει έως και 13% αυτού του πρόσθετου κράματος. Το βανάδιο υπάρχει επίσης σε κράματα νιοβίου, τανταλίου και χρωμίου που χρησιμοποιούνται στην αεροπορική βιομηχανία, καθώς και σε αλουμίνιο, τιτάνιο και άλλα υλικά στην αεροπορία και την πυραυλική βιομηχανία.

Η μοναδικότητα του στοιχείου καθιστά δυνατή τη χρήση του στην πυρηνική βιομηχανία για την παραγωγή σωλήνων καναλιών για ράβδους καυσίμου για πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, καθώς, όπως το ζιρκόνιο, έχει την ιδιότητα της μικρής εγκάρσιας δέσμευσης θερμικών νετρονίων, η οποία είναι σημαντική για πυρηνικές αντιδράσεις. Στην τεχνολογία ατομικού υδρογόνου, το χλωριούχο βανάδιο χρησιμοποιείται για θερμοχημική αλληλεπίδραση με το νερό.

Το βανάδιο χρησιμοποιείται στη χημική και γεωργική βιομηχανία, την ιατρική, την παραγωγή γυαλιού, την κλωστοϋφαντουργία, την παραγωγή χρωμάτων και βερνικιών και την κατασκευή μπαταριών. Κράμα χειρός και εργαλείων που χρησιμοποιούνται ευρέως χρώμιο βανάδιο,διακρίνονται για την αντοχή τους.

Ένας από τους πιο πρόσφατους τομείς είναι τα ηλεκτρονικά. Ιδιαίτερα ενδιαφέρον και πολλά υποσχόμενο είναι το υλικό που βασίζεται σε διοξείδια. τιτάνιο και βανάδιο. Συνδεδεμένα με έναν συγκεκριμένο τρόπο, δημιουργούν ένα σύστημα που έχει την ικανότητα να αυξάνει σημαντικά τη μνήμη και την ταχύτητα των υπολογιστών και άλλων ηλεκτρονικών συσκευών.

Τιμή βαναδίου

ως έτοιμη πρώτη ύλη απελευθερώνεται βανάδιομε τη μορφή ράβδων, κύκλων, καθώς και οξειδίων. Στην ποικιλία πολλών επιχειρήσεων που ασχολούνται με την παραγωγή αυτού του πυρίμαχου μετάλλου, παρουσιάζονται κράματα διαφόρων ποιοτήτων. Η τιμή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον σκοπό, την καθαρότητα του μετάλλου, τη μέθοδο παραγωγής, καθώς και τον τύπο του προϊόντος.

Για παράδειγμα, η επιχείρηση NPK "Ειδική Μεταλλουργία" του Ekaterinburg πουλά πλινθώματα σε τιμή 7 χιλιάδες ανά κιλό - σε τιμή 440 έως 500 χιλιάδες ανά τόνο, πλινθώματα της μάρκας VNM-1 στην τιμή των 500 χιλιάδων ανά τόνο. Η τιμή μπορεί επίσης να αλλάξει ανάλογα με τις συνθήκες της αγοράς και τη ζήτηση για προϊόντα.

Βανάδιο

ΒΑΝΑΔΙΟ-ΕΓΩ; Μ.[λατ. Vanadium from Nord.] Ένα χημικό στοιχείο (V), ένα ανοιχτό γκρι σκληρό μέταλλο που χρησιμοποιείται για την κατασκευή πολύτιμων ποιοτήτων χάλυβα. ● Πήρε το όνομά του από τη σκανδιναβική θεά της ομορφιάς Βανάντις λόγω του όμορφου χρώματος των αλάτων της.

◁ Βανάδιο, ου, ου. V-ο μεταλλεύματα. V-ο χάλυβας.

βανάδιο

(λατ. Βανάδιο), χημικό στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος. Το όνομα προέρχεται από την παλαιοσκανδιναβική θεά της ομορφιάς Vanadis. Σκληρό μέταλλο γκρι-ατσάλι. Πυκνότητα 6,11 g / cm 3, t pl 1920°C. Ανθεκτικό στο νερό και στα πολλά οξέα. Διασκορπισμένο στο φλοιό της γης, συχνά συνοδεύεται από σίδηρο (τα μεταλλεύματα σιδήρου αποτελούν σημαντική βιομηχανική πηγή βαναδίου). Συστατικό κράματος δομικών χάλυβων και κραμάτων που χρησιμοποιούνται στην αεροπορία και τη διαστημική τεχνολογία, τη ναυπηγική ναυπηγική βιομηχανία, ένα συστατικό υπεραγώγιμων κραμάτων. Οι ενώσεις βαναδίου χρησιμοποιούνται στις βιομηχανίες κλωστοϋφαντουργίας, χρωμάτων και βερνικιών και γυαλιού.

ΒΑΝΑΔΙΟ

ΒΑΝΑΔΙΟ (λατ. Βανάδιο), V (διαβάζουμε «βανάδιο»), χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 23, ατομική μάζα 50,9415. Το φυσικό βανάδιο είναι ένα μείγμα δύο νουκλεϊδίων (εκ.ΝΟΥΚΛΕΙΔΙΟ): σταθερό 51 V (99,76% κατά μάζα) και ασθενώς ραδιενεργό 52 V (χρόνος ημιζωής πάνω από 3,9 10 17 χρόνια). Διαμόρφωση δύο εξωτερικών στοιβάδων ηλεκτρονίων 3 μικρό 2 Π 6 ρε 3 4μικρό 2 . Στο περιοδικό σύστημα του Mendeleev, βρίσκεται στην τέταρτη περίοδο στην ομάδα VB. Το βανάδιο σχηματίζει ενώσεις σε καταστάσεις οξείδωσης από +2 έως +5 (σθένη από II έως V).
Η ακτίνα του ουδέτερου ατόμου του βαναδίου είναι 0,134 nm, η ακτίνα των ιόντων V 2+ είναι 0,093 nm, το V 3+ είναι 0,078 nm, το V 4+ είναι 0,067-0,086 nm, το V 5+ είναι 0,050-0,06 nm. Οι ενέργειες διαδοχικού ιοντισμού του ατόμου βαναδίου είναι 6,74, 14,65, 29,31, 48,6 και 65,2 eV. Στην κλίμακα Pauling, η ηλεκτραρνητικότητα του βαναδίου είναι 1,63.
Στην ελεύθερη μορφή - ένα γυαλιστερό ασημί-γκρι μέταλλο.
Ιστορικό ανακάλυψης
Το βανάδιο ανακαλύφθηκε το 1801 από τον Μεξικανό ορυκτολόγο A. M. del Río ως πρόσμικτο σε μετάλλευμα μολύβδου από ένα ορυχείο στο Zimapan. Ο Del Rio ονόμασε το νέο στοιχείο erythronium (από το ελληνικό erythros, κόκκινο) λόγω του κόκκινου χρώματος των ενώσεων του. Ωστόσο, αργότερα αποφάσισε ότι δεν ανακάλυψε ένα νέο στοιχείο, αλλά μια ποικιλία χρωμίου, που ανακαλύφθηκε τέσσερα χρόνια νωρίτερα και ακόμη σχεδόν ανεξερεύνητη. Το 1830, ο Γερμανός χημικός F. Wehler ασχολήθηκε με το μεξικάνικο ορυκτό. (εκ. Wehler Friedrich)Ωστόσο, έχοντας δηλητηριαστεί από υδροφθόριο, σταμάτησε την έρευνα για αρκετούς μήνες. Την ίδια χρονιά ο Σουηδός χημικός N. Sefstrom (εκ. SEFSTREM Nils Gabriel)επέστησε την προσοχή στην παρουσία ακαθαρσιών στο σιδηρομετάλλευμα, στο οποίο, μαζί με τα γνωστά στοιχεία, αποδείχθηκε ότι ήταν και κάποια νέα ουσία. Ως αποτέλεσμα ανάλυσης στο εργαστήριο του J. Berzelius (εκ.ΜΠΕΡΖΕΛΙΟΥΣ Γενς Τζέικομπ)έχει αποδειχθεί ότι ανακαλύφθηκε ένα νέο στοιχείο. Αυτό το στοιχείο σχηματίζει ενώσεις με όμορφο χρωματισμό, εξ ου και το όνομα του στοιχείου που σχετίζεται με το όνομα της Σκανδιναβικής θεάς της ομορφιάς Βανάδη. Το 1831, ο Wöhler απέδειξε την ταυτότητα του ερυθρονίου και του βαναδίου, αλλά το στοιχείο διατήρησε το όνομα που του έδωσαν οι Sefstrom και Berzelius.
Όντας στη φύση
Στη φύση, το βανάδιο δεν εμφανίζεται σε ελεύθερη μορφή, ανήκει σε ιχνοστοιχεία. (εκ.ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΑ). Η περιεκτικότητα σε βανάδιο στον φλοιό της γης είναι 1,6 10 -2% κατά βάρος, στο νερό των ωκεανών 3,10 -7%. Τα πιο σημαντικά ορυκτά είναι ο πατρονίτης V(S 2) 2 , ο βαναδινίτης Pb 5 (VO 4) 3 Cl και μερικά άλλα. Η κύρια πηγή βαναδίου είναι τα μεταλλεύματα σιδήρου που περιέχουν βανάδιο ως πρόσμειξη.
Παραλαβή
Στη βιομηχανία, όταν το βανάδιο λαμβάνεται από σιδηρομεταλλεύματα με το πρόσμικτό του, παρασκευάζεται αρχικά ένα συμπύκνωμα, στο οποίο η περιεκτικότητα σε βανάδιο φτάνει το 8-16%. Περαιτέρω, με οξειδωτική επεξεργασία, το βανάδιο μεταφέρεται στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης +5 και το εύκολα υδατοδιαλυτό βαναδικό νάτριο NaVO 3 διαχωρίζεται. Όταν το διάλυμα οξινίζεται με θειικό οξύ, σχηματίζεται ένα ίζημα, το οποίο μετά την ξήρανση περιέχει περισσότερο από 90% βανάδιο.
Το πρωτογενές συμπύκνωμα ανάγεται σε υψικάμινους και λαμβάνεται ένα συμπύκνωμα βαναδίου, το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την τήξη ενός κράματος βαναδίου και σιδήρου - το λεγόμενο φερροβανάδιο (περιέχει από 35 έως 70% βανάδιο). Το μέταλλο βαναδίου μπορεί να παρασκευαστεί με αναγωγή του χλωριούχου βαναδίου με υδρογόνο, ασβέστιο-θερμική αναγωγή οξειδίων βαναδίου (V 2 O 5 ή V 2 O 3 ), θερμική διάσταση του VI 2 και άλλες μεθόδους.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ
Το βανάδιο είναι παρόμοιο στην εμφάνιση με τον χάλυβα, είναι αρκετά σκληρό, αλλά ταυτόχρονα όλκιμο μέταλλο. Σημείο τήξης 1920 ° C, σημείο βρασμού περίπου 3400 ° C, πυκνότητα 6,11 g / cm 3. Το κρυσταλλικό πλέγμα είναι κυβικό σώμα-κεντρικό, παράμετρος a=0,3024 nm.
Χημικά, το βανάδιο είναι αρκετά αδρανές. Είναι ανθεκτικό στο θαλασσινό νερό, σε αραιά διαλύματα υδροχλωρικού, νιτρικού και θειικού οξέος, στα αλκάλια. Το βανάδιο σχηματίζει πολλά οξείδια με το οξυγόνο: VO, V 2 O 3 , V 3 O 5 , VO 2 , V 2 O 5 . Το πορτοκαλί V 2 O 5 είναι ένα όξινο οξείδιο, το σκούρο μπλε VO 2 είναι αμφοτερικό, τα υπόλοιπα οξείδια του βαναδίου είναι βασικά. Με τα αλογόνα, το βανάδιο σχηματίζει αλογονίδια των συνθέσεων VX 2 (X = F, Cl, Br, I), VX 3, VX 4 (X = F, Cl, Br), VF 5 και αρκετά οξοαλογονίδια (VOCl, VOCl 2, VOF 3 , κλπ.).
Οι ενώσεις βαναδίου σε καταστάσεις οξείδωσης +2 και +3 είναι ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες, σε καταστάσεις οξείδωσης +5 παρουσιάζουν τις ιδιότητες οξειδωτικών παραγόντων. Γνωστό πυρίμαχο καρβίδιο του βαναδίου VC (t pl = 2800 °C), νιτρίδιο βαναδίου VN, θειούχο βανάδιο V 2 S 5, πυριτικό βανάδιο V 3 Si και άλλες ενώσεις βαναδίου.
Όταν το V 2 O 5 αλληλεπιδρά με βασικά οξείδια, σχηματίζονται βαναδικά (εκ.ΒΑΝΑΔΑΤΕΣ)- άλατα βαναδικού οξέος πιθανής σύνθεσης H 2 .
Εφαρμογή
Το βανάδιο χρησιμοποιείται κυρίως ως πρόσθετο κράματος στην παραγωγή ανθεκτικών στη φθορά, ανθεκτικών στη θερμότητα και ανθεκτικών στη διάβρωση κραμάτων (ειδικά ειδικών χάλυβων), ως συστατικό στην παραγωγή μαγνητών. Το οξείδιο του βαναδίου V 2 O 5 χρησιμεύει ως αποτελεσματικός καταλύτης, για παράδειγμα, στην οξείδωση του διοξειδίου του θείου SO 2 σε αέριο θείου SO 3 στην παραγωγή θειικού οξέος. Οι ενώσεις βαναδίου βρίσκουν μια ποικιλία εφαρμογών σε διάφορες βιομηχανίες (υφαντουργία, γυαλί, βαφή και βερνίκι κ.λπ.).
Βιολογικός ρόλος
Το βανάδιο υπάρχει συνεχώς στους ιστούς όλων των οργανισμών σε ίχνη. Στα φυτά, η περιεκτικότητά του (0,1-0,2%) είναι σημαντικά υψηλότερη από ότι στα ζώα (1 10 -5 -1 10 -4 %). Μερικοί θαλάσσιοι οργανισμοί - βρυόζωα, μαλάκια και, ειδικά, ασκίδια - είναι σε θέση να συγκεντρώνουν βανάδιο σε σημαντικές ποσότητες (στα ασκίδια, το βανάδιο βρίσκεται στο πλάσμα του αίματος ή σε ειδικά κύτταρα - βαναδοκύτταρα). Προφανώς, το βανάδιο εμπλέκεται σε ορισμένες οξειδωτικές διεργασίες στους ιστούς. Ο ανθρώπινος μυϊκός ιστός περιέχει 2 10 - 6% βανάδιο, ο οστικός ιστός - 0,35 10 - 6%, στο αίμα - λιγότερο από 2 10 - 4% mg / l. Συνολικά, το σώμα ενός μέσου ανθρώπου (σωματικό βάρος 70 κιλά) περιέχει 0,11 mg βαναδίου. Το βανάδιο και οι ενώσεις του είναι τοξικά. Η τοξική δόση για τον άνθρωπο είναι 0,25 mg, η θανατηφόρα δόση είναι 2-4 mg. Για V 2 O 5 MPC στον αέρα είναι 0,1-0,5 mg / m 3.

εγκυκλοπαιδικό λεξικό. 2009 .

Συνώνυμα:

Δείτε τι είναι το "βανάδιο" σε άλλα λεξικά:

- (λατ. βανάδιο). Εύθραυστο μέταλλο, λευκό, που ανακαλύφθηκε το 1830 και πήρε το όνομά του από τη Σκανδιναβική θεότητα Βανάδιο. Λεξικό ξένων λέξεων που περιλαμβάνονται στη ρωσική γλώσσα. Chudinov A.N., 1910. VANADIUM λατ. βανάδιο, με το όνομα Βαναδία, ... ... Λεξικό ξένων λέξεων της ρωσικής γλώσσας

- (χημική τιμή V, ατομικό βάρος 51) χημικό στοιχείο παρόμοιο με ενώσεις με φώσφορο και άζωτο. Οι συνδέσεις του V. συναντώνται αρκετά συχνά, αν και σε αμελητέα μικρές ποσότητες, σε μεταλλεύματα σιδήρου και σε μερικούς άργιλους. στην επεξεργασία βαναδικών σιδηρομεταλλευμάτων, V. μέρος ... ... Εγκυκλοπαίδεια Brockhaus και Efron

Λεξικό Vanad ρωσικών συνωνύμων. βανάδιο ν., αριθμός συνωνύμων: 2 βανάδιο (1) στοιχείο ... Συνώνυμο λεξικό

ΒΑΝΑΔΙΟ- ΒΑΝΑΔΙΟ, χημ. σημάδι V, στο. σε. 51,0, σκληρό, ελαστικό μέταλλο χρώματος χάλυβα, σημείο τήξης 1715°, sp. βάρος 5,688. Οι συνδέσεις του V. είναι ευρέως διαδεδομένες στη φύση. Αυτές οι ενώσεις είναι δηλητήρια, όχι κατώτερα σε ισχύ από εκείνα του αρσενικού. έχουν…… Μεγάλη Ιατρική Εγκυκλοπαίδεια

- (Βανάδιο), V, χημικό στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος, ατομικός αριθμός 23, ατομική μάζα 50,9415. μέταλλο, mp 1920shC. Χρησιμοποιείται για κράμα χάλυβα και χυτοσιδήρου, ως συστατικό ανθεκτικών στη θερμότητα, σκληρών και ανθεκτικών στη διάβρωση κραμάτων, ως ... Σύγχρονη Εγκυκλοπαίδεια

- (λατ. Βανάδιο) V, χημικό στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος, ατομικός αριθμός 23, ατομική μάζα 50,9415. Το όνομα προέρχεται από την παλαιοσκανδιναβική θεά της ομορφιάς Vanadis. Γκρι ατσάλι σκληρό μέταλλο. Πυκνότητα 6,11 g/cm³, mp 1920 .C.…… Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

- (σύμβολο V), ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ, ανακαλύφθηκε το 1801. Ασημί λευκό, ελατό, παχύρρευστο μέταλλο. Βρίσκεται σε μεταλλεύματα σιδήρου, μολύβδου και ουρανίου, καθώς και σε άνθρακα και πετρέλαιο. Χρησιμοποιείται σε κράματα χάλυβα για αύξηση της αντοχής και της αντοχής στη θερμότητα. Επιστημονικό και τεχνικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό Φυσική Εγκυκλοπαίδεια

βανάδιο- V Στοιχείο της V ομάδας Περιοδική. συστήματα? στο. n. 23, στις. μ. 50.942; ατσάλι γκρι μέταλλο. Το Natural V αποτελείται από δύο ισότοπα: 51V (99,75%) και 50V (0,25%). Το V ανακαλύφθηκε το 1801 από τον Μεξ. ορυκτολόγος A. M. del Rio. Στο χορό. κλίμακα V…… Εγχειρίδιο Τεχνικού Μεταφραστή