วาเนเดียม (องค์ประกอบทางเคมี): ประวัติของชื่อ, โครงสร้างอะตอม, ความจุ วาเนเดียม - ลักษณะขององค์ประกอบทางเคมีที่มีรูปถ่าย บทบาททางชีวภาพในร่างกายมนุษย์ รายชื่อแหล่งที่มาที่มีอยู่
คำนิยาม
วาเนเดียมเป็นองค์ประกอบที่ยี่สิบสามของตารางธาตุ การกำหนด - V จากภาษาละติน "วานาเดียม" ตั้งอยู่ในช่วงที่สี่ กลุ่ม VB หมายถึงโลหะ ประจุนิวเคลียร์คือ 23
สารประกอบวาเนเดียมมีการกระจายอย่างกว้างขวางในธรรมชาติ แต่มีการกระจายตัวอย่างมากและไม่ก่อให้เกิดการสะสมอย่างมีนัยสำคัญ ปริมาณวาเนเดียมทั้งหมดในเปลือกโลกอยู่ที่ประมาณ 0.0015% (มวล)
วานาเดียมบริสุทธิ์เป็นโลหะสีเงิน (รูปที่ 1) โลหะอ่อนที่มีความหนาแน่น 5.96 g / cm 3 หลอมที่อุณหภูมิ 1900 o C คุณสมบัติทางกลของวาเนเดียมจะลดลงอย่างรวดเร็วหากมีออกซิเจนไนโตรเจนเจือปน ไฮโดรเจน.
ข้าว. 1. วาเนเดียม. รูปร่าง.
น้ำหนักอะตอมและโมเลกุลของวาเนเดียม
มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของสาร (M r) เป็นตัวเลขที่แสดงจำนวนครั้งที่มวลของโมเลกุลที่กำหนดนั้นมากกว่า 1/12 ของมวลอะตอมของคาร์บอน และมวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุ (Ar r) คือจำนวนมวลเฉลี่ยของอะตอมของธาตุเคมีที่มากกว่า 1/12 ของมวลอะตอมของคาร์บอน
เนื่องจากในสถานะอิสระแคลเซียมมีอยู่ในรูปของโมเลกุล monatomic V ค่าของมวลอะตอมและโมเลกุลจึงเท่ากัน มีค่าเท่ากับ 50.9962
ไอโซโทปของวาเนเดียม
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าในธรรมชาติวาเนเดียมสามารถอยู่ในรูปแบบของไอโซโทปเสถียรเพียงชนิดเดียว 51 V จำนวนมวลคือ 51 นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอน 23 ตัวและนิวตรอน 28 ตัว
มีไอโซโทปวานาเดียมประดิษฐ์ที่มีเลขมวลตั้งแต่ 40 ถึง 65 ซึ่งมีเสถียรภาพมากที่สุดคือ 50 V โดยมีครึ่งชีวิต 1.5 × 10 17 ปี รวมทั้งไอโซโทปนิวเคลียร์ห้าไอโซโทป
วาเนเดียมไอออน
ที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมวาเนเดียม มีอิเล็กตรอน 5 ตัวที่เป็นเวเลนซ์:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 .
อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมี วาเนเดียมจะปล่อยเวเลนซ์อิเล็กตรอนออกไป กล่าวคือ เป็นผู้บริจาคและกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก:
V o -2e → V 2+;
V o -3e → V 3+;
V o -4e → V 4+;
V o -5e → V 5+
โมเลกุลและอะตอมของวาเนเดียม
ในสถานะอิสระ วาเนเดียมมีอยู่ในรูปของโมเลกุล monatomic V. ต่อไปนี้คือคุณสมบัติบางอย่างที่กำหนดลักษณะของอะตอมและโมเลกุลของวาเนเดียม:
โลหะผสมวาเนเดียม
วาเนเดียมส่วนใหญ่จะใช้เป็นสารเติมแต่งให้กับเหล็ก เหล็กกล้าที่มีวาเนเดียมเพียง 0.1 - 0.3% มีความแข็งแรงสูง ยืดหยุ่นและไม่ไวต่อแรงกระแทกและแรงกระแทก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่ง เช่น สำหรับเพลารถยนต์ที่ต้องรับแรงกระแทกตลอดเวลา ตามกฎแล้ว วาเนเดียมจะถูกนำมาใช้ในเหล็กร่วมกับองค์ประกอบการผสมอื่นๆ: โครเมียม นิกเกิล ทังสเตน โมลิบดีนัม
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง 1
คำนิยาม
ในรูปของสารธรรมดา วานาเดียมโลหะทนไฟสีเทาพร้อมตาข่ายทรงลูกบาศก์ตรงกลางตัวรถ ตั้งอยู่ในคาบที่สี่ของกลุ่ม V ของกลุ่มย่อยรอง (B) ของตารางธาตุ
ความหนาแน่น - 6.11 g / cm 3 จุดหลอมเหลวและจุดเดือดอยู่ที่ 1920 o C และ 3400 o C ตามลำดับ คุณสมบัติทางเคมีกายภาพของวาเนเดียมขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของโลหะอย่างมาก ดังนั้น โลหะบริสุทธิ์จึงอ่อนตัวได้ ในขณะที่สิ่งเจือปนอยู่ในนั้นจะทำให้ความเหนียวของโลหะลดลงอย่างมากและเพิ่มความแข็ง ภายใต้สภาวะปกติ จะเป็นโลหะที่ทนต่อสารเคมี
วาเนเดียมวาเนเดียมในสารประกอบ
วาเนเดียมอยู่ในช่วงที่สี่ในกลุ่ม VB ของตารางธาตุ D.I. เมนเดเลเยฟ. หมายเลขซีเรียลคือ 23 นิวเคลียสของอะตอมวาเนเดียมประกอบด้วย 23 โปรตอนและ 27 นิวตรอน (เลขมวลคือ 50) อะตอมวาเนเดียมมีพลังงานสี่ระดับซึ่งมีอิเล็กตรอน 23 ตัว (รูปที่ 1)
ข้าว. 1. โครงสร้างของอะตอมวาเนเดียม
สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมวาเนเดียมในสถานะพื้นดินมีดังนี้:
1ส 2 2ส 2 2พี 6 3ส 2 3พี 6 3d 3 4ส 2 .
และแผนภาพพลังงาน (สร้างขึ้นสำหรับอิเล็กตรอนระดับพลังงานภายนอกเท่านั้นซึ่งเรียกว่าวาเลนซ์):
การปรากฏตัวของอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่สามตัวบ่งชี้ว่าวาเนเดียมในสารประกอบสามารถแสดงวาเลนซ์ III (V III 2 O 3 , V III F 3 , V III Cl 3)
อะตอมวาเนเดียมสามารถเข้าสู่สภาวะตื่นเต้นได้: อิเล็กตรอนของระดับย่อย 4s นั้นไม่มีการจับคู่และหนึ่งในนั้นอยู่ในวงโคจรว่างของระดับย่อย 3 มิติ:
การมีอยู่ของอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่ 5 ตัวบ่งชี้ว่าวาเนเดียมยังแสดงวาเลนซี V ในสารประกอบ (V V 2 O 5 , V V F 5)
เป็นที่ทราบกันว่าวาเนเดียมมีความจุ II(V II O) และ IV (V IV O 2 , V IV Cl 4)
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง 1
← วาเนเดียม → โครเมียม
↓
Nb
(มวลโมล)
(อิเล็กตรอนตัวแรก)
เน้นร่างกาย
เรื่องราว
คุณสมบัติทางเคมี
ในทางเคมีวาเนเดียมค่อนข้างเฉื่อย ทนต่อน้ำทะเลสารละลายเจือจางของกรดไฮโดรคลอริกไนตริกและซัลฟิวริกด่าง
ด้วยออกซิเจน วาเนเดียมจะเกิดออกไซด์หลายชนิด: VO, V 2 O 3, VO 2, V 2 O 5 สีส้ม V 2 O 5 เป็นกรดออกไซด์ สีน้ำเงินเข้ม VO 2 เป็นแอมโฟเทอริก ส่วนที่เหลือของวาเนเดียมออกไซด์เป็นเบส
วาเนเดียมออกไซด์ต่อไปนี้เป็นที่รู้จัก:
| ชื่อ | สูตร | ความหนาแน่น | อุณหภูมิหลอมเหลว | อุณหภูมิเดือด | สี |
|---|---|---|---|---|---|
| วาเนเดียม(II) ออกไซด์ | โว | 5.76 ก./ซม.³ | ~1830 °C | 3100 องศาเซลเซียส | สีดำ |
| วาเนเดียม(III) ออกไซด์ | วี 2 โอ 3 | 4.87 ก./ซม.³ | 1967°C | 3000 องศาเซลเซียส | สีดำ |
| วาเนเดียม(IV) ออกไซด์ | VO2 | 4.65 ก./ซม.³ | 1542°C | 2700 องศาเซลเซียส | น้ำเงิน |
| วาเนเดียม(V) ออกไซด์ | วี 2 โอ 5 | 3.357 ก./ซม.³ | 670°C | 2030 องศาเซลเซียส | เหลืองแดง |
วาเนเดียมเฮไลด์ถูกไฮโดรไลซ์ ด้วยฮาโลเจน วานาเดียมจะสร้างเฮไลด์ที่ค่อนข้างระเหยง่ายขององค์ประกอบ VX 2 (X = , , , ), VX 3 , VX 4 (X = , , ), VF 5 และออกโซฮาไลด์หลายชนิด (VOCl, VOCl 2 , VOF 3 เป็นต้น) .
สารประกอบวาเนเดียมในสถานะออกซิเดชัน +2 และ +3 เป็นตัวรีดิวซ์อย่างแรง ในสถานะออกซิเดชัน +5 แสดงคุณสมบัติของตัวออกซิไดซ์ รู้จักวาเนเดียมคาร์ไบด์ VC (t pl =2800 °C), วานาเดียมไนไตรด์ VN, วานาเดียมซัลไฟด์ V 2 S 5 , วานาเดียมซิลิไซด์ V 3 Si และสารประกอบวาเนเดียมอื่นๆ
เมื่อ V 2 O 5 ทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐาน vanadates- เกลือของกรดวานาดิกขององค์ประกอบที่น่าจะเป็น HVO 3 .
แอปพลิเคชัน
80 % [ ] ของวาเนเดียมที่ผลิตทั้งหมดนั้นใช้ในโลหะผสม ส่วนใหญ่ใช้สำหรับสแตนเลสและเหล็กกล้าเครื่องมือ
พลังงานอะตอมไฮโดรเจนวานาเดียมคลอไรด์ใช้ในการสลายตัวทางความร้อนทางเคมีของน้ำในพลังงานนิวเคลียร์ไฮโดรเจน (วัฏจักรวานาเดียมคลอไรด์ "เจเนอรัลมอเตอร์" สหรัฐอเมริกา) ในทางโลหะวิทยา วาเนเดียมเขียนแทนด้วยตัวอักษร F.
ในการผลิตกรดกำมะถัน โลหะวิทยา
ใช้ (โดยเฉพาะอย่างมีประสิทธิภาพร่วมกับโมลิบดีนัมและนิกเกิล) เป็นสารเติมแต่งในการเจือปนในการผลิตเหล็ก ในการผลิตไบเมทัล
อุตสาหกรรมยานยนต์วาเนเดียมใช้ในชิ้นส่วนที่ต้องการความแข็งแรงสูงมาก เช่น ลูกสูบของเครื่องยนต์รถยนต์ Henry Ford นักอุตสาหกรรมชาวอเมริกันกล่าวถึงบทบาทสำคัญของวาเนเดียมในอุตสาหกรรมยานยนต์ "ถ้าไม่มีวาเนเดียม ก็คงไม่มีรถ" - ฟอร์ดกล่าว
อิเล็กทรอนิกส์วัสดุที่ใช้วาเนเดียมและไททาเนียมไดออกไซด์ใช้ในการสร้างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ
การผลิตน้ำมันเหล็กกล้าวาเนเดียมใช้ในการสร้างแท่นเจาะใต้น้ำสำหรับเจาะบ่อน้ำมัน
สินค้าที่ระลึก
การผลิต
บทบาทและผลกระทบทางชีวภาพ
วาเนเดียมและสารประกอบทั้งหมด พิษ. สารประกอบเพนทาวาเลนต์วานาเดียมเป็นพิษมากที่สุด ออกไซด์ (V) ของมันเป็นพิษอย่างยิ่ง (เป็นพิษเมื่อกลืนกินและสูดดม ส่งผลกระทบต่อระบบทางเดินหายใจ) ปริมาณวานาเดียม (V) ออกไซด์ที่อันตรายถึงตายสำหรับหนูที่รับประทานคือ 10 มก./กก.
วาเนเดียมและสารประกอบของมันเป็นพิษอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ (สิ่งแวดล้อม)
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าวาเนเดียมสามารถยับยั้งการสังเคราะห์กรดไขมันและยับยั้งการสร้างคอเลสเตอรอลได้ วาเนเดียมยับยั้งระบบเอ็นไซม์หลายชนิด[ ] ยับยั้งการสังเคราะห์ฟอสโฟรีเลชั่นและการสังเคราะห์ ATP ลดระดับโคเอ็นไซม์ A และกระตุ้นการทำงานของโมโนเอมีนออกซิเดสและฟอสโฟรีเลชั่นออกซิเดชัน เป็นที่ทราบกันดีว่าในโรคจิตเภทเนื้อหาของวาเนเดียมในเลือดเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ [ ] .
การบริโภควาเนเดียมที่มากเกินไปในร่างกายมักเกี่ยวข้องกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและการผลิต ภายใต้การได้รับวานาเดียมในปริมาณที่เป็นพิษอย่างเฉียบพลัน คนงานจะพบกับปฏิกิริยาการอักเสบเฉพาะที่ของผิวหนังและเยื่อเมือกของดวงตา ทางเดินหายใจส่วนบน การสะสมของเมือกในหลอดลมและถุงลม นอกจากนี้ยังมีอาการแพ้อย่างเป็นระบบเช่นโรคหอบหืดและกลาก เช่นเดียวกับเม็ดเลือดขาวและโรคโลหิตจางซึ่งมาพร้อมกับการละเมิดพารามิเตอร์ทางชีวเคมีหลักของร่างกาย
เมื่อให้วาเนเดียมแก่สัตว์ (ในขนาด 25-50 ไมโครกรัม/กก.) จะสังเกตพบการชะลอการเจริญเติบโต โรคท้องร่วง และอัตราการตายที่เพิ่มขึ้น
โดยรวมแล้วร่างกายของคนทั่วไป (น้ำหนักตัว 70 กก.) มีวาเนเดียม 0.11 มก. ปริมาณที่เป็นพิษสำหรับมนุษย์คือ 0.25 มก. ปริมาณที่ร้ายแรงคือ 2-4 มก.
คำอธิบายและคุณสมบัติของวานาเดียม
วาเนเดียมถูกค้นพบครั้งแรกโดย A.M. เดลริโอในแร่สีน้ำตาลที่มีตะกั่วซึ่งเมื่อถูกความร้อนจะให้สีแดง
แต่ธาตุดังกล่าวก็ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการในเวลาต่อมา เมื่อนักเคมีจากสวีเดน N.G. Sefstrem ค้นพบ ขณะศึกษาแร่เหล็กจากแหล่งแร่ในท้องถิ่น และตั้งชื่อให้มันว่า Vanadium ซึ่งเป็นพยัญชนะชื่อ Vanadis ซึ่งชาวกรีกโบราณสวมใส่ เทพีแห่งความงาม
ลักษณะที่ปรากฏของโลหะคล้ายกับเหล็กที่มีสีเงินเทา แต่นั่นคือจุดสิ้นสุดของความคล้ายคลึงกัน โครงสร้างของวานาเดียม: โครงระแนงที่เน้นลำตัวลูกบาศก์พร้อมพารามิเตอร์ a=3.024A และ z=2 ความหนาแน่น 6.11 g/cm3
มันละลายที่อุณหภูมิ 1920 o C และเริ่มเดือดที่ 3400 o C แต่การให้ความร้อนในที่โล่งจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่า 300 o C จะลดคุณสมบัติของพลาสติกของโลหะและทำให้เปราะในขณะที่เพิ่มความแข็ง โครงสร้างของอะตอมโลหะช่วยให้เข้าใจพฤติกรรมนี้
ธาตุวาเนเดียม,มีเลขอะตอม 23 และมวลอะตอมเท่ากับ 50.942 อยู่ในกลุ่ม V ของช่วงที่สี่ของระบบ D. และนี่หมายความว่า อะตอมวาเนเดียมประกอบด้วย 23 โปรตอน 23 อิเล็กตรอนและ 28 นิวตรอน
แม้ว่าจะเป็นองค์ประกอบของกลุ่ม V วาเนเดียมวาเลนซีไม่เท่ากับ 5 เสมอไป มันเกิดเป็น 2, 3. 4 และ 5 ที่มีเครื่องหมายบวก ค่าวาเลนซีที่ต่างกันอธิบายได้ด้วยวิธีต่างๆ ในการเติมเปลือกอิเล็กตรอนซึ่งอยู่ในสถานะเสถียร
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าค่าวาเลนซีที่เป็นบวกถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีบริจาค และค่าลบจะกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่ติดอยู่กับระดับพลังงานภายนอกเพื่อสร้างความเสถียร สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของวาเนเดียม— 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .
มันสามารถบริจาคอิเล็กตรอน 2 ตัวจากระดับย่อยที่ 4 ได้อย่างง่ายดาย ในขณะที่สถานะออกซิเดชันของมันเกิดจากการแสดงออกในเชิงบวก 2 วาเลนต์ แต่อะตอมของธาตุนี้สามารถบริจาคอิเล็กตรอนอีก 3 ตัวจากวงโคจรก่อนระดับย่อยภายนอก และแสดงสถานะออกซิเดชันสูงสุดที่ +5
ออกไซด์ขององค์ประกอบนี้มีความจุ 2 ถึง 5 แตกต่างกันในลักษณะทางเคมี ออกไซด์ VO และ V 2 O 3 เป็นเบส VO 2 คือแอมโฟเทอริก และ V 2 O 5 เป็นกรด
โลหะบริสุทธิ์มีความโดดเด่นด้วยความเหนียว จึงผ่านการประมวลผลอย่างดีโดยการปั๊ม การกด และการรีด การประมวลผลโดยการเชื่อมและการตัดจะต้องเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมเฉื่อย เนื่องจากความเป็นพลาสติกจะหายไปเมื่อถูกความร้อน
ในระหว่างการแปรรูป โลหะจะไม่ผ่านการชุบแข็งและสามารถรับน้ำหนักได้สูงในระหว่างการลดระดับความเย็นโดยไม่ต้องผ่านการอบอ่อนระดับกลาง ทนต่อการกัดกร่อนและไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของน้ำ รวมถึงน้ำทะเล เช่นเดียวกับสารละลายอ่อนๆ ของกรด เกลือ และด่างบางชนิด
เงินฝากและการสกัดวาเนเดียม
องค์ประกอบทางเคมีวาเนเดียมซึ่งพบได้ทั่วไปในหินบนบก แต่ไม่ได้เกิดขึ้นในรูปแบบที่บริสุทธิ์ โดยมีอยู่ในแร่ธาตุในสภาพที่กระจัดกระจาย การสะสมในหินนั้นหายากมาก นี่เป็นโลหะหายาก แร่ที่มีปริมาณสารบริสุทธิ์ 1% จัดอยู่ในประเภทที่อุดมไปด้วย
ในอุตสาหกรรม แม้แต่แร่ที่มีธาตุขาดธาตุ 0.1% ก็จะไม่ละเลย ในระดับความเข้มข้นต่ำจะพบในแร่ธาตุมากกว่าสี่สิบชนิด สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมสามารถเรียกได้ว่า roscoelite เรียกว่า vanadium mica ซึ่งมีมากถึง 29% V 2 O 5 pentoxide, carnotite (uranium mica) ที่มี 20% V 2 O 5 และ vanadinite ที่มีเนื้อหา 19% V 2 โอ 5.
แหล่งแร่ขนาดใหญ่ที่มีโลหะอยู่ในอเมริกา แอฟริกาใต้ รัสเซีย ฟินแลนด์ และออสเตรเลีย มีเงินฝากจำนวนมากในภูเขาของเปรูซึ่งมีผู้อุปถัมภ์ V 2 S 5 ที่มีกำมะถัน เมื่อถูกไล่ออก สารเข้มข้นจะก่อตัวขึ้นที่ประกอบด้วย V 2 O 5 มากถึง 30%
แร่นี้พบในคีร์กีซสถานและคาซัคสถาน ทุ่ง Kyzylorda ที่มีชื่อเสียงเป็นสนามที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่ง ในรัสเซียมีการขุดส่วนใหญ่ในดินแดนครัสโนดาร์ (เงินฝากเคิร์ช) และในเทือกเขาอูราล
เทคโนโลยีการสกัดโลหะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์และพื้นที่ใช้งาน วิธีการหลักที่ใช้ในเทคโนโลยีการผลิตคือไอโอไดด์, แคลเทอร์มอล, อะลูมิโนเทอร์มิก, ถ่านในสุญญากาศ, คลอไรด์
เทคโนโลยีของวิธีไอโอไดด์ขึ้นอยู่กับการแยกตัวทางความร้อนของไอโอไดด์ เป็นเรื่องปกติที่จะได้รับโลหะโดยการลด V 2 O 5 โดยวิธีทางความร้อนโดยใช้แคลเซียมหรืออลูมิเนียม
ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นตามสูตร: V 2 O 5 + 5Ca \u003d 2V + 5CaC + 1460 kJ โดยปล่อยความร้อนออกมา ซึ่งเพียงพอที่จะละลาย V ที่ได้ ซึ่งช่วยให้ระบายและสะสมในของแข็ง แบบฟอร์ม. ความบริสุทธิ์ของโลหะที่ได้รับด้วยวิธีนี้ถึง 99.5%
วิธีการสกัด V ที่ทันสมัยคือการลดออกไซด์ภายใต้สภาวะสูญญากาศด้วยคาร์บอนที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1250 ° C ถึง 1700 ° C วิธีการสกัดคลอไรด์ประกอบด้วยการลด VCl 3 ด้วยแมกนีเซียมเหลว
การประยุกต์ใช้วานาเดียม
หนึ่งในการใช้งานหลักของโลหะที่พบว่าเป็นสารเติมแต่งอัลลอยด์ - เฟอร์โรวานาเดียมเพื่อปรับปรุงคุณภาพของเหล็ก การเติมวาเนเดียมจะเพิ่มค่าความแข็งแรงของเหล็ก เช่นเดียวกับความเหนียว ความต้านทานการสึกหรอ และคุณลักษณะอื่นๆ
ในกรณีนี้ สารเติมแต่งจะทำหน้าที่ของทั้งตัวขจัดออกซิไดเซอร์และส่วนประกอบที่ก่อตัวเป็นคาร์ไบด์ คาร์ไบด์มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอในโลหะผสม ป้องกันการเจริญเติบโตของโครงสร้างของเม็ดเหล็กเมื่อถูกความร้อน เหล็กหล่อที่ผสมวาเนเดียมยังช่วยปรับปรุงคุณภาพอีกด้วย
ใช้วาเนเดียมเพื่อปรับปรุงโลหะผสมไททาเนียม มีไททาเนียมซึ่งมีสารเจือปนผสมนี้มากถึง 13% วาเนเดียมยังมีอยู่ในโลหะผสมของไนโอเบียม แทนทาลัม และโครเมียมที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบิน เช่นเดียวกับอลูมิเนียม ไททาเนียม และวัสดุอื่นๆ ในการบินและจรวด
เอกลักษณ์ขององค์ประกอบทำให้สามารถใช้ในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ในการผลิตท่อช่องสำหรับแท่งเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพราะเช่นเดียวกับเซอร์โคเนียมมีคุณสมบัติในการจับนิวตรอนความร้อนตามขวางขนาดเล็กซึ่งมีความสำคัญใน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ในเทคโนโลยีอะตอมมิกไฮโดรเจน วาเนเดียมคลอไรด์ใช้สำหรับปฏิกิริยาทางความร้อนเคมีกับน้ำ
วาเนเดียมใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและการเกษตร ยา การผลิตแก้ว อุตสาหกรรมสิ่งทอ การผลิตสีและสารเคลือบเงา และการผลิตแบตเตอรี่ โลหะผสมมือและเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โครเมียมวาเนเดียม,โดดเด่นด้วยความทนทาน
หนึ่งในพื้นที่ล่าสุดคืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สิ่งที่น่าสนใจและน่าสนใจเป็นพิเศษคือวัสดุที่ใช้ไดออกไซด์ ไทเทเนียมและวาเนเดียม. เมื่อเชื่อมต่อด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง พวกเขาสร้างระบบที่สามารถเพิ่มหน่วยความจำและความเร็วของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ได้อย่างมาก
ราคาวาเนเดียม
เป็นวัตถุดิบสำเร็จรูป วานาเดียมถูกปล่อยออกมาในรูปของแท่ง วงกลม และออกไซด์ ในการเลือกสรรของหลายองค์กรที่มีส่วนร่วมในการผลิตโลหะทนไฟนี้ โลหะผสมของเกรดต่างๆ จะถูกนำเสนอ ราคาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ ความบริสุทธิ์ของโลหะ วิธีการผลิต ตลอดจนประเภทของผลิตภัณฑ์
ตัวอย่างเช่น บริษัท Ekaterinburg NPK "โลหะพิเศษ" ขายแท่งในราคา 7,000 ต่อกิโลกรัม - ในราคา 440 ถึง 500,000 ต่อตันแท่งของแบรนด์ VNM-1 ในราคา 500,000 ต่อตัน ราคาอาจเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับสภาวะตลาดและความต้องการสินค้า
วาเนเดียม
วานาเดียม-ฉัน; เมตร[ลาดพร้าว วานาเดียมจากนอร์ด] องค์ประกอบทางเคมี (V) ซึ่งเป็นโลหะแข็งสีเทาอ่อนที่ใช้ทำเหล็กเกรดที่มีค่า ● ได้รับการตั้งชื่อตามเทพธิดาแห่งความงามของนอร์ส Vanadis เนื่องจากสีที่สวยงามของเกลือ
◁ วาเนเดียม, th, th. แร่ที่วี เหล็กตัววี
วานาเดียม(lat. Vanadium) ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม V ของระบบธาตุ ชื่อนี้มาจากเทพธิดาแห่งความงามของชาวนอร์สโบราณวานาดิส เหล็กแข็งสีเทา ความหนาแน่น 6.11 ก. / ซม. 3 t pl 1920 ° C ทนต่อน้ำและกรดหลายชนิด กระจายตัวอยู่ในเปลือกโลกซึ่งมักมีธาตุเหล็ก (แร่เหล็กเป็นแหล่งอุตสาหกรรมที่สำคัญของวาเนเดียม) ส่วนประกอบโลหะผสมของเหล็กโครงสร้างและโลหะผสมที่ใช้ในเทคโนโลยีการบินและอวกาศ การต่อเรือทางทะเล ส่วนประกอบของโลหะผสมตัวนำยิ่งยวด สารประกอบวาเนเดียมใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ สีและเคลือบเงา และอุตสาหกรรมแก้ว
วานาเดียมวานาเดียม (lat. Vanadium), V (อ่านว่า "วานาเดียม") ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 23 มวลอะตอม 50.9415 วาเนเดียมธรรมชาติเป็นส่วนผสมของนิวไคลด์สองตัว (ซม.นิวไคลด์): เสถียร 51 V (99.76% โดยมวล) และกัมมันตภาพรังสีอ่อนๆ 52 V (ครึ่งชีวิตมากกว่า 3.9 10 17 ปี) การกำหนดค่าของชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอก 2 ชั้น 3 ส 2
พี 6
d 3
4ส 2
. ในระบบเป็นระยะของ Mendeleev ตั้งอยู่ในช่วงที่สี่ในกลุ่ม VB วาเนเดียมก่อรูปสารประกอบในสถานะออกซิเดชันตั้งแต่ +2 ถึง +5 (วาเลนซีจาก II ถึง V)
รัศมีของอะตอมที่เป็นกลางของวานาเดียมคือ 0.134 นาโนเมตร, รัศมีของไอออน V 2+ คือ 0.093 นาโนเมตร, V 3+ คือ 0.078 นาโนเมตร, V 4+ คือ 0.067-0.086 นาโนเมตร, V 5+ คือ 0.050-0.068 นาโนเมตร พลังงานของการแตกตัวเป็นไอออนต่อเนื่องของอะตอมวาเนเดียมคือ 6.74, 14.65, 29.31, 48.6 และ 65.2 eV ในระดับ Pauling อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของวาเนเดียมคือ 1.63
ในรูปแบบอิสระ - โลหะสีเงินเทาเงา
ประวัติการค้นพบ
วาเนเดียมถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2344 โดยนักแร่วิทยาชาวเม็กซิกัน เอ. เอ็ม. เดล ริโอ ว่าเป็นส่วนผสมในแร่ตะกั่วจากเหมืองในเมืองซีมาปัน เดล ริโอ ได้ตั้งชื่อธาตุใหม่ว่า erythronium (จากภาษากรีก erythros, สีแดง) เนื่องจากสีแดงของสารประกอบของมัน อย่างไรก็ตาม ภายหลังเขาตัดสินใจว่าเขาไม่ได้ค้นพบธาตุใหม่ แต่เป็นโครเมียมหลายชนิด ซึ่งถูกค้นพบเมื่อสี่ปีก่อนและยังแทบไม่ได้สำรวจเลย ในปี ค.ศ. 1830 นักเคมีชาวเยอรมัน F. Wehler หยิบแร่เม็กซิกันขึ้นมา (ซม.เวเลอร์ ฟรีดริช)อย่างไรก็ตาม เมื่อถูกวางยาพิษจากไฮโดรเจนฟลูออไรด์ เขาจึงหยุดการวิจัยเป็นเวลาหลายเดือน ในปีเดียวกันนั้น นักเคมีชาวสวีเดน N. Sefstrom (ซม.เซฟสเตรม นิลส์ กาเบรียล)ดึงความสนใจไปที่การปรากฏตัวของสิ่งเจือปนในแร่เหล็กซึ่งเมื่อรวมกับองค์ประกอบที่รู้จักแล้วสารใหม่บางชนิดก็กลายเป็น จากผลการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการของ J. Berzelius (ซม.แบร์เซลิอุส เจนส์ เจคอบ)ได้รับการพิสูจน์ว่ามีการค้นพบองค์ประกอบใหม่ องค์ประกอบนี้ประกอบขึ้นด้วยสีสันที่สวยงาม จึงเป็นชื่อขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกับชื่อของเทพธิดาแห่งความงามแห่งสแกนดิเนเวียนามว่าวานาดิส ในปี ค.ศ. 1831 Wöhler ได้พิสูจน์เอกลักษณ์ของอีริธรอนเนียมและวานาเดียม แต่ธาตุนี้ยังคงชื่อที่เซฟสตรอมและเบอร์เซลิอุสตั้งไว้
อยู่ในธรรมชาติ
โดยธรรมชาติแล้ววาเนเดียมไม่ได้เกิดขึ้นในรูปแบบอิสระ แต่เป็นของธาตุ (ซม.ติดตามองค์ประกอบ). ปริมาณวาเนเดียมในเปลือกโลกอยู่ที่ 1.6 10 -2% โดยน้ำหนักในน้ำของมหาสมุทร 3.10 -7% แร่ธาตุที่สำคัญที่สุด ได้แก่ แร่ธาตุเสริม V(S 2) 2 , vanadinite Pb 5 (VO 4) 3 Cl และอื่น ๆ แหล่งที่มาหลักของวาเนเดียมคือแร่เหล็กที่มีวาเนเดียมเป็นสิ่งเจือปน
ใบเสร็จ
ในอุตสาหกรรมเมื่อได้รับวาเนเดียมจากแร่เหล็กที่มีส่วนผสมของมันจะมีการเตรียมสารเข้มข้นขึ้นก่อนซึ่งมีปริมาณวาเนเดียมถึง 8-16% นอกจากนี้ โดยการบำบัดด้วยออกซิเดชัน วานาเดียมจะถูกถ่ายโอนไปยังสถานะออกซิเดชันสูงสุดที่ +5 และแยกโซเดียมวานาเดต NaVO 3 ที่ละลายน้ำได้ง่ายออก เมื่อสารละลายถูกทำให้เป็นกรดด้วยกรดซัลฟิวริก จะเกิดการตกตะกอน ซึ่งหลังจากการทำให้แห้ง จะมีวาเนเดียมมากกว่า 90%
ความเข้มข้นหลักจะลดลงในเตาหลอมเหลว และได้รับวาเนเดียมเข้มข้น ซึ่งใช้ในการถลุงโลหะผสมของวาเนเดียมและเหล็ก - ที่เรียกว่าเฟอร์โรวานาเดียม (ประกอบด้วยวาเนเดียม 35 ถึง 70%) โลหะวาเนเดียมสามารถเตรียมได้โดยการลดวาเนเดียมคลอไรด์ด้วยไฮโดรเจน การลดแคลเซียม-ความร้อนของวานาเดียมออกไซด์ (V 2 O 5 หรือ V 2 O 3) การแยกตัวด้วยความร้อนของ VI 2 และวิธีการอื่นๆ
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
วาเนเดียมมีลักษณะคล้ายกับเหล็กค่อนข้างแข็ง แต่ในขณะเดียวกันก็เป็นโลหะเหนียว จุดหลอมเหลว 1920 ° C จุดเดือดประมาณ 3400 ° C ความหนาแน่น 6.11 g / cm 3 คริสตัลแลตทิซเป็นลูกบาศก์ตรงกลาง พารามิเตอร์ a=0.3024 นาโนเมตร
ในทางเคมีวาเนเดียมค่อนข้างเฉื่อย ทนต่อน้ำทะเลสารละลายเจือจางของกรดไฮโดรคลอริกไนตริกและซัลฟิวริกด่าง วาเนเดียมสร้างออกไซด์หลายชนิดด้วยออกซิเจน: VO, V 2 O 3 , V 3 O 5 , VO 2 , V 2 O 5 . สีส้ม V 2 O 5 เป็นกรดออกไซด์ สีน้ำเงินเข้ม VO 2 เป็นแอมโฟเทอริก ส่วนที่เหลือของวาเนเดียมออกไซด์เป็นเบส ด้วยฮาโลเจน วาเนเดียมจะสร้างเฮไลด์ขององค์ประกอบ VX 2 (X = F, Cl, Br, I), VX 3, VX 4 (X = F, Cl, Br), VF 5 และออกโซฮาไลด์หลายชนิด (VOCl, VOCl 2, VOF 3 , ฯลฯ. )
สารประกอบวาเนเดียมในสถานะออกซิเดชัน +2 และ +3 เป็นตัวรีดิวซ์อย่างแรง ในสถานะออกซิเดชัน +5 แสดงคุณสมบัติของตัวออกซิไดซ์ รู้จักวาเนเดียมคาร์ไบด์ VC (t pl =2800 °C), วานาเดียมไนไตรด์ VN, วานาเดียมซัลไฟด์ V 2 S 5 , วานาเดียมซิลิไซด์ V 3 Si และสารประกอบวาเนเดียมอื่นๆ
เมื่อ V 2 O 5 ทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐาน จะเกิดวานาเดตขึ้น (ซม.วานาเดตส์)- เกลือของกรดวานาดิกขององค์ประกอบที่น่าจะเป็น H 2 .
แอปพลิเคชัน
วาเนเดียมส่วนใหญ่จะใช้เป็นสารเติมแต่งในการผสมในการผลิตโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอ ทนความร้อน และการกัดกร่อน (โดยเฉพาะเหล็กกล้าพิเศษ) เป็นส่วนประกอบในการผลิตแม่เหล็ก วาเนเดียมออกไซด์ V 2 O 5 ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น ในการเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO 2 กับก๊าซซัลเฟอร์ SO 3 ในการผลิตกรดซัลฟิวริก สารประกอบวาเนเดียมพบการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ (สิ่งทอ แก้ว สีและสารเคลือบเงา ฯลฯ)
บทบาททางชีวภาพ
วาเนเดียมมีอยู่ตลอดเวลาในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในปริมาณที่ติดตาม ในพืช เนื้อหา (0.1-0.2%) สูงกว่าสัตว์อย่างมีนัยสำคัญ (1 10 -5 -1 10 -4 %) สิ่งมีชีวิตในทะเลบางชนิด - ไบรโอซัว หอย และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง แอสซิเดียน - สามารถรวมวาเนเดียมในปริมาณมาก (ในแอสซิเดียน วานาเดียมพบได้ในพลาสมาเลือดหรือเซลล์พิเศษ - วานาโดไซต์) เห็นได้ชัดว่าวาเนเดียมมีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการออกซิเดชันบางอย่างในเนื้อเยื่อ เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมนุษย์ประกอบด้วยวาเนเดียม 2 10 - 6% เนื้อเยื่อกระดูก - 0.35 10 - 6% ในเลือด - น้อยกว่า 2 10 - 4% มก. / ล. โดยรวมแล้วร่างกายของคนทั่วไป (น้ำหนักตัว 70 กก.) มีวาเนเดียม 0.11 มก. วาเนเดียมและสารประกอบของมันเป็นพิษ ปริมาณที่เป็นพิษสำหรับมนุษย์คือ 0.25 มก. ปริมาณที่ร้ายแรงคือ 2-4 มก. สำหรับ V 2 O 5 MPC ในอากาศคือ 0.1-0.5 mg / m 3
พจนานุกรมสารานุกรม. 2009 .
คำพ้องความหมาย:ดูว่า "วานาเดียม" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:
- (lat. วานาเดียม). โลหะที่บอบบาง สีขาว ค้นพบในปี พ.ศ. 2373 และตั้งชื่อตามเทพเจ้าวานาเดียมแห่งสแกนดิเนเวีย พจนานุกรมคำต่างประเทศรวมอยู่ในภาษารัสเซีย Chudinov A.N. , 1910. VANADIUM lat. วานาเดียม ชื่อ วานาเดีย ... ... พจนานุกรมคำต่างประเทศของภาษารัสเซีย
- (ค่าเคมี V, น้ำหนักอะตอม 51) เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่คล้ายกับสารประกอบที่มีฟอสฟอรัสและไนโตรเจน การเชื่อมต่อของ V. มักจะพบกัน แม้ว่าจะมีปริมาณเล็กน้อยเพียงเล็กน้อย ในแร่เหล็กและดินเหนียวบางชนิด ในการแปรรูปแร่เหล็กวานาดิก ส่วน V. ... ... สารานุกรมของ Brockhaus และ Efron
Vanad พจนานุกรมคำพ้องความหมายภาษารัสเซีย วานาเดียม n. จำนวนคำพ้องความหมาย 2 วาเนเดียม (1) องค์ประกอบ ... พจนานุกรมคำพ้องความหมาย
วานาเดียม- วานาเดียม, เคมี. ลงชื่อ V, ที่ ใน. 51.0, โลหะสีเหล็กที่แข็งและยืดหยุ่นได้, จุดหลอมเหลว 1715°, sp. น้ำหนัก 5.688. การเชื่อมต่อของ V. มีการกระจายอย่างกว้างขวางในธรรมชาติ สารประกอบเหล่านี้เป็นพิษ ไม่ด้อยกว่าสารหนู พวกเขามี…… สารานุกรมทางการแพทย์ขนาดใหญ่
- (วาเนเดียม), V, องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม V ของระบบธาตุ, เลขอะตอม 23, มวลอะตอม 50.9415; โลหะ, mp 1920shC. ใช้สำหรับโลหะผสมเหล็กและเหล็กหล่อ เป็นส่วนประกอบของโลหะผสมที่ทนความร้อน แข็ง และทนต่อการกัดกร่อน เช่น ... สารานุกรมสมัยใหม่
- (lat. Vanadium) V ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม V ของระบบธาตุ เลขอะตอม 23 มวลอะตอม 50.9415 ชื่อนี้มาจากเทพธิดาแห่งความงามของชาวนอร์สโบราณวานาดิส เหล็กแข็งสีเทา ความหนาแน่น 6.11 g/cm³, mp 1920 .C.… … พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่
- (สัญลักษณ์ V) TRANSITION ELEMENT พบในปี 1801 โลหะสีขาวเงิน อ่อนตัวได้ และมีความหนืด พบในแร่เหล็ก ตะกั่ว และแร่ยูเรเนียม เช่นเดียวกับในถ่านหินและน้ำมัน ใช้ในโลหะผสมเหล็กเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและทนความร้อน ... ... พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค สารานุกรมกายภาพ
วานาเดียม- V Element ของกลุ่ม V เป็นระยะ ระบบ; ที่. น. 23, ที่. ม. 50.942; โลหะสีเทาเหล็ก Natural V ประกอบด้วยไอโซโทปสองชนิด: 51V (99.75%) และ 50V (0.25%) V ถูกค้นพบในปี 1801 โดย Mex นักแร่วิทยา A.M. del Rio ในงานพรอม สเกลวี… … คู่มือนักแปลทางเทคนิค
สื่อข้อมูล "มุมนักอ่านรุ่นเยาว์"
หมอผู้ไกลโพ้น
หาซื้อกรดซัลฟิวริกได้ที่ไหน?