Obrazovanje

vanadijum ( hemijski element): istorija imena, struktura atoma, valencija

Među 115 danas poznatih hemijskih elemenata, mnogi su dobili imena u čast heroja grčkih mitova, bogova. Drugi su otkrivače i poznate naučnike nazivali po prezimenima. Drugi su dobili imena po državama, gradovima, geografskih objekata. Posebno je zanimljiva povijest imena takvog elementa kao što je vanadij. I sam ovaj metal je prilično važan i ima posebne karakteristike. Stoga, pogledajmo to detaljnije.

Vanadijum je hemijski element u periodnom sistemu

Ako ovaj element okarakteriziramo njegovom pozicijom u periodnom sistemu, možemo istaknuti nekoliko glavnih tačaka.

1. Nalazi se u četvrtom velikom periodu, petoj grupi, glavnoj podgrupi.
2. Serijski broj - 23.
3. Atomska masa elementa je 50,9415.
4. Hemijski simbol je V.
5. Latinski naziv je vanadijum.
6. Rusko ime je vanadijum. Hemijski element u formulama se čita kao "vanadijum".
7. To je tipičan metal i pokazuje svojstva obnavljanja.

Na osnovu svog položaja u sistemu elemenata, očigledno je da će ovaj element, kao jednostavna supstanca, imati svojstva slična tantalu i niobijumu.

Osobine strukture atoma

Vanadijum je hemijski element čija je atomska struktura izražena opštom elektronskom formulom 3d 3 4s 2. Očigledno, zbog ove konfiguracije, i valencija i oksidacijsko stanje mogu pokazati različite vrijednosti.

Ova formula nam omogućava da predvidimo svojstva vanadijuma kao jednostavna supstanca je tipičan metal koji formira veliki broj različitih spojeva, uključujući i složene.

Karakteristična valencija i oksidaciono stanje

Zbog prisustva tri nesparena elektrona u 3d podnivou, vanadijum može pokazati oksidaciono stanje +3. Međutim, ona nije jedina. Ukupno postoje četiri moguće vrijednosti:

Štaviše, vanadijum je hemijski element čija valencija takođe ima dva indikatora: IV i V. Zato ovaj atom ima jednostavno mnogo jedinjenja, a svi imaju prelepu boju. Po tome su posebno poznati vodeni kompleksi i soli metala.

Vanadijum: hemijski element. Istorija imena

Ako govorimo o istoriji otkrića ovog metala, onda treba da se okrenemo početku 18. veka. U tom periodu, 1801. godine, Meksikanac del Rio je bio u mogućnosti da otkrije njemu nepoznat element u sastavu olovne stijene, čiji je uzorak ispitao. Nakon niza eksperimenata, del Rio je dobio nekoliko lijepo obojenih metalnih soli. Dao mu je ime "eritron", ali ga je kasnije zamijenio za soli hroma, tako da nije dobio palmu u otkriću.

Kasnije je drugi naučnik, Šveđanin Sefström, uspio da dobije ovaj metal izolujući ga iz željezne rude. Ovaj hemičar nije sumnjao da je element nov i nepoznat. Stoga je on otkrivač. Zajedno sa Jensom Berzeliusom dao je ime otkrivenom elementu - vanadijum.

Zašto baš ovo? U staroskandinavskoj mitologiji postoji jedna boginja koja je personifikacija ljubavi, upornosti, odanosti i odanosti. Ona je boginja lepote. Zvala se Vanadis. Nakon što su naučnici proučavali svojstva jedinjenja elementa, postalo im je sasvim očigledno da su veoma lepi i šareni. A dodavanje metala legurama dramatično povećava njihov kvalitet, snagu i stabilnost. Stoga je u čast božice Vanadis dobio ime neobičan i važan metal.

Vanadijum je hemijski element koji je još kasnije dobijen u obliku jednostavne supstance. Tek 1869. godine engleski hemičar G. Roscoe uspio je izolovati metal u slobodnom obliku od stijena. Drugi naučnik F. Weller je dokazao da je "hrom" koji je jednom otkrio Del Rio vanadijum. Međutim, Meksikanac nije doživio ovaj dan i nikada nije saznao za svoje otkriće. Naziv elementa došao je u Rusiju zahvaljujući G.I. Hessu.

Jednostavna supstanca vanadij

Kao jednostavna supstanca, atom u pitanju je metal. Ima niz fizičkih svojstava.

1. Boja: srebrno-bela, sjajna.
2. Krt, tvrd, težak, jer je gustina 6,11 g/cm3.
3. Tačka topljenja je 1920 0 C, što mu omogućava da se klasifikuje kao vatrostalni metal.
4. Ne oksidira na vazduhu.

Pošto ga je nemoguće naći u slobodnom obliku u prirodi, ljudi ga moraju izolovati od raznih minerala i stijena.

Vanadijum je hemijski metalni element koji pokazuje prilično visoku hemijsku aktivnost kada se zagreva i pod određenim uslovima. Ako govorimo o standardnim parametrima okruženje, tada je u stanju da reaguje samo sa koncentrisanim kiselinama, carskom vodom.

Sa nekim nemetalima stvara binarna jedinjenja; reakcije se odvijaju na visokim temperaturama. Rastvara se u alkalnim topljenjima, formirajući komplekse - vanadate. Kiseonik se, kao jako oksidaciono sredstvo, rastvara u vanadiju, a što je viša temperatura zagrevanja smeše, ona se više otapa.

Pojava u prirodi i izotopi

Ako govorimo o rasprostranjenosti dotičnog atoma u prirodi, onda je vanadij hemijski element koji je klasifikovan kao dispergovan. Dio je gotovo svih velikih stijena, ruda i minerala. Ali nigdje nije više od 2%.

To su rase kao što su:

• vanadinit;
• patronizes;
• karnotit;
• chillit.

Dotični metal možete pronaći i u sastavu:

• biljni pepeo;
• oceanska voda;
• tijela ascidijanaca, holoturijana;
• organizmi kopnene biljke i životinje.

Ako govorimo o izotopima vanadijuma, onda ih ima samo dva: sa masenim brojem 51, od kojih je velika većina 99,77%, i sa masenim brojem od 50, koji je difuzno radioaktivan i javlja se u zanemarivim količinama.

Jedinjenja vanadijuma

Već smo ranije naznačili da ovaj metal kao hemijski element pokazuje dovoljnu aktivnost da formira veliki broj različitih jedinjenja. Dakle, poznate su sljedeće vrste tvari koje sadrže vanadij.

1. Oksidi.
2. Hidroksidi.
3. Binarne soli (hloridi, fluoridi, bromidi, sulfidi, jodidi).
4. Oksi spojevi (oksihloridi, oksibromidi, oksitrifluoridi i drugi).
5. Kompleksne soli.

Pošto valencija elementa varira prilično široko, dobija se mnogo supstanci. Dom karakteristična karakteristika sve se boje. Vanadijum je hemijski element čija jedinjenja pokazuju da njegova boja može da varira od bele i žute do crvene i plave, uključujući nijanse zelene, narandžaste, crne i ljubičaste. To je dijelom razlog zašto su atomu dali ime, jer zaista izgleda jako lijepo.

Međutim, mnoga jedinjenja se dobijaju samo pod prilično strogim uslovima reakcije. Osim toga, većina njih su otrovne tvari koje su opasne za ljude. Fizičko stanje tvari može biti vrlo različito. Na primjer, hloridi, bromidi i fluoridi su najčešće tamnoružičasti, zeleni ili crni kristali. A oksidi su u obliku praha.

Proizvodnja i upotreba metala

Vanadijum se dobija izolovanjem iz stena i ruda. Štaviše, oni minerali koji sadrže čak 1% metala smatraju se izuzetno bogatim vanadijem. Nakon odvajanja uzorka mješavine željeza i vanadijuma, on se prebacuje u koncentrovani rastvor. Iz njega se zakiseljavanjem izoluje natrijum vanadat, iz kojeg se naknadno dobija visoko koncentrirani uzorak, sa sadržajem metala do 90%.

Ovaj osušeni ostatak se zatim kalcinira u peći i vanadijum se redukuje u metalno stanje. U ovom obliku materijal je spreman za upotrebu.

Vanadijum je hemijski element koji se široko koristi u industriji. Posebno u mašinstvu i topljenju čeličnih legura. Može se identificirati nekoliko glavnih upotreba metala.

1. Tekstilna industrija.
2. Izrada stakla.
3. Proizvodnja keramike i gume.
4. Industrija boja i lakova.
5. Priprema i sinteza hemijske supstance(proizvodnja sumporne kiseline).
6. Proizvodnja nuklearnih reaktora.
7. Vazduhoplovstvo i brodogradnja, mašinstvo.

Vanadijum je veoma važna legirajuća komponenta za proizvodnju lakih, jakih legura otpornih na koroziju, uglavnom čelika. Ne zove se džabe "automobilski metal".

Vanadijum

VANADIJ-I; m.[lat. Vanadijum iz Starog Skandina.] Hemijski element (V), tvrdi metal svijetlosive boje, koji se koristi za izradu vrijednih vrsta čelika. ● Ime je dobio po staronordijskoj boginji ljepote Vanadis zbog prekrasne boje soli.

◁ Vanadijum, -aya, -oh. Druge rude. Drugi čelik.

(lat. Vanadium), hemijski element V grupe periodni sistem. Ime dolazi od staronordijske boginje ljepote Vanadis. Čelik sivi tvrdi metal. Gustina 6,11 g/cm 3 t pl 1920°C. Otporan na vodu i mnoge kiseline. IN zemljine kore rasuto, često prati željezo (gvozdene rude su važan industrijski izvor vanadijuma). Legirajuća komponenta konstrukcijskih čelika i legura koji se koriste u vazduhoplovnoj i svemirskoj tehnici, pomorskoj brodogradnji, komponenta supravodljivih legura. Jedinjenja vanadijuma se koriste u tekstilnoj industriji, industriji boja i lakova i staklu.

VANADIJ (lat. Vanadium), V (čitaj „vanadijum”), hemijski element sa atomskim brojem 23, atomska težina 50,9415. Prirodni vanadijum je mešavina dva nuklida (cm. NUKLID): stabilan 51 V (99,76% po masi) i slabo radioaktivan 52 V (vrijeme poluraspada više od 3,9 10 17 godina). Konfiguracija dva vanjska elektronska sloja 3 s 2 str 6 d 3 4s 2 . U Mendeljejevom periodnom sistemu nalazi se u četvrtom periodu u grupi VB. Vanadijum stvara jedinjenja u oksidacionim stanjima od +2 do +5 (valentnost od II do V).
Radijus neutralnog atoma vanadijuma je 0,134 nm, radijus jona V 2+ je 0,093 nm, V 3+ je 0,078 nm, V 4+ je 0,067-0,086 nm, V 5+ je 0,050-0,068 nm Sekvencijalne energije jonizacije atoma vanadijuma su 6,74, 14,65, 29,31, 48,6 i 65,2 eV. Prema Paulingovoj skali, elektronegativnost vanadijuma je 1,63.
U slobodnom obliku je sjajni srebrno sivi metal.
Istorija otkrića
Vanadijum je 1801. godine otkrio meksički mineralog A. M. del Rio kao nečistoću u olovnoj rudi iz rudnika u Zimapanu. Del Rio je novi element nazvao eritronijum (od grčkog erythros - crvena) zbog crvene boje njegovih spojeva. Međutim, kasnije je odlučio da nije otkrio novi element, ali varijanta hroma, otkrivena četiri godine ranije i još uvijek gotovo neistražena. Godine 1830. njemački hemičar F. Wöhler proučavao je meksički mineral. (cm. WELER Friedrich) Međutim, nakon što se otrovao fluorovodikom, prekinuo je istraživanje na nekoliko mjeseci. Iste godine švedski hemičar N. Sefström (cm. SEFStröm Nils Gabriel) skrenuo pažnju na prisustvo u željezna ruda nečistoća u kojoj je, uz poznate elemente, bila i neka nova supstanca. Kao rezultat analize u laboratoriji J. Berzeliusa (cm. BERZELIUS Jens Jacob) dokazano je da je otkriven novi element. Ovaj element stvara spojeve prekrasnih boja, pa otuda i naziv elementa, povezan s imenom skandinavske božice ljepote Vanadis. Godine 1831. Wöhler je dokazao identitet eritronija i vanadijuma, ali je element zadržao ime koje su mu dali Sefström i Berzelius.
Biti u prirodi
Vanadijum se u prirodi ne pojavljuje u slobodnom obliku, on je klasifikovan kao element u tragovima. (cm. ELEMENTI U TRAGOVIMA). Sadržaj vanadijuma u zemljinoj kori iznosi 1,6 10 -2% mase, u vodi okeana 3,10 -7%. Najvažniji minerali: patronit V(S 2) 2, vanadinit Pb 5 (VO 4) 3 Cl i neki drugi. Glavni izvor vanadijuma su željezne rude koje sadrže vanadijum kao nečistoću.
Potvrda
U industriji, pri dobijanju vanadijuma iz željeznih ruda sa njegovim dodatkom, prvo se priprema koncentrat u kome sadržaj vanadijuma dostiže 8-16%. Zatim, oksidativnim tretmanom, vanadijum se pretvara u najviši stepen oksidacija +5 i odvaja se natrijum vanadat NaVO 3, koji je lako rastvorljiv u vodi. Kada se otopina zakiseli sumpornom kiselinom, formira se talog koji nakon sušenja sadrži više od 90% vanadija.
Primarni koncentrat se redukuje u visokim pećima i dobija se koncentrat vanadijuma koji se zatim koristi za topljenje legure vanadijuma i gvožđa - tzv. ferovanadija (sadrži od 35 do 70% vanadijuma). Metalni vanadijum se može dobiti redukcijom vanadij hlorida vodonikom, kalcijum-termalnom redukcijom vanadijum oksida (V 2 O 5 ili V 2 O 3), termičkom disocijacijom VI 2 i drugim metodama.
Fizička i hemijska svojstva
Vanadijum je po izgledu sličan čeliku, prilično je tvrd, ali istovremeno duktilan metal. Tačka topljenja 1920 °C, tačka ključanja oko 3400 °C, gustina 6,11 g/cm3. Kristalna ćelija kubni centar, parametar a = 0,3024 nm.
Vanadijum je hemijski prilično inertan. Otporan je na morsku vodu, razrijeđene otopine hlorovodonične, dušične i sumporne kiseline i lužine. Sa kiseonikom vanadij formira nekoliko oksida: VO, V 2 O 3, V 3 O 5, VO 2, V 2 O 5. Narandžasti V 2 O 5 je kiseli oksid, tamnoplavi VO 2 je amfoteran, preostali oksidi vanadijuma su bazni. Sa halogenima, vanadijum formira halogenide sastava VX 2 (X = F, Cl, Br, I), VX 3, VX 4 (X = F, Cl, Br), VF 5 i nekoliko oksohalida (VOCl, VOCl 2, VOF 3, itd.).
Jedinjenja vanadija u oksidacionim stanjima +2 i +3 su jaki redukcioni agensi, au oksidacionom stanju +5 ispoljavaju svojstva oksidacionih sredstava. Poznati su vatrostalni vanadijev karbid VC (t pl =2800 °C), vanadijum nitrid VN, vanadij sulfid V 2 S 5, vanadij silicid V 3 Si i druga jedinjenja vanadijuma.
Kada V 2 O 5 stupi u interakciju sa bazičnim oksidima, nastaju vanadati (cm. VANADATI)- soli vanadinske kiseline vjerovatnog sastava H 2 .
Aplikacija
Vanadijum se uglavnom koristi kao legirajući aditiv u proizvodnji legura otpornih na habanje, toplotu i koroziju (prvenstveno specijalnih čelika), kao i kao komponenta u proizvodnji magneta. Vanadijum oksid V 2 O 5 služi kao efikasan katalizator, na primer, u oksidaciji sumpordioksida SO 2 u sumporni gas SO 3 u proizvodnji sumporne kiseline. Jedinjenja vanadijuma nalaze razne primjene u raznim industrijama (tekstil, staklo, boje i lakovi, itd.).
Biološka uloga
Vanadijum je stalno prisutan u tkivima svih organizama u malim količinama. U biljkama je njegov sadržaj (0,1-0,2%) značajno veći nego kod životinja (1·10 –5 -1·10 –4%). Neki morski organizmi - mahunarke, mekušci i, posebno, ascidijani - sposobni su koncentrirati vanadij u značajnim količinama (kod ascidijana, vanadij se nalazi u krvnoj plazmi ili posebnim stanicama - vanadocitima). Očigledno, vanadijum je uključen u neke oksidativne procese u tkivima. Ljudsko mišićno tkivo sadrži 2·10 - 6% vanadijuma, koštano tkivo - 0,35·10 - 6%, u krvi - manje od 2·10 - 4% mg/l. Ukupno, prosječna osoba (tjelesne težine 70 kg) sadrži 0,11 mg vanadijuma. Vanadijum i njegovi spojevi su toksični. Toksična doza za ljude je 0,25 mg, a smrtonosna doza je 2-4 mg. Za V 2 O 5 maksimalna dozvoljena koncentracija u zraku je 0,1-0,5 mg/m 3 .

enciklopedijski rječnik . 2009 .

Pogledajte šta je "vanadijum" u drugim rečnicima:

- (lat. vanadium). Krhki metal, bijele boje, otkriven 1830. godine i nazvan po skandinavskom božanstvu Vanadiju. Rječnik strane reči, uključeno u ruski jezik. Čudinov A.N., 1910. VANADIJ lat. vanadij, po imenu Vanadia, ... ... Rečnik stranih reči ruskog jezika

- (hemijska vrednost V, atomska težina 51) hemijski element sličan jedinjenjima sa fosforom i azotom. Jedinjenja V. često se nalaze, iako u zanemarljivim količinama, u željeznim rudama i nekim glinama; prethodna prerada vanadičkih željeznih ruda, V. dio...... Enciklopedija Brockhausa i Efrona

Vanadski rječnik ruskih sinonima. vanadijum imenica, broj sinonima: 2 vanadij (1) element... Rečnik sinonima

VANADIJ- VANADIJ, hemijski. znak V, at. V. 51.0, tvrdi, elastični metal boje čelika, tačka topljenja 1715°, sp. težina 5.688. V. spojevi su rasprostranjeni u prirodi. Ova jedinjenja su otrovi, po snazi ​​nisu inferiorni od arsena; oni imaju... ... Velika medicinska enciklopedija

- (Vanadijum), V, hemijski element V grupe periodnog sistema, atomski broj 23, atomska masa 50,9415; metal, tačka topljenja 1920°C. Koristi se za legiranje čelika i livenog gvožđa, kao sastavni deo legura otpornih na toplotu, tvrdih i otpornih na koroziju, kao... Moderna enciklopedija

- (lat. Vanadium) V, hemijski element V grupe periodnog sistema, atomski broj 23, atomska masa 50,9415. Ime dolazi od staronordijske boginje ljepote Vanadis. Čelik sivi tvrdi metal. Gustina 6,11 g/cm³, tačka topljenja 1920 .C.… … Veliki enciklopedijski rječnik

- (simbol V), PRIJELAZNI ELEMENT, otkriven 1801. Srebrno-bijeli, savitljiv, žilav metal. Nalazi se u rudama željeza, olova i uranijuma, kao iu uglju i nafti. Koristi se u čeličnim legurama za povećanje čvrstoće i otpornosti na toplinu.… Naučno-tehnički enciklopedijski rječnik Fizička enciklopedija

vanadij- V Element grupe V Periodični. sistemi; at. n. 23, at. m. 50.942; čelik sivi metal. Prirodni V se sastoji od dva izotopa: 51V (99,75%) i 50V (0,25%). V je otvoren 1801. u Meksiku. mineralog A. M. del Rio. U maturskoj večeri. V skala..... Vodič za tehnički prevodilac

DEFINICIJA

Vanadijum nalazi se u četvrtom periodu grupe V sekundarne (B) podgrupe periodnog sistema.

Odnosi se na elemente d-familije. Metal. Oznaka - V. Serijski broj - 23. Relativna atomska masa - 50.941 amu.

Elektronska struktura atoma vanadijuma

Atom vanadijuma se sastoji od pozitivno nabijenog jezgra (+23), unutar kojeg se nalaze 23 protona i 28 neutrona, a 23 elektrona se kreću u četiri orbite.

Fig.1. Šematska struktura atoma vanadijuma.

Raspodjela elektrona među orbitalama je sljedeća:

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

Vanjski energetski nivo atoma vanadijuma sadrži 5 elektrona, koji su valentni elektroni. Oksidacijsko stanje kalcijuma je +5. Energetski dijagram osnovnog stanja ima sljedeći oblik:

Na osnovu dijagrama, može se tvrditi da vanadijum takođe ima oksidaciono stanje +3.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Opis i svojstva vanadijuma

Vanadijum je prvobitno otkrio Meksikanac A.M. Del Rio u smeđim rudama koje sadrže olovo, koje je zagrevanjem davalo crvenkastu boju.

Ali element je kasnije dobio službeno priznanje, kada ga je otkrio kemičar iz Švedske N. G. Sefstrom dok je proučavao željeznu rudu iz lokalnog ležišta i dao mu ime Vanadium, u skladu s imenom Vanadis, koje je nosila drevna grčka boginja ljepote. .

Po izgledu, metal podsjeća na čelik svojom srebrno-sivom bojom. Ali tu se sličnosti završavaju. Struktura vanadijuma: kubična tijelo centrirana rešetka sa parametrima a=3,024A i z=2. Gustina je 6,11 g/cm3.

Topi se na temperaturi od 1920 o C, a počinje da ključa na 3400 o C. Ali zagrijavanje na otvorenom do temperature iznad 300 o C smanjuje plastična svojstva metala i čini ga krhkim, a povećava njegovu tvrdoću. Struktura atoma metala pomaže nam da razumijemo ovo ponašanje.

element vanadija, ima atomski broj 23 i atomsku masu 50,942, pripada grupi V četvrtog perioda D sistema. A to znači to atom vanadijuma sastoji se od 23 protona, 23 elektrona i 28 neutrona.

Uprkos činjenici da se radi o elementu grupe V, valenciju vanadijuma nije uvijek jednako 5. Može biti 2, 3, 4 i 5 sa pozitivnim predznakom. Različita značenja valencije se objašnjavaju različitim opcijama punjenja elektronske ljuske, pri čemu dolaze u stabilno stanje.

Poznato je da je pozitivna vrijednost valencije određena brojem elektrona koje je donirao atom nekog kemijskog elementa, a negativna vrijednost je određena brojem elektrona vezanih za vanjski energetski nivo kako bi se formirala njegova stabilnost. Elektronska formula vanadijuma- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .

Lako može donirati dva elektrona sa 4. podnivoa, dok je njegovo oksidacijsko stanje zbog 2-valentne pozitivne manifestacije. Ali atom ovog elementa je sposoban da donira još 3 elektrona iz orbite koja prethodi vanjskom podnivou i pokazuje maksimalno oksidacijsko stanje od +5.

Oksidi ovog elementa sa valentnošću od 2 do 5 različiti su po svojim hemijskim manifestacijama. Oksidi VO i V 2 O 3 su bazične prirode, VO 2 je amfoterni, a V 2 O 5 je kiseli.

Čisti metal se odlikuje svojom duktilnošću i stoga se lako može obraditi štancanjem, prešanjem i valjanjem. Zavarivanje i rezanje moraju se izvoditi u inertnom okruženju, jer se duktilnost gubi kada se zagrije.

Tokom obrade, metal praktički nije podložan radnom kaljenju i može izdržati velika opterećenja kada se hladno komprimuje bez srednjeg žarenja. Otporan je na koroziju i ne mijenja se pod utjecajem vode, uključujući morsku vodu, kao ni slabe otopine nekih kiselina, soli i lužina.

Nalazišta vanadijuma i rudarstvo

Vanadijum hemijski element, prilično čest u kopnenim stijenama, ali se ne pojavljuje u čistom obliku, prisutan je u mineralima u raspršenom stanju. Njegove akumulacije u stijenama su vrlo rijetke. Ovo je rijedak metal. Ruda sa 1% sadržaja čista supstanca spada u kategoriju bogatih.

Industrija ne zanemaruje ni rude koje sadrže 0,1% deficitarnog elementa. Nalazi se u niskim koncentracijama u više od četrdeset minerala. Važni za industriju su roskoelit, zvan vanadijev liskun, koji sadrži do 29% V 2 O 5 pentoksida, karnotit (uranijum liskun), koji sadrži 20% V 2 O 5, i vanadinit koji sadrži 19% V 2 O 5.

Velika ležišta rude koja sadrže metal nalaze se u Americi, Južnoj Africi, Rusiji, Finskoj i Australiji. Postoji veliko ležište u planinama Perua, gde ga predstavlja patronit V 2 S 5 koji sadrži sumpor. Kada se peče, formira se koncentrat koji sadrži do 30% V 2 O 5.

Mineral je pronađen u Kirgistanu i Kazahstanu. Čuveno Kyzylorda polje je jedno od najvećih. U Rusiji se vadi uglavnom u Krasnodar region(Kerčansko ležište) i na Uralu (Gusevogorsko ležište titanomagnetita).

Tehnologija vađenja metala ovisi o zahtjevima za njegovu čistoću i području upotrebe. Glavne metode koje se koriste u tehnologiji njegove proizvodnje su jodidne, kalcetermne, aluminotermne, ugljično-termalne u vakuumu i hloridne.

Tehnologija jodidne metode zasniva se na termalnoj disocijaciji jodida. Uobičajeno je da se metal dobije smanjenjem V 2 O 5 termičkom metodom pomoću kalcijuma ili aluminijuma.

U ovom slučaju dolazi do reakcije prema formuli: V 2 O 5 +5Ca = 2V+5CaC+1460 kJ sa oslobađanjem toplote, koja je dovoljna da se dobijeni V otopi, što mu omogućava da se ocijedi i skupi u čvrstom obliku. . Čistoća metala dobijenog na ovaj način dostiže 99,5%.

Moderan način V ekstrakcija je redukcija oksida u vakuumskim uslovima sa ugljenikom na temperaturama od 1250 o C do 1700 o C. Metoda ekstrakcije hlorida podrazumeva redukciju VCl 3 tečnim magnezijumom.

Primjena vanadijuma

Jedna od glavnih upotreba metala bila je kao aditiv za legiranje - ferovanadij za poboljšanje kvaliteta čelika. Dodatak vanadijuma povećava parametre čvrstoće čelika, kao i njegovu žilavost, otpornost na habanje i druge karakteristike.

U ovom slučaju, aditiv djeluje i kao deoksidator i kao komponenta koja stvara karbide. Karbidi su ravnomjerno raspoređeni u leguri, sprječavajući strukturni rast čeličnih zrnaca kada se zagrijavaju. Lijevano željezo legirano vanadijem također pomaže u poboljšanju njegovih kvaliteta.

Koristi se vanadijum za poboljšanje legura na bazi titana. Postoji titanijum koji sadrži do 13% ovog legirajućeg aditiva. Vanadijum je takođe prisutan u legurama niobija, tantala i hroma koji se koriste u vazduhoplovnoj industriji, kao i aluminijumu, titanijumu i drugim materijalima za avijaciju i raketnu tehniku.

Jedinstvenost elementa omogućava mu da se koristi u nuklearnoj industriji u proizvodnji kanalnih cijevi za gorive šipke za nuklearne elektrane, budući da, kao i cirkonij, ima svojstvo niskog poprečnog hvatanja toplinskih neutrona, što je važno tokom nuklearnih elektrana. reakcije. U tehnologiji atomskog vodonika, vanadij hlorid se koristi za termohemijsku interakciju sa vodom.

Vanadijum se koristi u hemijskoj i poljoprivrednoj industriji, medicini, proizvodnji stakla, tekstilu, proizvodnji boja i lakova i proizvodnji baterija. Rasprostranjen ručni alat i alat od legure hrom vanadij, odlikuju se svojom izdržljivošću.

Jedna od najnovijih oblasti je elektronika. Posebno je zanimljiv i obećavajući materijal na bazi dioksida. titanijum i vanadijum. Kombinovani na specifičan način, stvaraju sistem koji ima sposobnost da značajno poveća memoriju i brzinu računara i drugih elektronskih uređaja.

Cijena vanadijuma

Kao gotova sirovina se oslobađa vanadijum u obliku štapića, krugova, kao i oksida. Asortiman mnogih preduzeća koja se bave proizvodnjom ovog vatrostalnog metala uključuje legure različitih razreda. Cijena u velikoj mjeri ovisi o namjeni, čistoći metala, načinu proizvodnje, kao i vrsti proizvoda.

Na primjer, jekaterinburško preduzeće NPK „Specijalna metalurgija“ prodaje ingote po cijeni od 7 hiljada po kg, po cijeni od 440 do 500 hiljada po toni, ingote razreda VNM-1 po cijeni od 500 hiljada po toni. Cijena se također može mijenjati u zavisnosti od tržišnih uslova i potražnje za proizvodima.

Vanadijum(Vanadijum), V, hemijski element grupe V periodnog sistema Mendeljejeva; atomski broj 23, atomska masa 50,942; metal sivo-čelična boja. Prirodni vanadijum se sastoji od dva izotopa: 51 V (99,75%) i 50 V (0,25%); potonji je slabo radioaktivan (vrijeme poluraspada T ½ = 10 14 godina). Vanadijum je 1801. godine otkrio meksički mineralog A. M. del Rio u meksičkoj smeđoj rudi olova i nazvao eritronijum (od grčkog erythros - crven) zbog prelepe crvene boje zagrejanih soli. Godine 1830. švedski hemičar N. G. Sefström otkrio je novi element u željeznoj rudi iz Taberga (Švedska) i nazvao ga Vanadium u čast staronordijske božice ljepote Vanadis. Godine 1869. engleski hemičar G. Roscoe je dobio metalni vanadijum u prahu redukcijom VCl 2 vodonikom. Vanadijum se vadi u industrijskim razmerama od početka 20. veka.

Sadržaj vanadijuma u zemljinoj kori iznosi 1,5·10 -2% mase; on je prilično čest element, ali dispergovan u stijenama i mineralima. Od veliki broj Vanadijumski minerali od industrijskog značaja su patronit, roskoelit, deklozit, karnotit, vanadinit i neki drugi. Važan izvor vanadijuma su titanomagnetit i sedimentne (fosforne) željezne rude, kao i oksidirane rude bakra-olovo-cinka. Vanadijum se ekstrahuje kao nusproizvod prilikom prerade uranijumskih sirovina, fosforita, boksita i raznih organskih naslaga (asfaltiti, uljni škriljci).

Fizička svojstva vanadijuma. Vanadijum ima telo centriranu kubičnu rešetku sa periodom a=3,0282Å. U svom čistom stanju, vanadijum je savitljiv i može se lako obrađivati ​​pritiskom. Gustina 6,11 g/cm3; temperatura topljenja 1900°S, temperatura ključanja 3400°S; specifični toplotni kapacitet (na 20-100°C) 0,120 cal/g deg; termički koeficijent linearnog širenja (na 20-1000°C) 10,6·10 -6 stepeni -1; specifično električni otpor na 20°C 24,8·10 -8 ohm·m (24,8·10 -6 ohm·cm); Ispod 4,5 K Vanadijum prelazi u stanje supravodljivosti. Mehanička svojstva vanadijuma visoke čistoće nakon žarenja: modul elastičnosti 135,25 n/m2 (13520 kgf/mm2), vlačna čvrstoća 120 n/m2 (12 kgf/mm2), istezanje 17%, tvrdoća po Brinellu 700 mn /m 2 (70 kgf/ mm 2). Gasne nečistoće naglo smanjuju duktilnost vanadijuma i povećavaju njegovu tvrdoću i lomljivost.

Hemijska svojstva vanadijuma. Na uobičajenim temperaturama na vanadijum ne utiču vazduh, morska voda i rastvori alkalija; otporan na neoksidirajuće kiseline, sa izuzetkom fluorovodonične kiseline. U pogledu otpornosti na koroziju hlorovodonične i sumporne kiseline, vanadijum je znatno bolji od titana i nerđajućeg čelika. Kada se zagreje na vazduhu iznad 300°C, vanadijum apsorbuje kiseonik i postaje krt. Na 600-700°C Vanadijum se intenzivno oksidira i formira V 2 O 5 oksid, kao i niže okside. Kada se vanadijum zagreje iznad 700°C u struji azota, formira se nitrid VN (bp 2050°C), stabilan u vodi i kiselinama. Vanadijum reaguje sa ugljenikom na visokim temperaturama, dajući vatrostalni karbid VC (t.t. 2800°C), koji ima veliku tvrdoću.

Vanadijum daje spojeve koji odgovaraju valencijama 2, 3, 4 i 5; Shodno tome, poznati su sledeći oksidi: VO i V 2 O 3 (bazni u prirodi), VO 2 (amfoterni) i V 2 O 5 (kiseli). Jedinjenja 2- i 3-valentnog vanadijuma su nestabilna i jaki su redukcioni agensi. Praktični značaj imaju spojeve viših valencija. Sklonost vanadijuma da stvara jedinjenja različitih valencija se koristi u analitička hemija, a također određuje katalitička svojstva V 2 O 5. Vanadijum (V) oksid se otapa u alkalijama i formira vanadate.

Priprema vanadijuma. Za ekstrakciju vanadijuma koristi se: direktno ispiranje rude ili koncentrata rude rastvorima kiselina i lužina; prženje sirovine (često s aditivima NaCl) praćeno ispiranjem proizvoda prženja vodom ili razrijeđenim kiselinama. Hidrirani vanadijum (V) oksid se izoluje iz rastvora hidrolizom (pri pH = 1-3). Kada se željezne rude koje sadrže vanadijum tope u visokoj peći, vanadijum se pretvara u liveno gvožđe, a kada se prerađuje u čelik, dobija se šljaka koja sadrži 10-16% V 2 O 5. Vanadijumske šljake prže se kuhinjskom solju. Spaljeni materijal se izluži vodom, a zatim razrijeđenom sumpornom kiselinom. V 2 O 5 se izoluje iz rastvora. Potonji se koristi za topljenje ferovanadijuma (legure gvožđa sa 35-70% vanadijuma) i dobijanje metalnog vanadijuma i njegovih jedinjenja. Kovi metal Vanadijum se dobija kalcijum-termičkom redukcijom čistog V 2 O 5 ili V 2 O 3; smanjenje V 2 O 5 sa aluminijumom; vakuumska ugljenično-termalna redukcija V 2 O 3; magnezijum-termalna redukcija VCl 3 ; termička disocijacija vanadij jodida. Vanadijum se topi u vakuumskim lučnim pećima sa potrošnom elektrodom i u pećima sa elektronskim snopom.

Primjena vanadijuma. Crna metalurgija je glavni potrošač vanadijuma (do 95% svih proizvedenih metala). Vanadijum je deo brzoreznog čelika, njegovih supstituta, niskolegiranih alatnih čelika i nekih konstrukcijskih čelika. Sa uvođenjem 0,15-0,25% vanadijuma, čvrstoća, žilavost, otpornost na zamor i otpornost na habanje čelika naglo se povećavaju. Vanadij uveden u čelik je i deoksidirajući element i element koji stvara karbide. Vanadijum karbidi, raspoređeni u obliku dispergovanih inkluzija, sprečavaju rast zrna kada se čelik zagreva. Vanadijum se u čelik unosi u obliku matične legure - ferovanadija. Vanadijum se takođe koristi za legiranje livenog gvožđa. Potrošač vanadijuma je industrija legura titanijuma; neke legure titana sadrže i do 13% vanadijuma. Legure na bazi niobija, hroma i tantala koje sadrže vanadij aditiva našle su upotrebu u vazduhoplovstvu, raketnoj i drugim oblastima tehnologije. Različite kompozicije legura otpornih na toplotu i koroziju na bazi vanadija sa dodatkom Ti, Nb, W, Zr i Al se razvijaju za upotrebu u vazduhoplovstvu, raketnoj i nuklearnoj tehnici. Zanimljive su superprovodne legure i jedinjenja vanadijuma sa Ga, Si i Ti.

Čisti metalni vanadijum se koristi u nuklearnoj energiji (ljuske za gorive elemente, cevi) i u proizvodnji elektronskih uređaja. Jedinjenja vanadijuma se koriste u hemijskoj industriji kao katalizatori, u poljoprivreda i medicina, u industriji tekstila, boja i lakova, gume, keramike, stakla, foto i filmske industrije.

Jedinjenja vanadijuma su otrovna. Trovanje je moguće udisanjem prašine koja sadrži jedinjenja Vanadiz.Ona izazivaju iritaciju disajnih puteva, plućna krvarenja, vrtoglavicu, smetnje u radu srca, bubrega itd.

Vanadijum u telu. Vanadijum - konstantan komponenta biljnih i životinjskih organizama. Izvor vanadijuma su magmatske stene i škriljci (sadrže oko 0,013% vanadijuma), kao i peščari i krečnjaci (oko 0,002% vanadijuma). U zemljištu, vanadijuma je oko 0,01% (uglavnom u humusu); u slatkim i morskim vodama 1·10 -7 -2·10 -7%. U kopnenim i vodenim biljkama sadržaj vanadijuma je znatno veći (0,16-0,2%) nego kod kopnenih i morskih životinja (1,5·10 -5 - 2·10 -4%). Koncentratori vanadijuma su: mekušac Plumatella, mekušac Pleurobranchus plumula, morski krastavac Stichopus mobii, neki ascidijani, od plijesni - crni aspergil, od gljiva - žabokrečina (Amanita muscaria).