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Vanadio ( elemento chimico): storia del nome, struttura atomica, valenza

Tra i 115 elementi chimici conosciuti oggi, molti hanno ricevuto i loro nomi in onore degli eroi dei miti greci, degli dei. Altri chiamavano scopritori e scienziati famosi con i loro cognomi. Altri ancora portavano nomi di paesi, città, oggetti geografici. Particolarmente interessante è la storia del nome di un elemento come il vanadio. E questo stesso metallo è piuttosto importante e ha caratteristiche speciali. Pertanto, diamo un'occhiata più in dettaglio.

Il vanadio è un elemento chimico della tavola periodica

Se caratterizziamo questo elemento in base alla sua posizione nella tavola periodica, possiamo evidenziare diversi punti principali.

1. Situato nel quarto periodo maggiore, quinto gruppo, sottogruppo principale.
2. Numero di serie - 23.
3. La massa atomica dell'elemento è 50,9415.
4. Il simbolo chimico è V.
5. Il nome latino è vanadio.
6. Il nome russo è vanadio. L'elemento chimico nelle formule viene letto come "vanadio".
7. È un metallo tipico e presenta proprietà riparative.

In base alla sua posizione nel sistema degli elementi, è ovvio che, come sostanza semplice, questo elemento avrà proprietà simili a quelle del tantalio e del niobio.

Caratteristiche della struttura dell'atomo

Il vanadio è un elemento chimico la cui struttura atomica è espressa dalla formula elettronica generale 3d 3 4s 2. Ovviamente, a causa di questa configurazione, sia la valenza che lo stato di ossidazione possono presentare valori diversi.

Questa formula ci consente di prevedere le proprietà del vanadio come sostanza sempliceè un metallo tipico che forma un gran numero di composti diversi, compresi quelli complessi.

Valenza caratteristica e stato di ossidazione

A causa della presenza di tre elettroni spaiati nel sottolivello 3d, il vanadio può presentare uno stato di ossidazione +3. Tuttavia, non è l’unica. Ci sono quattro valori possibili in totale:

Inoltre, il vanadio è un elemento chimico la cui valenza ha anche due indicatori: IV e V. Ecco perché questo atomo ha semplicemente molti composti e tutti hanno un bel colore. I complessi acquosi e i sali metallici sono particolarmente famosi per questo.

Vanadio: elemento chimico. Storia del nome

Se parliamo della storia della scoperta di questo metallo, dovremmo rivolgerci all'inizio del XVIII secolo. Fu durante questo periodo, nel 1801, che il messicano del Rio riuscì a scoprire un elemento a lui sconosciuto nella composizione della roccia di piombo, di cui esaminò un campione. Dopo aver condotto una serie di esperimenti, del Rio ottenne diversi sali metallici dai bellissimi colori. Gli diede il nome “erythron”, ma in seguito lo scambiò per sali di cromo, quindi non ricevette la palma della scoperta.

Successivamente, un altro scienziato, lo svedese Sefström, riuscì a ottenere questo metallo isolandolo dal minerale di ferro. Questo chimico non aveva dubbi che l'elemento fosse nuovo e sconosciuto. Pertanto, è lo scopritore. Insieme a Jens Berzelius, ha dato il nome all'elemento scoperto: il vanadio.

Perché esattamente questo? Nella mitologia norrena esiste una dea che è la personificazione dell'amore, della perseveranza, della lealtà e della devozione. Lei è la dea della bellezza. Il suo nome era Vanadis. Dopo che gli scienziati hanno studiato le proprietà dei composti dell’elemento, è diventato ovvio per loro che erano molto belli e colorati. E l'aggiunta di metallo alle leghe ne aumenta notevolmente la qualità, la resistenza e la stabilità. Pertanto, in onore della dea Vanadis, fu dato il nome a un metallo insolito e importante.

Il vanadio è un elemento chimico ottenuto sotto forma di sostanza semplice anche successivamente. Solo nel 1869 il chimico inglese G. Roscoe riuscì a isolare il metallo in forma libera dalle rocce. Un altro scienziato F. Weller ha dimostrato che il "cromo" scoperto una volta da Del Rio è il vanadio. Tuttavia, il messicano non visse abbastanza da vedere questo giorno e non venne mai a conoscenza della sua scoperta. Il nome dell'elemento è arrivato in Russia grazie a GI Hess.

Sostanza semplice vanadio

Essendo una sostanza semplice, l'atomo in questione è un metallo. Ha una serie di proprietà fisiche.

1. Colore: bianco-argento, lucido.
2. Fragile, duro, pesante, poiché la densità è di 6,11 g/cm3.
3. Il punto di fusione è 1920 0 C, che gli consente di essere classificato come metallo refrattario.
4. Non si ossida all'aria.

Poiché è impossibile trovarlo in forma libera in natura, è necessario isolarlo da vari minerali e rocce.

Il vanadio è un elemento metallico chimico che mostra un'attività chimica piuttosto elevata quando riscaldato e in determinate condizioni. Se parliamo di parametri standard ambiente, quindi è in grado di reagire solo con acidi concentrati, acqua regia.

Forma composti binari con alcuni non metalli; le reazioni avvengono ad alte temperature. Si dissolve negli alcali, formando complessi: vanadati. L'ossigeno, come forte agente ossidante, si dissolve nel vanadio e maggiore è la temperatura di riscaldamento della miscela, più si dissolve.

Presenza in natura e isotopi

Se parliamo della prevalenza dell'atomo in questione in natura, allora il vanadio è un elemento chimico classificato come disperso. Fa parte di quasi tutte le grandi rocce, minerali e minerali. Ma da nessuna parte è superiore al 2%.

Queste sono razze come:

• vanadinite;
• patrocina;
• carnotite;
• freddo.

Puoi trovare il metallo in questione anche nella composizione:

• cenere di piante;
• acqua dell'oceano;
• corpi di ascidie, oloturie;
• organismi piante terrestri e animali.

Se parliamo di isotopi di vanadio, allora ce ne sono solo due: con un numero di massa di 51, di cui la stragrande maggioranza è del 99,77%, e con un numero di massa di 50, che è radioattivo diffuso e si presenta in quantità trascurabili.

Composti del vanadio

Abbiamo già indicato sopra che, come elemento chimico, questo metallo presenta un'attività sufficiente per formare un gran numero di composti diversi. Pertanto, sono noti i seguenti tipi di sostanze contenenti vanadio.

1. Ossidi.
2. Idrossidi.
3. Sali binari (cloruri, fluoruri, bromuri, solfuri, ioduri).
4. Osscomposti (ossicloruri, ossibromuri, ossitrifluoruri ed altri).
5. Sali complessi.

Poiché la valenza di un elemento varia notevolmente, si ottengono molte sostanze. casa caratteristica distintiva stanno tutti colorando. Il vanadio è un elemento chimico i cui composti mostrano che il suo colore può variare dal bianco e giallo al rosso e blu, comprese le sfumature del verde, dell'arancione, del nero e del viola. Questo è in parte il motivo per cui hanno dato il nome all'atomo, perché sembra davvero molto bello.

Tuttavia, molti dei composti si ottengono solo in condizioni di reazione abbastanza stringenti. Inoltre, la maggior parte di esse sono sostanze tossiche pericolose per l'uomo. Lo stato fisico delle sostanze può essere molto diverso. Ad esempio, cloruri, bromuri e fluoruri sono spesso cristalli rosa scuro, verdi o neri. E gli ossidi sono sotto forma di polveri.

Produzione e utilizzo del metallo

Il vanadio si ottiene isolandolo da rocce e minerali. Inoltre, quei minerali che contengono anche l'1% di metallo sono considerati estremamente ricchi di vanadio. Dopo aver separato il campione della miscela di ferro e vanadio, questo viene trasferito in una soluzione concentrata. Da esso viene isolato mediante acidificazione il vanadato di sodio, dal quale si ottiene successivamente un campione altamente concentrato, con un contenuto di metalli fino al 90%.

Questo residuo essiccato viene poi calcinato in un forno e il vanadio viene ridotto allo stato metallico. In questa forma, il materiale è pronto per l'uso.

Il vanadio è un elemento chimico ampiamente utilizzato nell'industria. Soprattutto nell'ingegneria meccanica e nella fusione di leghe di acciaio. Si possono identificare diversi usi principali del metallo.

1. Industria tessile.
2. Produzione del vetro.
3. Produzione di ceramica e gomma.
4. Industria delle pitture e delle vernici.
5. Preparazione e sintesi sostanze chimiche(produzione di acido solforico).
6. Produzione di reattori nucleari.
7. Aviazione e costruzione navale, ingegneria meccanica.

Il vanadio è un componente di lega molto importante per la produzione di leghe leggere, forti e resistenti alla corrosione, principalmente acciaio. Non per niente si chiama "metallo automobilistico".

Vanadio

VANADIO-IO; M.[lat. Vanadio dall'Antico Scand.] Elemento chimico (V), un metallo duro di colore grigio chiaro, utilizzato per produrre qualità pregiate di acciaio. ● Prende il nome dall'antica dea norrena della bellezza Vanadis per il bel colore dei suoi sali.

◁ Vanadio, -aya, -oh. Secondi minerali. Secondo acciaio.

(lat. Vanadio), elemento chimico del gruppo V tavola periodica. Il nome deriva dalla dea norrena della bellezza Vanadis. Metallo duro grigio acciaio. Densità 6,11 g/cm3 T pl 1920°C. Resistente all'acqua e a molti acidi. IN la crosta terrestre sparso, spesso accompagna il ferro (i minerali di ferro sono un'importante fonte industriale di vanadio). Componente di lega di acciai strutturali e leghe utilizzate nella tecnologia aeronautica e spaziale, costruzione navale marina, componente di leghe superconduttrici. I composti del vanadio sono utilizzati nell'industria tessile, delle pitture e vernici e del vetro.

VANADIO (lat. Vanadio), V (leggi “vanadio”), elemento chimico con numero atomico 23, peso atomico 50,9415. Il vanadio naturale è una miscela di due nuclidi (cm. NUCLIDE): stabile 51 V (99,76% in massa) e debolmente radioattivo 52 V (emivita superiore a 3,9 10 17 anni). Configurazione di due strati elettronici esterni 3 S 2 P 6 D 3 4S 2 . Nella tavola periodica di Mendeleev si trova nel quarto periodo del gruppo VB. Il vanadio forma composti negli stati di ossidazione da +2 a +5 (valenza da II a V).
Il raggio di un atomo di vanadio neutro è 0,134 nm, il raggio degli ioni V 2+ è 0,093 nm, V 3+ è 0,078 nm, V 4+ è 0,067-0,086 nm, V 5+ è 0,050-0,068 nm. Le energie di ionizzazione sequenziale dell'atomo di vanadio sono 6,74, 14,65, 29,31, 48,6 e 65,2 eV. Secondo la scala Pauling l'elettronegatività del vanadio è 1,63.
Nella sua forma libera è un metallo grigio-argento lucido.
Storia della scoperta
Il vanadio fu scoperto nel 1801 dal mineralogista messicano A. M. del Rio come impurità nel minerale di piombo proveniente da una miniera a Zimapan. Del Rio chiamò il nuovo elemento eritronio (dal greco erythros - rosso) per via del colore rosso dei suoi composti. Tuttavia, successivamente decise di non averlo scoperto nuovo elemento, ma una varietà di cromo, scoperta quattro anni prima e ancora quasi non studiata. Nel 1830, il chimico tedesco F. Wöhler studiò il minerale messicano. (cm. WELER Friedrich) Tuttavia, dopo essere stato avvelenato dal fluoruro di idrogeno, interruppe la ricerca per diversi mesi. Nello stesso anno, il chimico svedese N. Sefström (cm. SEFStröm Nils Gabriel) ha attirato l'attenzione sulla presenza in minerale di ferro un'impurità in cui, insieme agli elementi conosciuti, c'era qualche sostanza nuova. Come risultato dell'analisi nel laboratorio di J. Berzelius (cm. BERZELIUS Jens Jacob)è stato dimostrato che era stato scoperto un nuovo elemento. Questo elemento forma composti dai bellissimi colori, da qui il nome dell'elemento, associato al nome della dea scandinava della bellezza Vanadis. Nel 1831 Wöhler dimostrò l'identità dell'eritronio e del vanadio, ma l'elemento mantenne il nome datogli da Sefström e Berzelius.
Essere nella natura
Il vanadio non si trova in natura nella sua forma libera; è classificato come oligoelemento. (cm. OLIGOELEMENTI). Il contenuto di vanadio nella crosta terrestre è dell'1,6 10 -2% in massa, nell'acqua dell'oceano è del 3,10 -7%. I minerali più importanti: patronite V(S 2) 2, vanadinite Pb 5 (VO 4) 3 Cl e alcuni altri. La principale fonte di vanadio sono i minerali di ferro contenenti vanadio come impurità.
Ricevuta
Nell'industria, quando si ottiene il vanadio dai minerali di ferro con la sua miscela, viene prima preparato un concentrato, in cui il contenuto di vanadio raggiunge l'8-16%. Successivamente, mediante trattamento ossidativo, il vanadio viene convertito in massimo grado ossidazione +5 e si separa il vanadato di sodio NaVO 3, facilmente solubile in acqua. Quando la soluzione viene acidificata con acido solforico, si forma un precipitato che dopo l'essiccazione contiene più del 90% di vanadio.
Il concentrato primario viene ridotto negli altiforni e si ottiene il concentrato di vanadio, che viene poi utilizzato nella fusione di una lega di vanadio e ferro, il cosiddetto ferrovanadio (contiene dal 35 al 70% di vanadio). Il vanadio metallico può essere preparato mediante riduzione del cloruro di vanadio con idrogeno, riduzione calcio-termica degli ossidi di vanadio (V 2 O 5 o V 2 O 3), dissociazione termica di VI 2 e altri metodi.
Proprietà fisiche e chimiche
Il vanadio ha un aspetto simile all'acciaio; è un metallo piuttosto duro, ma allo stesso tempo duttile. Punto di fusione 1920 °C, punto di ebollizione circa 3400 °C, densità 6,11 g/cm3. Cella di cristallo corpo cubico centrato, parametro a = 0,3024 nm.
Chimicamente, il vanadio è abbastanza inerte. È resistente all'acqua di mare, alle soluzioni diluite di acido cloridrico, nitrico e solforico e agli alcali. Con l'ossigeno, il vanadio forma diversi ossidi: VO, V 2 O 3, V 3 O 5, VO 2, V 2 O 5. L'arancio V 2 O 5 è un ossido acido, il blu scuro VO 2 è anfotero, i restanti ossidi di vanadio sono basici. Con gli alogeni, il vanadio forma alogenuri delle composizioni VX 2 (X = F, Cl, Br, I), VX 3, VX 4 (X = F, Cl, Br), VF 5 e diversi ossialogenuri (VOCl, VOCl 2, VOF 3, ecc.).
I composti del vanadio negli stati di ossidazione +2 e +3 sono forti agenti riducenti; nello stato di ossidazione +5 mostrano le proprietà degli agenti ossidanti. Sono noti il ​​carburo di vanadio refrattario VC (t pl =2800 °C), il nitruro di vanadio VN, il solfuro di vanadio V 2 S 5, il siliciuro di vanadio V 3 Si ed altri composti di vanadio.
Quando V 2 O 5 interagisce con gli ossidi basici, si formano i vanadati (cm. VANADATI)- sali dell'acido vanadico di probabile composizione H 2 .
Applicazione
Il vanadio viene utilizzato principalmente come additivo legante nella produzione di leghe resistenti all'usura, al calore e alla corrosione (principalmente acciai speciali) e come componente nella produzione di magneti. L'ossido di vanadio V 2 O 5 funge da catalizzatore efficace, ad esempio, nell'ossidazione dell'anidride solforosa SO 2 in gas di zolfo SO 3 nella produzione di acido solforico. I composti del vanadio trovano una varietà di applicazioni in vari settori (tessile, vetro, pitture e vernici, ecc.).
Ruolo biologico
Il vanadio è costantemente presente nei tessuti di tutti gli organismi in quantità minime. Nelle piante il suo contenuto (0,1-0,2%) è significativamente più elevato che negli animali (1·10 –5 -1·10 –4%). Alcuni organismi marini - briozoi, molluschi e, soprattutto, ascidie - sono in grado di concentrare il vanadio in quantità significative (nelle ascidie, il vanadio si trova nel plasma sanguigno o in cellule speciali - vanadociti). Apparentemente il vanadio è coinvolto in alcuni processi ossidativi nei tessuti. Il tessuto muscolare umano contiene 2,10 - 6% di vanadio, il tessuto osseo - 0,35,10 - 6%, nel sangue - meno di 2,10 - 4% mg/l. In totale, una persona media (peso corporeo 70 kg) contiene 0,11 mg di vanadio. Il vanadio e i suoi composti sono tossici. La dose tossica per l'uomo è 0,25 mg, la dose letale è 2-4 mg. Per V 2 O 5 la concentrazione massima consentita nell'aria è 0,1-0,5 mg/m 3 .

Dizionario enciclopedico . 2009 .

Scopri cos'è "vanadio" in altri dizionari:

- (lat. vanadio). Un metallo fragile, di colore bianco, scoperto nel 1830 e che prende il nome dalla divinità scandinava Vanadio. Dizionario parole straniere, incluso nella lingua russa. Chudinov A.N., 1910. VANADIO lat. vanadio, chiamato Vanadia,... ... Dizionario delle parole straniere della lingua russa

- (valore chimico V, peso atomico 51) un elemento chimico simile ai composti con fosforo e azoto. I composti V. si trovano spesso, anche se in quantità trascurabili, nei minerali di ferro e in alcune argille; prelavorazione dei minerali di ferro vanadico, parte V.... ... Enciclopedia di Brockhaus ed Efron

Dizionario Vanad dei sinonimi russi. vanadio sostantivo, numero di sinonimi: 2 vanadio (1) elemento... Dizionario dei sinonimi

VANADIO- VANADIO, chimico. segno V, a. V. 51.0, metallo duro, elastico color acciaio, punto di fusione 1715°, sp. peso 5.688. I composti V. sono molto diffusi in natura. Questi composti sono veleni, non inferiori in forza all'arsenico; loro hanno... ... Grande Enciclopedia Medica

- (Vanadio), V, elemento chimico del gruppo V del sistema periodico, numero atomico 23, massa atomica 50,9415; metallo, punto di fusione 1920°C. Utilizzato per la lega di acciaio e ghisa, come componente di leghe resistenti al calore, dure e resistenti alla corrosione, come... Enciclopedia moderna

- (lat. Vanadio) V, elemento chimico del gruppo V del sistema periodico, numero atomico 23, massa atomica 50,9415. Il nome deriva dalla dea norrena della bellezza Vanadis. Metallo duro grigio acciaio. Densità 6,11 g/cm³, punto di fusione 1920 .C.… … Grande dizionario enciclopedico

- (simbolo V), ELEMENTO DI TRANSIZIONE, scoperto nel 1801. Metallo bianco-argenteo, malleabile, tenace. Si trova nei minerali di FERRO, PIOMBO E URANIO, nonché nel carbone e nel petrolio. Utilizzato nelle leghe di acciaio per aumentare la robustezza e la resistenza al calore.… … Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico Enciclopedia fisica

vanadio- V Elemento del gruppo V Periodico. sistemi; A. N. 23, alle. m.50.942; metallo grigio acciaio. Natural V è costituito da due isotopi: 51V (99,75%) e 50V (0,25%). V è stato aperto nel 1801 in Messico. mineralogista A. M. del Rio. Al ballo di fine anno. Scala V... ... Guida del traduttore tecnico

DEFINIZIONE

Vanadio situato nel quarto periodo del gruppo V del sottogruppo secondario (B) della tavola periodica.

Si riferisce agli elementi della famiglia d. Metallo. Designazione - V. Numero di serie - 23. Massa atomica relativa - 50.941 amu.

Struttura elettronica dell'atomo di vanadio

L'atomo di vanadio è costituito da un nucleo carico positivamente (+23), all'interno del quale si trovano 23 protoni e 28 neutroni, e 23 elettroni si muovono su quattro orbite.

Fig. 1. Struttura schematica dell'atomo di vanadio.

La distribuzione degli elettroni tra gli orbitali è la seguente:

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3D 3 4S 2 .

Il livello energetico esterno dell'atomo di vanadio contiene 5 elettroni, che sono elettroni di valenza. Lo stato di ossidazione del calcio è +5. Il diagramma energetico dello stato fondamentale assume la seguente forma:

Sulla base del diagramma si può sostenere che anche il vanadio ha uno stato di ossidazione +3.

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

Descrizione e proprietà del vanadio

Il vanadio fu originariamente scoperto dal messicano A.M. Del Rio in minerali marroni contenenti piombo, che quando riscaldati davano un colore rossastro.

Ma l'elemento ricevette il riconoscimento ufficiale più tardi, quando fu scoperto dal chimico svedese N.G. Sefstrom mentre studiava il minerale di ferro da un giacimento locale e gli diede il nome Vanadium, in consonanza con il nome Vanadis, che era portato dall'antica dea greca della bellezza .

In apparenza, il metallo ricorda l'acciaio con il suo colore grigio-argento. Ma è qui che finiscono le somiglianze. Struttura del vanadio: reticolo cubico a corpo centrato con parametri a=3.024A ez=2. La densità è di 6,11 g/cm3.

Si scioglie ad una temperatura di 1920 o C e inizia a bollire a 3400 o C. Ma il riscaldamento all'aria aperta a una temperatura superiore a 300 o C riduce le proprietà plastiche del metallo e lo rende fragile, aumentandone la durezza. La struttura dell'atomo metallico ci aiuta a comprendere questo comportamento.

elemento di vanadio, avendo numero atomico 23 e massa atomica 50.942, appartiene al gruppo V del quarto periodo del sistema D. E questo significa questo atomo di vanadioè formato da 23 protoni, 23 elettroni e 28 neutroni.

Nonostante si tratti di un elemento del gruppo V, valenza del vanadio non è sempre uguale a 5. Può essere 2, 3, 4 e 5 con segno positivo. Significati diversi le valenze sono spiegate da diverse opzioni di riempimento gusci di elettroni, in cui raggiungono uno stato stabile.

È noto che il valore positivo della valenza è determinato dal numero di elettroni donati da un atomo di un elemento chimico, e il valore negativo è determinato dal numero di elettroni attaccati al livello energetico esterno per formarne la stabilità. Formula elettronica del vanadio- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .

Può facilmente donare due elettroni dal 4° sottolivello, mentre il suo stato di ossidazione è dovuto alla manifestazione positiva di 2 valenze. Ma un atomo di questo elemento è in grado di donare altri 3 elettroni dall'orbita che precede il sottolivello esterno e di presentare uno stato di ossidazione massimo di +5.

Gli ossidi di questo elemento con valenza da 2 a 5 sono diversi nelle loro manifestazioni chimiche. Gli ossidi VO e V 2 O 3 sono di natura basica, VO 2 è anfotero e V 2 O 5 è acido.

Il metallo puro si distingue per la sua duttilità e quindi può essere facilmente lavorato mediante stampaggio, pressatura e laminazione. La saldatura e il taglio devono essere eseguiti in un ambiente inerte, poiché la duttilità si perde con il riscaldamento.

Durante la lavorazione, il metallo non è praticamente soggetto ad incrudimento e può sopportare carichi pesanti se compresso a freddo senza ricottura intermedia. È resistente alla corrosione e non cambia sotto l'influenza dell'acqua, compresa l'acqua di mare, nonché soluzioni deboli di alcuni acidi, sali e alcali.

Depositi ed estrazione mineraria di vanadio

Elemento chimico vanadio, abbastanza comune nelle rocce terrestri, ma non si presenta in forma pura, essendo presente nei minerali allo stato disperso. I suoi accumuli nelle rocce sono molto rari. Questo è un metallo raro. Minerale con contenuto dell'1%. sostanza pura appartiene alla categoria dei ricchi.

L'industria non trascura nemmeno i minerali contenenti lo 0,1% dell'elemento scarso. Si trova in basse concentrazioni in più di quaranta minerali. Importanti per l'industria includono la roscoelite, chiamata mica di vanadio, che contiene fino al 29% di pentossido di V 2 O 5, la carnotite (mica di uranio), contenente il 20% di V 2 O 5, e la vanadinite contenente il 19% di V 2 O 5.

Grandi giacimenti minerari contenenti il ​​metallo si trovano in America, Sud Africa, Russia, Finlandia e Australia. Esiste un grande giacimento nelle montagne del Perù, dove è rappresentato dal patronite V 2 S 5 contenente zolfo. Quando viene cotto, si forma un concentrato contenente fino al 30% di V 2 O 5.

Il minerale è stato trovato in Kirghizistan e Kazakistan. Il famoso campo Kyzylorda è uno dei più grandi. In Russia viene estratto principalmente in Regione di Krasnodar(deposito di Kerch) e negli Urali (deposito di titanomagnetite di Gusevogorsk).

La tecnologia per l'estrazione del metallo dipende dai requisiti di purezza e area di utilizzo. I principali metodi utilizzati nella tecnologia della sua produzione sono ioduro, calcetermico, alluminotermico, carbonio-termico sotto vuoto e cloruro.

La tecnologia del metodo allo ioduro si basa sulla dissociazione termica dello ioduro. È comune ottenere il metallo riducendo V 2 O 5 con un metodo termico utilizzando calcio o alluminio.

In questo caso avviene una reazione secondo la formula: V 2 O 5 +5Ca = 2V+5CaC+1460 kJ con rilascio di calore, sufficiente a sciogliere il V risultante, che gli permette di drenare e raccogliersi in forma solida . La purezza del metallo così ottenuto raggiunge il 99,5%.

Modo moderno L'estrazione V è la riduzione degli ossidi sotto vuoto con carbonio a temperature comprese tra 1250 o C e 1700 o C. Il metodo di estrazione del cloruro prevede la riduzione di VCl 3 con magnesio liquido.

Applicazioni del vanadio

Uno degli usi principali del metallo era come additivo legante: il ferrovanadio per migliorare la qualità degli acciai. L'aggiunta di vanadio aumenta i parametri di resistenza dell'acciaio, nonché la sua tenacità, resistenza all'usura e altre caratteristiche.

In questo caso, l'additivo funziona sia come disossidante che come componente che forma carburo. I carburi sono distribuiti uniformemente nella lega, prevenendo la crescita strutturale dei grani di acciaio quando riscaldati. Anche la ghisa legata al vanadio contribuisce a migliorarne le qualità.

Viene utilizzato il vanadio per migliorare le leghe a base di titanio. C'è il titanio, che contiene fino al 13% di questo additivo legante. Il vanadio è presente anche nelle leghe di niobio, tantalio e cromo utilizzate nell'industria aeronautica, nonché nell'alluminio, nel titanio e in altri materiali per l'aviazione e la missilistica.

L'unicità dell'elemento ne consente l'utilizzo nell'industria nucleare nella produzione di tubi a canale per barre di combustibile per centrali nucleari, poiché, come lo zirconio, ha la proprietà di una bassa cattura trasversale di neutroni termici, che è importante durante il processo nucleare reazioni. Nella tecnologia dell'idrogeno atomico, il cloruro di vanadio viene utilizzato per l'interazione termochimica con l'acqua.

Il vanadio viene utilizzato nell'industria chimica e agricola, nella medicina, nella produzione del vetro, nel settore tessile, nella produzione di pitture e vernici e nella produzione di batterie. Utensili manuali e in lega diffusi cromo vanadio, distinti per la loro durabilità.

Uno dei settori più recenti è l’elettronica. Particolarmente interessante e promettente è un materiale a base di biossidi. titanio e vanadio. Combinati in modo specifico, creano un sistema che ha la capacità di aumentare significativamente la memoria e la velocità dei computer e di altri dispositivi elettronici.

Prezzo del vanadio

Come materia prima finita viene rilasciato il vanadio sotto forma di aste, cerchi e ossidi. L'assortimento di molte imprese impegnate nella produzione di questo metallo refrattario comprende leghe di vari gradi. Il prezzo dipende in gran parte dallo scopo, dalla purezza del metallo, dal metodo di produzione e dal tipo di prodotto.

Ad esempio, l'impresa NPK “Special Metallurgy” di Ekaterinburg vende lingotti al prezzo di 7mila al kg, ad un prezzo compreso tra 440 e 500mila per tonnellata, lingotti di qualità VNM-1 al prezzo di 500mila per tonnellata. Il prezzo può anche variare a seconda delle condizioni del mercato e della domanda dei prodotti.

Vanadio(Vanadio), V, elemento chimico del gruppo V del sistema periodico di Mendeleev; numero atomico 23, massa atomica 50.942; colore grigio metallizzato-acciaio. Il vanadio naturale è costituito da due isotopi: 51 V (99,75%) e 50 V (0,25%); quest'ultimo è debolmente radioattivo (emivita T ½ = 10 14 anni). Il vanadio fu scoperto nel 1801 dal mineralogista messicano A. M. del Rio nel minerale di piombo marrone messicano e chiamato eritronio (dal greco erythros - rosso) per il bel colore rosso dei sali riscaldati. Nel 1830, il chimico svedese N. G. Sefström scoprì un nuovo elemento nel minerale di ferro di Taberg (Svezia) e lo chiamò Vanadium in onore dell'antica dea norrena della bellezza Vanadis. Nel 1869, il chimico inglese G. Roscoe ottenne il vanadio metallico in polvere riducendo VCl 2 con idrogeno. Il vanadio viene estratto su scala industriale dall'inizio del XX secolo.

Il contenuto di vanadio nella crosta terrestre è pari a 1,5·10 -2% in massa; è un elemento abbastanza comune, ma disperso nelle rocce e nei minerali. Da elevato numero I minerali di vanadio di importanza industriale sono patronite, roscoelite, decloysite, carnotite, vanadinite e alcuni altri. Un'importante fonte di vanadio è la titanomagnetite e i minerali di ferro sedimentari (fosforo), nonché i minerali ossidati di rame-piombo-zinco. Il vanadio viene estratto come sottoprodotto durante la lavorazione delle materie prime di uranio, fosforiti, bauxiti e vari depositi organici (asfaltiti, scisti bituminosi).

Proprietà fisiche del vanadio. Il vanadio ha un reticolo cubico a corpo centrato con un periodo a=3,0282Å. Allo stato puro il vanadio è malleabile e può essere facilmente lavorato mediante pressione. Densità 6,11 g/cm3; temperatura di fusione 1900°С, temperatura di ebollizione 3400°С; calore specifico (a 20-100°C) 0,120 cal/g gradi; coefficiente termico di dilatazione lineare (a 20-1000°C) 10,6·10 -6 gradi -1; specifica resistenza elettrica a 20°C 24,8·10 -8 ohm·m (24,8·10 -6 ohm·cm); Al di sotto di 4,5 K il vanadio entra in uno stato di superconduttività. Proprietà meccaniche del vanadio ad alta purezza dopo ricottura: modulo elastico 135,25 n/m2 (13520 kgf/mm2), resistenza alla trazione 120 n/m2 (12 kgf/mm2), allungamento 17%, durezza Brinell 700 mn /m 2 (70 kgf/ mm2). Le impurità del gas riducono drasticamente la duttilità del vanadio e ne aumentano la durezza e la fragilità.

Proprietà chimiche del vanadio. A temperature normali, il vanadio non viene influenzato dall'aria, dall'acqua di mare e dalle soluzioni alcaline; resistente agli acidi non ossidanti, ad eccezione dell'acido fluoridrico. In termini di resistenza alla corrosione negli acidi cloridrico e solforico, il vanadio è significativamente superiore al titanio e all'acciaio inossidabile. Quando riscaldato in aria a una temperatura superiore a 300°C, il vanadio assorbe ossigeno e diventa fragile. A 600-700°C il vanadio viene ossidato intensamente per formare ossido V 2 O 5, nonché ossidi inferiori. Quando il vanadio viene riscaldato sopra i 700°C in corrente di azoto, si forma il nitruro VN (bp 2050°C), stabile in acqua e acidi. Il vanadio reagisce con il carbonio ad alte temperature, producendo carburo refrattario VC (pf 2800°C), che ha un'elevata durezza.

Il vanadio dà composti corrispondenti alle valenze 2, 3, 4 e 5; Sono pertanto noti i seguenti ossidi: VO e V 2 O 3 (di natura basica), VO 2 (anfotero) e V 2 O 5 (acido). I composti del vanadio 2 e 3-valente sono instabili e sono forti agenti riducenti. Significato pratico hanno composti di valenza più elevata. Viene utilizzata la tendenza del vanadio a formare composti di diverse valenze chimica analitica, e determina anche le proprietà catalitiche di V 2 O 5. L'ossido di vanadio (V) si dissolve negli alcali per formare vanadati.

Preparazione del vanadio. Per estrarre il vanadio si utilizza: lisciviazione diretta del minerale o concentrato di minerale con soluzioni di acidi e alcali; tostatura della materia prima (spesso con additivi NaCl) seguita dalla lisciviazione del prodotto della tostatura con acqua o acidi diluiti. L'ossido di vanadio (V) idrato viene isolato dalle soluzioni mediante idrolisi (a pH = 1-3). Quando i minerali di ferro contenenti vanadio vengono fusi in un altoforno, il vanadio viene convertito in ghisa e, quando trasformato in acciaio, si ottengono scorie contenenti il ​​10-16% di V 2 O 5. Le scorie di vanadio vengono arrostite con sale da cucina. Il materiale bruciato viene lisciviato con acqua e poi con acido solforico diluito. V 2 O 5 è isolato dalle soluzioni. Quest'ultimo viene utilizzato per la fusione del ferrovanadio (leghe di ferro con il 35-70% di vanadio) e per l'ottenimento del vanadio metallico e dei suoi composti. Il Vanadio, metallo malleabile, si ottiene dalla riduzione calcio-termica del V 2 O 5 o V 2 O 3 puro; riduzione di V 2 O 5 con alluminio; riduzione carbonio-termica sotto vuoto di V 2 O 3; riduzione magnesiaco-termica di VCl 3 ; dissociazione termica dello ioduro di vanadio. Il vanadio viene fuso in forni ad arco sotto vuoto con un elettrodo consumabile e in forni a fascio di elettroni.

Applicazione del vanadio. La metallurgia ferrosa è il principale consumatore di vanadio (fino al 95% di tutto il metallo prodotto). Il vanadio fa parte dell'acciaio rapido, dei suoi sostituti, degli acciai per utensili a bassa lega e di alcuni acciai strutturali. Con l'introduzione dello 0,15-0,25% di vanadio, la resistenza, la tenacità, la resistenza alla fatica e la resistenza all'usura dell'acciaio aumentano notevolmente. Il vanadio introdotto nell'acciaio è sia un elemento disossidante che formante carburo. I carburi di vanadio, distribuiti sotto forma di inclusioni disperse, prevengono la crescita del grano quando l'acciaio viene riscaldato. Il vanadio viene introdotto nell'acciaio sotto forma di una lega madre: il ferrovanadio. Il vanadio viene utilizzato anche per legare la ghisa. Il consumatore di vanadio è l'industria delle leghe di titanio; alcune leghe di titanio contengono fino al 13% di vanadio. Le leghe a base di niobio, cromo e tantalio contenenti additivi di vanadio hanno trovato impiego nell'aviazione, nei missili e in altri campi della tecnologia. Varie composizioni di leghe resistenti al calore e alla corrosione a base di vanadio con l'aggiunta di Ti, Nb, W, Zr e Al vengono sviluppate per l'uso nella tecnologia aeronautica, missilistica e nucleare. Di interesse sono le leghe superconduttrici e i composti di vanadio con Ga, Si e Ti.

Il vanadio metallico puro viene utilizzato nell'energia nucleare (gusci per elementi combustibili, tubi) e nella produzione di dispositivi elettronici. I composti del vanadio sono utilizzati nell'industria chimica come catalizzatori, in agricoltura e medicina, nell'industria tessile, delle pitture e delle vernici, della gomma, della ceramica, del vetro, della fotografia e della pellicola.

I composti del vanadio sono velenosi. L'avvelenamento è possibile per inalazione di polveri contenenti composti di Vanadiz, che provocano irritazione delle vie respiratorie, emorragie polmonari, vertigini, disturbi del funzionamento del cuore, dei reni, ecc.

Vanadio nel corpo. Vanadio - costante componente organismi vegetali e animali. La fonte del vanadio sono rocce ignee e scisti (contenenti circa lo 0,013% di vanadio), nonché arenarie e calcari (circa lo 0,002% di vanadio). Nei terreni il vanadio è pari a circa lo 0,01% (principalmente nell'humus); in acque dolci e marine 1·10 -7 -2·10 -7%. Nelle piante terrestri e acquatiche il contenuto di vanadio è molto più elevato (0,16-0,2%) che negli animali terrestri e marini (1,5·10 -5 - 2·10 -4%). Concentratori di vanadio sono: il briozoo Plumatella, il mollusco Pleurobranchus plumula, il cetriolo di mare Stichopus mobii, alcune ascidie, da muffe - aspergillus nero, da funghi - fungo velenoso (Amanita muscaria).