utdanning

Vanadium ( kjemisk element): navnehistorie, atomstruktur, valens

Blant de 115 kjemiske grunnstoffene som er kjent i dag, mottok mange navnene sine til ære for heltene i greske myter, guder. Andre kalte oppdagere og kjente forskere ved etternavn. Atter andre ble oppkalt etter land, byer, geografiske objekter. Historien til navnet på et slikt element som vanadium er spesielt interessant. Og dette metallet i seg selv er ganske viktig og har spesielle egenskaper. Derfor, la oss se på det mer detaljert.

Vanadium er et kjemisk grunnstoff i det periodiske systemet

Hvis vi karakteriserer dette elementet ved sin plassering i det periodiske systemet, kan vi fremheve flere hovedpunkter.

1. Ligger i den fjerde store perioden, femte gruppe, hovedundergruppe.
2. Serienummer - 23.
3. Atommassen til grunnstoffet er 50,9415.
4. Kjemisk symbol er V.
5. Det latinske navnet er vanadium.
6. Det russiske navnet er vanadium. Det kjemiske elementet i formlene leses som "vanadium".
7. Det er et typisk metall og har restaurerende egenskaper.

Basert på sin plassering i elementsystemet, er det åpenbart at som et enkelt stoff vil dette elementet ha egenskaper som ligner på tantal og niob.

Funksjoner av strukturen til atomet

Vanadium er et kjemisk grunnstoff hvis atomstruktur uttrykkes av den generelle elektroniske formelen 3d 3 4s 2. På grunn av denne konfigurasjonen kan åpenbart både valensen og oksidasjonstilstanden vise forskjellige verdier.

Denne formelen lar oss forutsi egenskapene til vanadium som enkelt stoff er et typisk metall som danner et stort antall forskjellige forbindelser, inkludert komplekse.

Karakteristisk valens og oksidasjonstilstand

På grunn av tilstedeværelsen av tre uparrede elektroner i 3d-undernivået, kan vanadium vise en +3 oksidasjonstilstand. Hun er imidlertid ikke den eneste. Det er fire mulige verdier totalt:

Dessuten er vanadium et kjemisk element hvis valens også har to indikatorer: IV og V. Det er derfor dette atomet har ganske enkelt mange forbindelser, og de har alle en vakker farge. Vandige komplekser og metallsalter er spesielt kjent for dette.

Vanadium: kjemisk grunnstoff. Navnets historie

Hvis vi snakker om historien til oppdagelsen av dette metallet, bør vi vende oss til begynnelsen av 1700-tallet. Det var i denne perioden, i 1801, at meksikanske del Rio var i stand til å oppdage et element ukjent for ham i sammensetningen av blystein, en prøve som han undersøkte. Etter å ha utført en rekke eksperimenter, oppnådde del Rio flere vakkert fargede metallsalter. Han ga den navnet "erythron", men forvekslet det senere med kromsalter, så han fikk ikke håndflaten i oppdagelsen.

Senere klarte en annen vitenskapsmann, svensken Sefström, å få tak i dette metallet ved å isolere det fra jernmalm. Denne kjemikeren var ikke i tvil om at grunnstoffet var nytt og ukjent. Derfor er han oppdageren. Sammen med Jens Berzelius ga han navnet til det oppdagede grunnstoffet - vanadium.

Hvorfor akkurat dette? I gammelnorsk mytologi er det én gudinne som er personifiseringen av kjærlighet, utholdenhet, lojalitet og hengivenhet. Hun er skjønnhetens gudinne. Hun het Vanadis. Etter at forskere studerte egenskapene til grunnstoffets forbindelser, ble det ganske tydelig for dem at de var veldig vakre og fargerike. Og tilsetning av metall til legeringer øker deres kvalitet, styrke og stabilitet dramatisk. Derfor, til ære for gudinnen Vanadis, ble navnet gitt til et uvanlig og viktig metall.

Vanadium er et kjemisk grunnstoff som ble oppnådd i form av et enkelt stoff enda senere. Først i 1869 klarte den engelske kjemikeren G. Roscoe å isolere metallet i fri form fra bergarter. En annen vitenskapsmann F. Weller beviste at "kromet" som en gang ble oppdaget av Del Rio, er vanadium. Men meksikaneren levde ikke for å se denne dagen og fikk aldri vite om oppdagelsen hans. Navnet på elementet kom til Russland takket være G.I. Hess.

Enkelt stoff vanadium

Som et enkelt stoff er det aktuelle atomet et metall. Den har en rekke fysiske egenskaper.

1. Farge: sølv-hvit, skinnende.
2. Sprø, hard, tung, siden tettheten er 6,11 g/cm3.
3. Smeltepunktet er 1920 0 C, noe som gjør at det kan klassifiseres som et ildfast metall.
4. Oksyderer ikke i luft.

Siden det er umulig å finne det i fri form i naturen, må folk isolere det fra forskjellige mineraler og bergarter.

Vanadium er et kjemisk metallelement som viser ganske høy kjemisk aktivitet ved oppvarming og under visse forhold. Hvis vi snakker om standard parametere miljø, da er den i stand til å reagere bare med konsentrerte syrer, aqua regia.

Det danner binære forbindelser med noen ikke-metaller; reaksjoner finner sted ved høye temperaturer. Det oppløses i alkalismelter og danner komplekser - vanadater. Oksygen, som et sterkt oksidasjonsmiddel, oppløses i vanadium, og jo høyere temperatur for oppvarming av blandingen, jo mer løses den opp.

Forekomst i naturen og isotoper

Hvis vi snakker om utbredelsen av det aktuelle atomet i naturen, så er vanadium et kjemisk grunnstoff som er klassifisert som dispergert. Den er en del av nesten alle store bergarter, malmer og mineraler. Men ingen steder er det mer enn 2%.

Dette er raser som:

• vanadinitt;
• patroniserer;
• karnotitt;
• chillit.

Du kan også finne det aktuelle metallet i sammensetningen:

• planteaske;
• hav vann;
• kropper av ascidianere, holothurianere;
• organismer landplanter og dyr.

Hvis vi snakker om vanadiumisotoper, er det bare to av dem: med et massetall på 51, hvorav de aller fleste er 99,77%, og med et massetall på 50, som er diffust radioaktivt og forekommer i ubetydelige mengder.

Vanadiumforbindelser

Vi har allerede antydet ovenfor at dette metallet som et kjemisk element viser tilstrekkelig aktivitet til å danne et stort antall forskjellige forbindelser. Følgende typer stoffer som inneholder vanadium er derfor kjent.

1. Oksider.
2. Hydroksider.
3. Binære salter (klorider, fluorider, bromider, sulfider, jodider).
4. Oksyforbindelser (oksyklorider, oksybromider, oksytrifluorider og andre).
5. Komplekse salter.

Siden valensen til et grunnstoff varierer ganske mye, oppnås mange stoffer. hjem særpreg alle av dem er farger. Vanadium er et kjemisk grunnstoff hvis forbindelser viser at fargen kan variere fra hvit og gul til rød og blå, inkludert nyanser av grønt, oransje, svart og fiolett. Dette er delvis grunnen til at de ga navnet til atomet, fordi det virkelig ser veldig vakkert ut.

Imidlertid oppnås mange av forbindelsene kun under ganske stringente reaksjonsbetingelser. I tillegg er de fleste giftige stoffer som er farlige for mennesker. Den fysiske tilstanden til stoffer kan være svært forskjellig. For eksempel er klorider, bromider og fluorider oftest mørkerosa, grønne eller svarte krystaller. Og oksider er i form av pulver.

Produksjon og bruk av metall

Vanadium oppnås ved å isolere det fra bergarter og malm. Dessuten anses de mineralene som inneholder til og med 1% metall som ekstremt rike på vanadium. Etter at prøven av jern- og vanadiumblandingen er separert, overføres den til en konsentrert løsning. Natriumvanadat isoleres fra det ved surgjøring, hvorfra det deretter oppnås en høykonsentrert prøve, med et metallinnhold på opptil 90%.

Dette tørkede residuet kalsineres deretter i en ovn og vanadiumet reduseres til sin metalliske tilstand. I denne formen er materialet klart til bruk.

Vanadium er et kjemisk grunnstoff som er mye brukt i industrien. Spesielt innen maskinteknikk og smelting av stållegeringer. Flere hovedbruk av metall kan identifiseres.

1. Tekstilindustri.
2. Glassproduksjon.
3. Produksjon av keramikk og gummi.
4. Maling og lakk industri.
5. Forberedelse og syntese kjemiske substanser(svovelsyreproduksjon).
6. Produksjon av atomreaktorer.
7. Luftfart og skipsbygging, maskinteknikk.

Vanadium er en svært viktig legeringskomponent for produksjon av lette, sterke, korrosjonsbestandige legeringer, hovedsakelig stål. Det kalles ikke "bilmetall" for ingenting.

Vanadium

VANADIUM-JEG; m.[lat. Vanadium fra Old Scand.] Kjemisk grunnstoff (V), et hardmetall med lys grå farge, brukt til å lage verdifulle stålkvaliteter. ● Oppkalt etter den gammelnorske skjønnhetsgudinnen Vanadis på grunn av den vakre fargen på saltene.

◁ Vanadium, -aya, -oh. Andre malmer. Andre stål.

(lat. Vanadium), kjemisk grunnstoff av gruppe V periodiske tabell. Navnet kommer fra den gammelnorske skjønnhetsgudinnen Vanadis. Stålgrått hardmetall. Tetthet 6,11 g/cm 3 t pl 1920°C. Motstandsdyktig mot vann og mange syrer. I jordskorpen spredt, følger ofte med jern (jernmalm er en viktig industriell kilde til vanadium). Legeringskomponent av konstruksjonsstål og legeringer brukt i luftfarts- og romteknologi, marin skipsbygging, komponent i superledende legeringer. Vanadiumforbindelser brukes i tekstil-, maling- og lakk- og glassindustrien.

VANADIUM (lat. Vanadium), V (les "vanadium"), kjemisk grunnstoff med atomnummer 23, atomvekt 50,9415. Naturlig vanadium er en blanding av to nuklider (cm. NUKLID): stabil 51 V (99,76 % av massen) og svakt radioaktiv 52 V (halveringstid mer enn 3,9 10 17 år). Konfigurasjon av to ytre elektroniske lag 3 s 2 s 6 d 3 4s 2 . I Mendeleevs periodiske system er det plassert i fjerde periode i gruppe VB. Vanadium danner forbindelser i oksidasjonstilstander fra +2 til +5 (valens fra II til V).
Radien til et nøytralt vanadiumatom er 0,134 nm, radiusen til V 2+ ioner er 0,093 nm, V 3+ er 0,078 nm, V 4+ er 0,067-0,086 nm, V 5+ er 0,050-0,068 nm. De sekvensielle ioniseringsenergiene til vanadiumatomet er 6,74, 14,65, 29,31, 48,6 og 65,2 eV. I følge Pauling-skalaen er elektronegativiteten til vanadium 1,63.
I sin frie form er det et skinnende sølvgrå metall.
Oppdagelseshistorie
Vanadium ble oppdaget i 1801 av den meksikanske mineralogen A. M. del Rio som en urenhet i blymalm fra en gruve i Zimapan. Del Rio kalte det nye elementet erythronium (fra det greske erythros - rødt) på grunn av den røde fargen på forbindelsene. Imidlertid bestemte han seg etterpå at han ikke hadde oppdaget nytt element, men en rekke krom, oppdaget fire år tidligere og fortsatt nesten ustudert. I 1830 studerte den tyske kjemikeren F. Wöhler det meksikanske mineralet. (cm. WELER Friedrich) Etter å ha blitt forgiftet av hydrogenfluorid, stoppet han imidlertid forskningen i flere måneder. Samme år ble den svenske kjemikeren N. Sefström (cm. SEFStröm Nils Gabriel) trakk oppmerksomheten til tilstedeværelsen i jernmalm en urenhet der det, sammen med kjente grunnstoffer, var noe nytt stoff. Som et resultat av analyse i laboratoriet til J. Berzelius (cm. BERZELIUS Jens Jacob) det ble bevist at et nytt element var oppdaget. Dette elementet danner forbindelser med vakre farger, derav navnet på elementet, assosiert med navnet på den skandinaviske skjønnhetsgudinnen Vanadis. I 1831 beviste Wöhler identiteten til erythronium og vanadium, men elementet beholdt navnet gitt til det av Sefström og Berzelius.
Å være i naturen
Vanadium forekommer ikke i naturen i sin frie form; det er klassifisert som et sporelement. (cm. SPORELEMENTER). Innholdet av vanadium i jordskorpen er 1,6 10 -2 masse%, i havvann 3,10 -7%. De viktigste mineralene: patronitt V(S 2) 2, vanadinitt Pb 5 (VO 4) 3 Cl og noen andre. Hovedkilden til vanadium er jernmalm som inneholder vanadium som en urenhet.
Kvittering
I industrien, når man oppnår vanadium fra jernmalm med dets blanding, tilberedes først et konsentrat, der vanadiuminnholdet når 8-16%. Deretter, ved oksidativ behandling, omdannes vanadium til høyeste grad oksidasjon +5 og natriumvanadatet NaVO 3, som er lett løselig i vann, separeres. Når løsningen surgjøres med svovelsyre, dannes et bunnfall som etter tørking inneholder mer enn 90% vanadium.
Primærkonsentratet reduseres i masovner og man får vanadiumkonsentrat, som deretter brukes til smelting av en legering av vanadium og jern – det såkalte ferrovanadium (inneholder fra 35 til 70 % vanadium). Metallisk vanadium kan fremstilles ved reduksjon av vanadiumklorid med hydrogen, kalsium-termisk reduksjon av vanadiumoksider (V 2 O 5 eller V 2 O 3), termisk dissosiasjon av VI 2 og andre metoder.
Fysiske og kjemiske egenskaper
Vanadium ligner i utseende på stål; det er ganske hardt, men samtidig duktilt metall. Smeltepunkt 1920 °C, kokepunkt ca. 3400 °C, tetthet 6,11 g/cm3. Krystallcelle kubisk kroppssentrert, parameter a = 0,3024 nm.
Kjemisk er vanadium ganske inert. Den er motstandsdyktig mot sjøvann, fortynnede løsninger av saltsyre, salpetersyre og svovelsyre og alkalier. Med oksygen danner vanadium flere oksider: VO, V 2 O 3, V 3 O 5, VO 2, V 2 O 5. Oransje V 2 O 5 er et surt oksid, mørkeblått VO 2 er amfotert, de resterende vanadiumoksidene er basiske. Med halogener danner vanadium halogenider av sammensetningene VX 2 (X = F, Cl, Br, I), VX 3, VX 4 (X = F, Cl, Br), VF 5 og flere oksohalider (VOCl, VOCl 2, VOF 3 osv.).
Vanadiumforbindelser i oksidasjonstilstander +2 og +3 er sterke reduksjonsmidler, i oksidasjonstilstand +5 viser de egenskapene til oksidasjonsmidler. Ildfast vanadiumkarbid VC (t pl =2800 °C), vanadiumnitrid VN, vanadiumsulfid V2S5, vanadiumsilisid V3Si og andre vanadiumforbindelser er kjent.
Når V 2 O 5 interagerer med basiske oksider, dannes vanadater (cm. VANADATES)- vanadinsyresalter med sannsynlig sammensetning H 2 .
applikasjon
Vanadium brukes hovedsakelig som legeringsadditiv i produksjon av slitesterke, varmebestandige og korrosjonsbestandige legeringer (primært spesialstål), og som komponent i produksjon av magneter. Vanadiumoksid V 2 O 5 tjener som en effektiv katalysator, for eksempel ved oksidasjon av svoveldioksid SO 2 til svovelgass SO 3 ved produksjon av svovelsyre. Vanadiumforbindelser finner en rekke bruksområder i ulike industrier (tekstil, glass, maling og lakk, etc.).
Biologisk rolle
Vanadium er konstant tilstede i vevet til alle organismer i små mengder. I planter er innholdet (0,1-0,2%) betydelig høyere enn hos dyr (1·10 –5 -1·10 –4%). Noen marine organismer - bryozoer, bløtdyr og spesielt ascidier - er i stand til å konsentrere vanadium i betydelige mengder (hos ascidianer finnes vanadium i blodplasma eller spesielle celler - vanadocytter). Tilsynelatende er vanadium involvert i noen oksidative prosesser i vev. Menneskelig muskelvev inneholder 2·10 - 6% vanadium, beinvev - 0,35·10 - 6%, i blod - mindre enn 2·10 - 4% mg/l. Totalt inneholder den gjennomsnittlige personen (kroppsvekt 70 kg) 0,11 mg vanadium. Vanadium og dets forbindelser er giftige. Den toksiske dosen for mennesker er 0,25 mg, den dødelige dosen er 2-4 mg. For V 2 O 5 er maksimalt tillatt konsentrasjon i luft 0,1-0,5 mg/m 3 .

encyklopedisk ordbok . 2009 .

Se hva "vanadium" er i andre ordbøker:

- (lat. vanadium). Et skjørt metall, hvitt i fargen, oppdaget i 1830 og oppkalt etter den skandinaviske guddomen Vanadium. Ordbok fremmedord, inkludert i det russiske språket. Chudinov A.N., 1910. VANADIUM lat. vanadium, kalt Vanadia,... ... Ordbok for utenlandske ord i det russiske språket

- (kjemisk verdi V, atomvekt 51) et kjemisk grunnstoff som ligner på forbindelser med fosfor og nitrogen. V. forbindelser finnes ofte, om enn i ubetydelige mengder, i jernmalm og noen leire; forbehandling av vanadisk jernmalm, V. del... ... Encyclopedia of Brockhaus og Efron

Vanad-ordbok for russiske synonymer. vanadium substantiv, antall synonymer: 2 vanadium (1) element... Synonymordbok

VANADIUM- VANADIUM, kjemisk. tegn V, kl. V. 51,0, hardt, elastisk stålfarget metall, smeltepunkt 1715°, sp. vekt 5.688. V. forbindelser er utbredt i naturen. Disse forbindelsene er giftstoffer, ikke dårligere i styrke enn arsen; de har... ... Great Medical Encyclopedia

- (Vanadium), V, kjemisk element i gruppe V i det periodiske systemet, atomnummer 23, atommasse 50,9415; metall, smeltepunkt 1920°C. Brukes til legering av stål og støpejern, som en del av varmebestandige, harde og korrosjonsbestandige legeringer, som... Moderne leksikon

- (lat. Vanadium) V, kjemisk grunnstoff i gruppe V i det periodiske systemet, atomnummer 23, atommasse 50,9415. Navnet kommer fra den gammelnorske skjønnhetsgudinnen Vanadis. Stålgrått hardmetall. Tetthet 6,11 g/cm³, smeltepunkt 1920 .C. … … Stor encyklopedisk ordbok

- (symbol V), OVERGANGSELEMENT, oppdaget i 1801. Sølvhvitt, formbart, seigt metall. Finnes i JERN-, BLY- OG URAN-malm, samt i kull og olje. Brukes i stållegeringer for å øke styrke og varmebestandighet.… … Vitenskapelig og teknisk encyklopedisk ordbok Fysisk leksikon

vanadium- V Grunnstoff av gruppe V Periodisk. systemer; på. n. 23, kl. m. 50,942; stål grå metall. Natural V består av to isotoper: 51V (99,75%) og 50V (0,25%). V ble åpnet i 1801 Mexico. mineralog A. M. del Rio. I skoleball. V-skala ... ... Teknisk oversetterveiledning

DEFINISJON

Vanadium lokalisert i den fjerde perioden i gruppe V i den sekundære (B) undergruppen av det periodiske systemet.

Refererer til elementer i d-familien. Metall. Betegnelse - V. Serienummer - 23. Relativ atommasse - 50.941 amu.

Elektronisk struktur av vanadiumatomet

Vanadiumatomet består av en positivt ladet kjerne (+23), inni denne er det 23 protoner og 28 nøytroner, og 23 elektroner beveger seg rundt i fire baner.

Figur 1. Skjematisk struktur av vanadiumatomet.

Fordelingen av elektroner mellom orbitaler er som følger:

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

Det ytre energinivået til vanadiumatomet inneholder 5 elektroner, som er valenselektroner. Oksydasjonstilstanden til kalsium er +5. Energidiagrammet for grunntilstanden har følgende form:

Basert på diagrammet kan det hevdes at vanadium også har en oksidasjonstilstand på +3.

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

Beskrivelse og egenskaper av vanadium

Vanadium ble opprinnelig oppdaget av meksikanske A.M. Del Rio i brunmalm som inneholder bly, som ved oppvarming ga en rødlig farge.

Men grunnstoffet fikk offisiell anerkjennelse senere, da det ble oppdaget av en kjemiker fra Sverige N.G. Sefstrom mens han studerte jernmalm fra en lokal forekomst og ga det navnet Vanadium, i samsvar med navnet Vanadis, som ble båret av den gamle greske skjønnhetsgudinnen .

Utseendemessig ligner metallet stål med sin sølvgrå farge. Men det er der likhetene slutter. Vanadium struktur: kubisk kroppssentrert gitter med parametere a=3,024A og z=2. Tettheten er 6,11 g/cm3.

Det smelter ved en temperatur på 1920 o C, og begynner å koke ved 3400 o C. Men oppvarming i friluft til en temperatur over 300 o C reduserer metallets plastiske egenskaper og gjør det sprøtt, samtidig som det øker hardheten. Strukturen til metallatomet hjelper oss å forstå denne oppførselen.

vanadium element, med et atomnummer på 23 og en atommasse på 50,942, tilhører den gruppe V i den fjerde perioden av D-systemet. Og dette betyr det vanadium atom består av 23 protoner, 23 elektroner og 28 nøytroner.

Til tross for at dette er et gruppe V-element, vanadiumvalens er ikke alltid lik 5. Det kan være 2, 3, 4 og 5 med positivt fortegn. Ulike betydninger valenser forklares med forskjellige fyllingsalternativer elektronskjell, hvor de kommer til en stabil tilstand.

Det er kjent at den positive verdien av valens bestemmes av antall elektroner donert av et atom i et kjemisk element, og den negative verdien bestemmes av antall elektroner knyttet til det ytre energinivået for å danne stabiliteten. Elektronisk formel av vanadium- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .

Den kan enkelt donere to elektroner fra 4. undernivå, mens oksidasjonstilstanden skyldes den 2-valens positive manifestasjonen. Men et atom av dette elementet er i stand til å donere ytterligere 3 elektroner fra banen foran det ytre undernivået og vise en maksimal oksidasjonstilstand på +5.

Oksider av dette elementet med en valens på 2 til 5 er forskjellige i deres kjemiske manifestasjoner. Oksydene VO og V 2 O 3 er basiske i naturen, VO 2 er amfoter og V 2 O 5 er sur.

Rent metall utmerker seg ved sin duktilitet og kan derfor enkelt bearbeides ved stempling, pressing og rulling. Sveising og skjæring må utføres i et inert miljø, siden duktiliteten går tapt ved oppvarming.

Under bearbeiding er metallet praktisk talt ikke utsatt for arbeidsherding og tåler store belastninger når det kaldkomprimeres uten mellomgløding. Det er motstandsdyktig mot korrosjon og endres ikke under påvirkning av vann, inkludert sjøvann, samt svake løsninger av noen syrer, salter og alkalier.

Vanadiumforekomster og gruvedrift

Vanadium kjemisk element, ganske vanlig i terrestriske bergarter, men forekommer ikke i ren form, og er tilstede i mineraler i en spredt tilstand. Dens ansamlinger i bergarter er svært sjeldne. Dette er et sjeldent metall. Malm med 1 % innhold Ren substans tilhører kategorien rik.

Industrien overser ikke selv malm som inneholder 0,1 % av det knappe elementet. Det finnes i lave konsentrasjoner i mer enn førti mineraler. Viktig for industrien inkluderer roscoelitt, kalt vanadium glimmer, som inneholder opptil 29 % V 2 O 5 pentoksid, karnotitt (uran glimmer), som inneholder 20 % V 2 O 5, og vanadinitt som inneholder 19 % V 2 O 5.

Store malmforekomster som inneholder metallet er lokalisert i Amerika, Sør-Afrika, Russland, Finland og Australia. Det er en stor forekomst i fjellene i Peru, hvor den er representert av patronitt V 2 S 5 som inneholder svovel. Når det brennes, dannes et konsentrat som inneholder opptil 30 % V 2 O 5.

Mineralet ble funnet i Kirgisistan og Kasakhstan. Det berømte Kyzylorda-feltet er et av de største. I Russland utvinnes det hovedsakelig i Krasnodar-regionen(Kerchforekomst) og i Ural (Gusevogorsk titanomagnetittforekomst).

Teknologien for utvinning av metall avhenger av kravene til renhet og bruksområde. De viktigste metodene som brukes i produksjonsteknologien er jodid, calcethermic, aluminothermic, karbon-termisk i vakuum og klorid.

Teknologien til jodidmetoden er basert på termisk dissosiasjon av jodid. Det er vanlig å oppnå metall ved å redusere V 2 O 5 ved en termisk metode ved bruk av kalsium eller aluminium.

I dette tilfellet skjer en reaksjon i henhold til formelen: V 2 O 5 +5Ca = 2V+5CaC+1460 kJ med frigjøring av varme, som er tilstrekkelig til å smelte den resulterende V, som lar den drenere og samle seg i fast form . Renheten til metallet oppnådd på denne måten når 99,5%.

Moderne måte V-ekstraksjon er reduksjon av oksider under vakuumforhold med karbon ved temperaturer fra 1250 o C til 1700 o C. Kloridekstraksjonsmetoden innebærer reduksjon av VCl 3 med flytende magnesium.

Bruk av vanadium

En av hovedbrukene til metallet var som legeringsadditiv - ferrovanadium for å forbedre kvaliteten på stål. Tilsetningen av vanadium øker styrkeparametrene til stål, så vel som dets seighet, slitestyrke og andre egenskaper.

I dette tilfellet fungerer tilsetningen både som en deoksideringsmiddel og en karbiddannende komponent. Karbider er jevnt fordelt i legeringen, og forhindrer den strukturelle veksten av stålkorn ved oppvarming. Støpejern legert med vanadium bidrar også til å forbedre kvalitetene.

Vanadium brukes for å forbedre titanbaserte legeringer. Det er titan, som inneholder opptil 13 % av dette legeringsadditivet. Vanadium er også til stede i legeringer av niob, tantal og krom som brukes i luftfartsindustrien, samt aluminium, titan og andre materialer for luftfart og rakett.

Det unike med elementet gjør at det kan brukes i kjernefysisk industri i produksjon av kanalrør for brenselsstaver for kjernekraftverk, siden det, som zirkonium, har egenskapen til lav tverrgående fangst av termiske nøytroner, noe som er viktig under kjernekraft. reaksjoner. I atomær hydrogenteknologi brukes vanadiumklorid til termokjemisk interaksjon med vann.

Vanadium brukes i kjemisk og landbruksindustri, medisin, glassproduksjon, tekstiler, maling- og lakkproduksjon og produksjon av batterier. Utbredt hånd- og legeringsverktøy kromvanadium, kjennetegnes ved deres holdbarhet.

Et av de siste områdene er elektronikk. Spesielt interessant og lovende er et materiale basert på dioksider. titan og vanadium. Kombinert på en bestemt måte skaper de et system som har evnen til å øke minnet og hastigheten til datamaskiner og andre elektroniske enheter betydelig.

Vanadium pris

Som ferdig råvare vanadium frigjøres i form av stenger, sirkler, samt oksider. Utvalget av mange bedrifter som driver med produksjon av dette ildfaste metallet inkluderer legeringer av forskjellige kvaliteter. Prisen avhenger i stor grad av formålet, renheten til metallet, produksjonsmetoden, samt type produkt.

For eksempel selger Yekaterinburg-bedriften NPK "Special Metallurgy" blokker til en pris på 7 tusen per kg, til en pris fra 440 til 500 tusen per tonn, blokker av VNM-1-kvalitet til en pris av 500 tusen per tonn. Prisen kan også endre seg avhengig av markedsforhold og etterspørsel etter produkter.

Vanadium(Vanadium), V, kjemisk element av gruppe V i det periodiske systemet til Mendeleev; atomnummer 23, atommasse 50,942; metall grå-stål farge. Naturlig vanadium består av to isotoper: 51 V (99,75%) og 50 V (0,25%); sistnevnte er svakt radioaktiv (halveringstid T ½ = 10 14 år). Vanadium ble oppdaget i 1801 av den meksikanske mineralogen A. M. del Rio i meksikansk brun blymalm og kalt erythronium (fra det greske erythros - rødt) for den vakre røde fargen på de oppvarmede saltene. I 1830 oppdaget den svenske kjemikeren N. G. Sefström et nytt grunnstoff i jernmalm fra Taberg (Sverige) og kalte det Vanadium til ære for den gammelnorske skjønnhetsgudinnen Vanadis. I 1869 oppnådde den engelske kjemikeren G. Roscoe pulverisert metallisk vanadium ved å redusere VCl 2 med hydrogen. Vanadium har blitt utvunnet i industriell skala siden begynnelsen av 1900-tallet.

Innholdet av vanadium i jordskorpen er 1,5·10 -2 masse%, det er et ganske vanlig grunnstoff, men spredt i bergarter og mineraler. Fra stort nummer Vanadiummineraler av industriell betydning er patronitt, roscoelite, decloysite, carnotite, vanadinite og noen andre. En viktig kilde til vanadium er titanomagnetitt og sedimentære (fosforholdige) jernmalmer, samt oksiderte kobber-bly-sinkmalmer. Vanadium utvinnes som et biprodukt ved bearbeiding av uranråvarer, fosforitter, bauxitter og ulike organiske forekomster (asfaltitter, oljeskifer).

Fysiske egenskaper til vanadium. Vanadium har et kroppssentrert kubisk gitter med en periode a=3,0282Å. I sin rene tilstand er vanadium formbart og kan lett bearbeides med trykk. Tetthet 6,11 g/cm3; smeltetemperatur 1900 ° С, koketemperatur 3400 ° С; spesifikk varmekapasitet (ved 20-100°C) 0,120 cal/g grader; termisk lineær ekspansjonskoeffisient (ved 20-1000°C) 10,6·10 -6 grader -1; spesifikk elektrisk motstand ved 20°C 24,8·10-8 ohm·m (24,8·10-6 ohm·cm); Under 4,5 K går vanadium inn i en tilstand av superledning. Mekaniske egenskaper av høyrent vanadium etter gløding: elastisitetsmodul 135,25 n/m2 (13520 kgf/mm2), strekkfasthet 120 n/m2 (12 kgf/mm2), forlengelse 17 %, Brinell hardhet 700 mn /m 2 (70 kgf/ mm 2). Gassurenheter reduserer duktiliteten til vanadium kraftig og øker hardheten og sprøheten.

Kjemiske egenskaper til vanadium. Ved vanlige temperaturer påvirkes ikke vanadium av luft, sjøvann og alkaliløsninger; motstandsdyktig mot ikke-oksiderende syrer, med unntak av flussyre. Når det gjelder korrosjonsbestandighet i saltsyre og svovelsyre, er vanadium betydelig bedre enn titan og rustfritt stål. Ved oppvarming i luft over 300°C absorberer vanadium oksygen og blir sprøtt. Ved 600-700°C oksideres vanadium intensivt for å danne V 2 O 5 oksid, samt lavere oksider. Når vanadium varmes opp over 700°C i en nitrogenstrøm, dannes nitrid VN (kp. 2050°C), stabilt i vann og syrer. Vanadium reagerer med karbon ved høye temperaturer, og gir ildfast karbid VC (smp. 2800°C), som har høy hardhet.

Vanadium gir forbindelser som tilsvarer valensene 2, 3, 4 og 5; Følgelig er følgende oksider kjent: VO og V 2 O 3 (basisk i naturen), VO 2 (amfoter) og V 2 O 5 (sur). Forbindelser av 2- og 3-valent vanadium er ustabile og er sterke reduksjonsmidler. Praktisk betydning har forbindelser med høyere valens. Vanadiums tendens til å danne forbindelser med forskjellige valenser brukes i analytisk kjemi, og bestemmer også de katalytiske egenskapene til V 2 O 5. Vanadium (V) oksid oppløses i alkalier for å danne vanadater.

Tilberedning av vanadium. For å ekstrahere vanadium brukes følgende: direkte utluting av malm eller malmkonsentrat med løsninger av syrer og alkalier; brenning av råstoffet (ofte med NaCl-tilsetningsstoffer) etterfulgt av utvasking av brenneproduktet med vann eller fortynnede syrer. Hydrert vanadium (V) oksid isoleres fra løsninger ved hydrolyse (ved pH = 1-3). Når vanadiumholdige jernmalmer smeltes i en masovn, omdannes vanadium til støpejern, og ved bearbeiding til stål får man slagg som inneholder 10-16 % V 2 O 5. Vanadiumslagg stekes med bordsalt. Det brente materialet utlutes med vann og deretter med fortynnet svovelsyre. V 2 O 5 er isolert fra løsninger. Sistnevnte brukes til å smelte ferrovanadium (jernlegeringer med 35-70% vanadium) og oppnå metallisk vanadium og dets forbindelser. Formbart metall Vanadium oppnås ved kalsium-termisk reduksjon av ren V 2 O 5 eller V 2 O 3; reduksjon av V 2 O 5 med aluminium; vakuum karbon-termisk reduksjon av V 2 O 3; magnesium-termisk reduksjon av VC13; termisk dissosiasjon av vanadiumjodid. Vanadium smeltes i vakuumbueovner med en forbrukbar elektrode og i elektronstråleovner.

Påføring av vanadium. Jernmetallurgi er hovedforbrukeren av vanadium (opptil 95 % av alt produsert metall). Vanadium er en del av høyhastighetsstål, dets erstatninger, lavlegerte verktøystål og enkelte konstruksjonsstål. Med introduksjonen av 0,15-0,25% vanadium øker styrken, seigheten, utmattelsesmotstanden og slitestyrken til stål kraftig. Vanadium introdusert i stål er både et deoksiderende og karbiddannende element. Vanadiumkarbider, fordelt i form av spredte inneslutninger, hindrer kornvekst når stål varmes opp. Vanadium introduseres i stål i form av en mesterlegering - ferrovanadium. Vanadium brukes også til legering av støpejern. Vanadiums forbruker er titanlegeringsindustrien; noen titanlegeringer inneholder opptil 13 % vanadium. Legeringer basert på niob, krom og tantal som inneholder vanadiumtilsetningsstoffer har funnet bruk i luftfart, raketter og andre teknologiområder. Ulike sammensetninger av varmebestandige og korrosjonsbestandige legeringer basert på vanadium med tilsetning av Ti, Nb, W, Zr og Al utvikles for bruk innen luftfart, rakett- og atomteknologi. Superledende legeringer og forbindelser av vanadium med Ga, Si og Ti er av interesse.

Rent metallisk vanadium brukes i kjernekraft (skaller for brenselelementer, rør) og i produksjon av elektroniske enheter. Vanadiumforbindelser brukes i kjemisk industri som katalysatorer, i jordbruk og medisin, i tekstil-, maling- og lakk-, gummi-, keramikk-, glass-, foto- og filmindustrien.

Vanadiumforbindelser er giftige. Forgiftning er mulig ved å inhalere støv som inneholder Vanadiz-forbindelser. De forårsaker irritasjon av luftveiene, lungeblødninger, svimmelhet, forstyrrelser i hjertets, nyrenes funksjon osv.

Vanadium i kroppen. Vanadium - konstant komponent plante- og dyreorganismer. Kilden til vanadium er magmatiske bergarter og skifer (som inneholder ca. 0,013 % vanadium), samt sandsteiner og kalksteiner (ca. 0,002 % vanadium). I jord er vanadium omtrent 0,01 % (hovedsakelig i humus); i ferskvann og sjøvann 1·10 -7 -2·10 -7 %. Hos land- og vannplanter er vanadiuminnholdet mye høyere (0,16-0,2 %) enn hos land- og sjødyr (1,5·10 -5 - 2·10 -4%). Konsentratorer av vanadium er: mosdyret Plumatella, bløtdyret Pleurobranchus plumula, sjøagurken Stichopus mobii, noen ascidians, fra muggsopp - svart aspergillus, fra sopp - paddehakk (Amanita muscaria).