Arsimi

Vanadium ( element kimik): historia e emrit, struktura atomike, valenca

Ndër 115 elementët kimikë të njohur sot, shumë morën emrat e tyre për nder të heronjve të miteve greke, perëndive. Të tjerë emërtuan zbulues dhe shkencëtarë të famshëm me mbiemrat e tyre. Akoma të tjerë u emëruan sipas vendeve, qyteteve, objekte gjeografike. Historia e emrit të një elementi të tillë si vanadium është veçanërisht interesante. Dhe ky metal në vetvete është mjaft i rëndësishëm dhe ka karakteristika të veçanta. Prandaj, le ta shohim më në detaje.

Vanadiumi është një element kimik në tabelën periodike

Nëse e karakterizojmë këtë element nga pozicioni i tij në tabelën periodike, atëherë mund të theksojmë disa pika kryesore.

1. Ndodhet në periudhën e katërt madhore, grupi i pestë, nëngrupi kryesor.
2. Numri serial - 23.
3. Masa atomike e elementit është 50,9415.
4. Simboli kimik është V.
5. Emri latin është vanadium.
6. Emri rus është vanadium. Elementi kimik në formula lexohet si "vanadium".
7. Është një metal tipik dhe shfaq veti restauruese.

Bazuar në pozicionin e tij në sistemin e elementeve, është e qartë se, si një substancë e thjeshtë, ky element do të ketë veti të ngjashme me ato të tantalit dhe niobit.

Veçoritë e strukturës së atomit

Vanadiumi është një element kimik, struktura atomike e të cilit shprehet me formulën e përgjithshme elektronike 3d 3 4s 2. Natyrisht, për shkak të këtij konfigurimi, si valenca ashtu edhe gjendja e oksidimit mund të shfaqin vlera të ndryshme.

Kjo formulë na lejon të parashikojmë vetitë e vanadiumit si substancë e thjeshtëështë një metal tipik që formon një numër të madh përbërjesh të ndryshme, duke përfshirë ato komplekse.

Valenca karakteristike dhe gjendja e oksidimit

Për shkak të pranisë së tre elektroneve të paçiftuara në nënnivelin 3d, vanadiumi mund të shfaqë një gjendje oksidimi +3. Megjithatë, ajo nuk është e vetmja. Ka katër vlera të mundshme në total:

Për më tepër, vanadiumi është një element kimik, valenca e të cilit ka gjithashtu dy tregues: IV dhe V. Kjo është arsyeja pse ky atom ka thjesht shumë komponime, dhe të gjithë kanë një ngjyrë të bukur. Komplekset ujore dhe kripërat metalike janë veçanërisht të famshme për këtë.

Vanadium: element kimik. Historia e emrit

Nëse flasim për historinë e zbulimit të këtij metali, atëherë duhet t'i drejtohemi fillimit të shekullit të 18-të. Pikërisht gjatë kësaj periudhe, në vitin 1801, meksikani del Rio ishte në gjendje të zbulonte një element të panjohur për të në përbërjen e shkëmbit të plumbit, një mostër e të cilit ai ekzaminoi. Pas kryerjes së një sërë eksperimentesh, del Rio mori disa kripëra metalike me ngjyra të bukura. Ai i dha emrin "erythron", por më vonë e ngatërroi për kripërat e kromit, kështu që ai nuk e mori pëllëmbën në zbulim.

Më vonë, një tjetër shkencëtar, suedez Sefström, arriti të marrë këtë metal duke e izoluar atë nga minerali i hekurit. Ky kimist nuk kishte asnjë dyshim se elementi ishte i ri dhe i panjohur. Prandaj, ai është zbuluesi. Së bashku me Jens Berzelius, ai i dha emrin elementit të zbuluar - vanadium.

Pse pikërisht kjo? Në mitologjinë e vjetër norvegjeze, ekziston një perëndeshë që është personifikimi i dashurisë, këmbënguljes, besnikërisë dhe përkushtimit. Ajo është perëndeshë e bukurisë. Emri i saj ishte Vanadis. Pasi shkencëtarët studiuan vetitë e përbërjeve të elementit, u bë mjaft e qartë për ta se ato ishin shumë të bukura dhe plot ngjyra. Dhe shtimi i metalit në lidhjet rrit në mënyrë dramatike cilësinë, forcën dhe stabilitetin e tyre. Prandaj, për nder të perëndeshës Vanadis, emri iu dha një metali të pazakontë dhe të rëndësishëm.

Vanadiumi është një element kimik që është marrë në formën e një lënde të thjeshtë edhe më vonë. Vetëm në vitin 1869, kimisti anglez G. Roscoe ishte në gjendje të izolonte metalin në formë të lirë nga shkëmbinjtë. Një tjetër shkencëtar F. Weller vërtetoi se "kromi" i zbuluar dikur nga Del Rio është vanadium. Sidoqoftë, meksikani nuk jetoi për ta parë këtë ditë dhe kurrë nuk mësoi për zbulimin e tij. Emri i elementit erdhi në Rusi falë G.I. Hess.

Substanca e thjeshtë vanadium

Si një substancë e thjeshtë, atomi në fjalë është një metal. Ka një sërë veçorish fizike.

1. Ngjyra: argjend-e bardhë, me shkëlqim.
2. I brishtë, i fortë, i rëndë, pasi dendësia është 6.11 g/cm3.
3. Pika e shkrirjes është 1920 0 C, e cila e lejon atë të klasifikohet si një metal zjarrdurues.
4. Nuk oksidohet në ajër.

Meqenëse është e pamundur ta gjesh atë në formë të lirë në natyrë, njerëzit duhet ta izolojnë atë nga minerale dhe shkëmbinj të ndryshëm.

Vanadiumi është një element metalik kimik që shfaq aktivitet kimik mjaft të lartë kur nxehet dhe në kushte të caktuara. Nëse flasim për parametra standardë mjedisi, atëherë është në gjendje të reagojë vetëm me acide të koncentruara, aqua regia.

Formon komponime binare me disa jometale; reaksionet zhvillohen në temperatura të larta. Ai shpërndahet në shkrirjet alkaline, duke formuar komplekse - vanadate. Oksigjeni, si një agjent i fortë oksidues, tretet në vanadium dhe sa më e lartë të jetë temperatura e ngrohjes së përzierjes, aq më shumë shpërndahet.

Ndodhja në natyrë dhe izotopet

Nëse flasim për prevalencën e atomit në fjalë në natyrë, atëherë vanadiumi është një element kimik që klasifikohet si i shpërndarë. Është pjesë e pothuajse të gjithë shkëmbinjve të mëdhenj, xeheve dhe mineraleve. Por askund nuk është më shumë se 2%.

Këto janë raca të tilla si:

• vanadinite;
• patronizon;
• karnotit;
• i ftohtë.

Metalin në fjalë mund ta gjeni edhe në përbërje:

• hiri i bimëve;
• uji i oqeanit;
• trupat e ascidëve, holothurianëve;
• organizmave bimët tokësore dhe kafshët.

Nëse flasim për izotopet e vanadiumit, atëherë ka vetëm dy prej tyre: me një numër masiv prej 51, nga të cilët shumica dërrmuese është 99,77%, dhe me një numër masiv prej 50, i cili është radioaktiv i përhapur dhe shfaqet në sasi të papërfillshme.

Komponimet e vanadiumit

Ne kemi treguar tashmë më lart se, si një element kimik, ky metal shfaq aktivitet të mjaftueshëm për të formuar një numër të madh përbërjesh të ndryshme. Kështu, janë të njohura llojet e mëposhtme të substancave që përmbajnë vanadium.

1. Oksidet.
2. Hidroksidet.
3. Kripërat binare (kloride, fluoride, bromide, sulfide, jodide).
4. Oksikomponimet (oksikloride, oksibromide, oksitrifluoride dhe të tjera).
5. Kripërat komplekse.

Meqenëse valenca e një elementi ndryshon mjaft gjerësisht, përftohen shumë substanca. në shtëpi tipar dallues të gjithë ata janë të ngjyrosur. Vanadiumi është një element kimik, përbërjet e të cilit tregojnë se ngjyra e tij mund të variojë nga e bardha dhe e verdha në të kuqe dhe blu, duke përfshirë nuancat e gjelbër, portokalli, të zezë dhe vjollcë. Kjo është pjesërisht arsyeja pse i dhanë emrin atomit, sepse me të vërtetë duket shumë bukur.

Megjithatë, shumë nga komponimet përftohen vetëm në kushte mjaft të rrepta reagimi. Përveç kësaj, shumica e tyre janë substanca toksike që janë të rrezikshme për njerëzit. Gjendja fizike e substancave mund të jetë shumë e ndryshme. Për shembull, kloruret, bromidet dhe fluoridet janë më shpesh kristale rozë të errët, jeshile ose të zeza. Dhe oksidet janë në formën e pluhurave.

Prodhimi dhe përdorimi i metalit

Vanadiumi përftohet duke e izoluar atë nga shkëmbinjtë dhe xehet. Për më tepër, ato minerale që përmbajnë edhe 1% metal konsiderohen jashtëzakonisht të pasura me vanadium. Pas ndarjes së mostrës së përzierjes së hekurit dhe vanadiumit, ajo transferohet në një tretësirë ​​të koncentruar. Vanadati i natriumit izolohet prej tij me acidifikimin, nga i cili më pas merret një mostër shumë e përqendruar, me një përmbajtje metalike deri në 90%.

Kjo mbetje e tharë më pas kalcinohet në furrë dhe vanadiumi reduktohet në gjendjen e tij metalike. Në këtë formë, materiali është gati për përdorim.

Vanadiumi është një element kimik që përdoret gjerësisht në industri. Sidomos në inxhinierinë mekanike dhe shkrirjen e lidhjeve të çelikut. Mund të identifikohen disa përdorime kryesore të metalit.

1. Industria e tekstilit.
2. Prodhimi i qelqit.
3. Prodhimi i qeramikës dhe gomës.
4. Industria e bojrave dhe llaqeve.
5. Përgatitja dhe sinteza substancave kimike(prodhimi i acidit sulfurik).
6. Prodhimi i reaktorëve bërthamorë.
7. Aviacion dhe ndërtim anijesh, inxhinieri mekanike.

Vanadiumi është një përbërës aliazh shumë i rëndësishëm për prodhimin e lidhjeve të lehta, të forta, rezistente ndaj korrozionit, kryesisht çeliku. Nuk quhet kot "metal i automobilave".

Vanadium

VANADIUM-Unë; m.[lat. Vanadium nga Old Scand.] Element kimik (V), një metal i fortë me ngjyrë gri të çelur, që përdoret për prodhimin e llojeve të çelikut të çelikut. ● Emëruar pas perëndeshës së vjetër norvegjeze të bukurisë Vanadis për shkak të ngjyrës së bukur të kripërave të saj.

◁ Vanadium, -aya, -oh. Xheroret e dyta. Çeliku i dytë.

(lat. Vanadium), element kimik i grupit V tabelë periodike. Emri vjen nga perëndeshë e vjetër norvegjeze e bukurisë Vanadis. Metal i fortë gri prej çeliku. Dendësia 6.11 g/cm 3 t pl 1920°C. Rezistent ndaj ujit dhe shumë acideve. NË kores së tokës i shpërndarë, shpesh shoqëron hekurin ( xeherorët e hekurit janë një burim i rëndësishëm industrial i vanadiumit). Komponent aliazh i çeliqeve strukturore dhe lidhjeve të përdorura në teknologjinë e aviacionit dhe hapësirës, ​​në ndërtimin e anijeve detare, përbërës të lidhjeve superpërcjellëse. Komponimet e vanadiumit përdoren në industrinë e tekstilit, bojës dhe llakut dhe qelqit.

VANADIUM (lat. Vanadium), V (lexo “vanadium”), element kimik me numër atomik 23, pesha atomike 50,9415. Vanadiumi natyror është një përzierje e dy nuklideve (cm. NUKLIDI): i qëndrueshëm 51 V (99,76% në masë) dhe radioaktiv i dobët 52 V (gjysma e jetës më shumë se 3,9 10 17 vjet). Konfigurimi i dy shtresave të jashtme elektronike 3 s 2 fq 6 d 3 4s 2 . Në tabelën periodike të Mendelejevit ndodhet në periudhën e katërt në grupin VB. Vanadiumi formon komponime në gjendje oksidimi nga +2 në +5 (valenca nga II në V).
Rrezja e një atomi neutral të vanadiumit është 0,134 nm, rrezja e joneve V 2+ është 0,093 nm, V 3+ është 0,078 nm, V 4+ është 0,067-0,086 nm, V 5+ është 0,050-0,068 nm Energjitë sekuenciale të jonizimit të atomit të vanadiumit janë 6.74, 14.65, 29.31, 48.6 dhe 65.2 eV. Sipas shkallës Pauling, elektronegativiteti i vanadiumit është 1.63.
Në formën e tij të lirë është një metal me shkëlqim argjendi-gri.
Historia e zbulimit
Vanadiumi u zbulua në 1801 nga mineralologu meksikan A. M. del Rio si një papastërti në mineralin e plumbit nga një minierë në Zimapan. Del Rio e quajti elementin e ri erythronium (nga greqishtja erythros - e kuqe) për shkak të ngjyrës së kuqe të përbërjeve të tij. Megjithatë, ai më pas vendosi që nuk e kishte zbuluar element i ri, por një shumëllojshmëri kromi, i zbuluar katër vjet më parë dhe ende pothuajse i pa studiuar. Në vitin 1830, kimisti gjerman F. Wöhler studioi mineralin meksikan. (cm. WELER Friedrich) Megjithatë, pasi u helmua nga fluori i hidrogjenit, ai ndaloi kërkimet për disa muaj. Në të njëjtin vit, kimisti suedez N. Sefström (cm. SEFStröm Nils Gabriel) tërhoqi vëmendjen për praninë në mineral hekuri një papastërti në të cilën, së bashku me elementët e njohur, kishte një substancë të re. Si rezultat i analizave në laboratorin e J. Berzelius (cm. BERZELIUS Jens Jacob) u vërtetua se ishte zbuluar një element i ri. Ky element formon komponime me ngjyra të bukura, prej nga vjen emri i elementit, i lidhur me emrin e perëndeshës skandinave të bukurisë Vanadis. Në 1831, Wöhler vërtetoi identitetin e erythronium dhe vanadium, por elementi ruajti emrin e dhënë nga Sefström dhe Berzelius.
Të qenit në natyrë
Vanadiumi nuk gjendet në natyrë në formën e tij të lirë; ai klasifikohet si një element gjurmë. (cm. GJUROMENET). Përmbajtja e vanadiumit në koren e tokës është 1.6 10 -2% në masë, në ujin e oqeanit 3.10 -7%. Mineralet më të rëndësishme: patroniti V(S 2) 2, vanadiniti Pb 5 (VO 4) 3 Cl dhe disa të tjerë. Burimi kryesor i vanadiumit janë xehet e hekurit që përmbajnë vanadium si papastërti.
Faturë
Në industri, kur merret vanadium nga mineralet e hekurit me përzierjen e tij, fillimisht përgatitet një koncentrat, në të cilin përmbajtja e vanadiumit arrin 8-16%. Më pas, me trajtimin oksidativ, vanadiumi shndërrohet në shkallën më të lartë oksidimi +5 dhe vanadati i natriumit NaVO 3, i cili është lehtësisht i tretshëm në ujë, ndahet. Kur tretësira acidifikohet me acid sulfurik, formohet një precipitat, i cili pas tharjes përmban më shumë se 90% vanadium.
Koncentrati primar zvogëlohet në furrat e shpërthimit dhe fitohet koncentrati i vanadiumit, i cili më pas përdoret në shkrirjen e një aliazhi vanadiumi dhe hekuri - i ashtuquajturi ferrovanadium (përmban nga 35 deri në 70% vanadium). Vanadiumi metalik mund të përgatitet me reduktimin e klorurit të vanadiumit me hidrogjen, reduktimin termik të kalciumit të oksideve të vanadiumit (V 2 O 5 ose V 2 O 3), shpërbërjen termike të VI 2 dhe metoda të tjera.
Vetite fizike dhe kimike
Vanadiumi është i ngjashëm në dukje me çelikun; është metal mjaft i fortë, por në të njëjtën kohë i urtë. Pika e shkrirjes 1920 °C, pika e vlimit rreth 3400 °C, dendësia 6.11 g/cm3. Qelizë kristalore kub me qendër trupin, parametri a = 0,3024 nm.
Kimikisht, vanadiumi është mjaft inert. Është rezistent ndaj ujit të detit, zgjidhjeve të holluara të acideve klorhidrik, nitrik dhe sulfurik dhe alkaleve. Me oksigjen, vanadiumi formon disa okside: VO, V 2 O 3, V 3 O 5, VO 2, V 2 O 5. Portokalli V 2 O 5 është një oksid acid, blu e errët VO 2 është amfoterike, oksidet e mbetura të vanadiumit janë bazikë. Me halogjenet, vanadiumi formon halogjene të përbërjeve VX 2 (X = F, Cl, Br, I), VX 3, VX 4 (X = F, Cl, Br), VF 5 dhe disa oksohalide (VOCl, VOCl 2, VOF. 3, etj.).
Përbërjet e vanadiumit në gjendje oksidimi +2 dhe +3 janë agjentë të fortë reduktues; në gjendje oksidimi +5 shfaqin vetitë e agjentëve oksidues. Njihen karabit vanadium zjarrdurues VC (t pl =2800 °C), nitridi i vanadiumit VN, sulfuri i vanadiumit V 2 S 5, silici i vanadiumit V 3 Si dhe komponime të tjera të vanadiumit.
Kur V 2 O 5 ndërvepron me oksidet bazë, formohen vanadate (cm. VANADATËT)- kripërat e acidit vanadik me përbërje të mundshme H 2 .
Aplikacion
Vanadiumi përdoret kryesisht si një aditiv aliazh në prodhimin e lidhjeve rezistente ndaj konsumit, rezistente ndaj nxehtësisë dhe rezistente ndaj korrozionit (kryesisht çeliqe speciale) dhe si një komponent në prodhimin e magneteve. Oksidi i vanadiumit V 2 O 5 shërben si një katalizator efektiv, për shembull, në oksidimin e dioksidit të squfurit SO 2 në gaz squfuri SO 3 në prodhimin e acidit sulfurik. Komponimet e vanadiumit gjejnë një larmi aplikimesh në industri të ndryshme (tekstile, qelqi, bojë dhe llak, etj.).
Roli biologjik
Vanadiumi është vazhdimisht i pranishëm në indet e të gjithë organizmave në sasi të vogla. Në bimë përmbajtja e tij (0,1-0,2%) është dukshëm më e lartë se tek kafshët (1·10 –5 -1·10 –4%). Disa organizma detarë - briozoanët, molusqet dhe, veçanërisht, ascidët - janë në gjendje të përqendrojnë vanadiumin në sasi të konsiderueshme (në ascidët, vanadiumi gjendet në plazmën e gjakut ose në qelizat e veçanta - vanadocitet). Me sa duket, vanadiumi është i përfshirë në disa procese oksiduese në inde. Indet e muskujve të njeriut përmbajnë 2·10 - 6% vanadium, indi kockor - 0,35·10 - 6%, në gjak - më pak se 2·10 - 4% mg/l. Në total, një person mesatar (pesha trupore 70 kg) përmban 0,11 mg vanadium. Vanadiumi dhe komponimet e tij janë toksike. Doza toksike për njerëzit është 0.25 mg, doza vdekjeprurëse është 2-4 mg. Për V 2 O 5 përqendrimi maksimal i lejuar në ajër është 0,1-0,5 mg/m 3 .

fjalor enciklopedik . 2009 .

Shihni se çfarë është "vanadium" në fjalorë të tjerë:

- (lat. vanadium). Një metal i brishtë, me ngjyrë të bardhë, i zbuluar në vitin 1830 dhe i emëruar pas hyjnisë skandinave Vanadium. Fjalor fjalë të huaja, të përfshira në gjuhën ruse. Chudinov A.N., 1910. VANADIUM lat. vanadium, i quajtur Vanadia,... ... Fjalori i fjalëve të huaja të gjuhës ruse

- (vlera kimike V, pesha atomike 51) një element kimik i ngjashëm me përbërjet me fosfor dhe azot. Komponimet V. gjenden shpesh, edhe pse në sasi të papërfillshme, në mineralet e hekurit dhe disa argjila; parapërpunimi i xeheve të hekurit vanadik, V. pjesa... ... Enciklopedia e Brockhaus dhe Efron

Fjalori Vanad i sinonimeve ruse. Emër vanadium, numri i sinonimeve: 2 element vanadium (1)... Fjalor sinonimik

VANADIUM- VANADIUM, kimik. shenja V, në. V. 51.0, metal i fortë, elastik me ngjyrë çeliku, pika e shkrirjes 1715°, sp. pesha 5.688. V. përbërjet janë të përhapura në natyrë. Këto komponime janë helme, jo inferiore në forcë ndaj arsenikut; ata kane... ... Enciklopedia e Madhe Mjekësore

- (Vanadium), V, element kimik i grupit V të sistemit periodik, numri atomik 23, masa atomike 50,9415; metal, pika e shkrirjes 1920°C. Përdoret për lidhjen e çelikut dhe gize, si një përbërës i lidhjeve rezistente ndaj nxehtësisë, të forta dhe rezistente ndaj korrozionit, si... Enciklopedi moderne

- (lat. Vanadium) V, element kimik i grupit V të sistemit periodik, numri atomik 23, masa atomike 50,9415. Emri vjen nga perëndeshë e vjetër norvegjeze e bukurisë Vanadis. Metal i fortë gri prej çeliku. Dendësia 6,11 g/cm³, pika e shkrirjes 1920 .C.… … Fjalori i madh enciklopedik

- (simboli V), ELEMENT KALIMTARI, zbuluar në vitin 1801. Metal i bardhë argjendtë, i lakueshëm, i fortë. Gjendet në xehet e hekurit, të plumbit dhe të uraniumit, si dhe në qymyr dhe naftë. Përdoret në lidhjet e çelikut për të rritur forcën dhe rezistencën ndaj nxehtësisë. Fjalor enciklopedik shkencor dhe teknik Enciklopedi fizike

vanadium- V Elementi i grupit V Periodik. sistemet; në. n. 23, në. m 50,942; metal gri çeliku. Natyral V përbëhet nga dy izotope: 51V (99,75%) dhe 50V (0,25%). V u hap në 1801 Meksikë. mineralogisti A. M. del Rio. Në prom. Shkalla V...... Udhëzues teknik i përkthyesit

PËRKUFIZIM

Vanadium ndodhet në periodën e katërt të grupit V të nëngrupit dytësor (B) të tabelës periodike.

I referohet elementeve të familjes d. Metal. Emërtimi - V. Numri i serisë - 23. Masa atomike relative - 50.941 amu.

Struktura elektronike e atomit të vanadiumit

Atomi i vanadiumit përbëhet nga një bërthamë e ngarkuar pozitivisht (+23), brenda së cilës ka 23 protone dhe 28 neutrone, dhe 23 elektrone lëvizin në katër orbita.

Fig.1. Struktura skematike e atomit të vanadiumit.

Shpërndarja e elektroneve midis orbitaleve është si më poshtë:

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

Niveli i jashtëm i energjisë i atomit të vanadiumit përmban 5 elektrone, të cilat janë elektrone valente. Gjendja e oksidimit të kalciumit është +5. Diagrami i energjisë i gjendjes bazë merr formën e mëposhtme:

Bazuar në diagram, mund të argumentohet se vanadiumi gjithashtu ka një gjendje oksidimi +3.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Përshkrimi dhe vetitë e vanadiumit

Vanadiumi u zbulua fillimisht nga meksikani A.M. Del Rio në xeherore kafe që përmbanin plumb, i cili kur nxehej jepte një ngjyrë të kuqërremtë.

Por elementi mori njohje zyrtare më vonë, kur u zbulua nga një kimist nga Suedia N.G. Sefstrom ndërsa studionte mineral hekuri nga një vendburim dhe i dha emrin Vanadium, në përputhje me emrin Vanadis, i cili mbante perëndeshën e lashtë greke të bukurisë. .

Në pamje, metali i ngjan çelikut me ngjyrën e tij gri argjendi. Por këtu mbarojnë ngjashmëritë. Struktura e vanadiumit: rrjetë kub me qendër trupin me parametra a=3.024A dhe z=2. Dendësia është 6.11 g/cm3.

Ai shkrihet në një temperaturë prej 1920 o C, dhe fillon të ziejë në 3400 o C. Por ngrohja në ajër të hapur në një temperaturë mbi 300 o C zvogëlon vetitë plastike të metalit dhe e bën atë të brishtë, ndërsa rrit fortësinë e tij. Struktura e atomit të metalit na ndihmon të kuptojmë këtë sjellje.

element vanadium, me numër atomik 23 dhe masë atomike 50,942, i përket grupit V të periudhës së katërt të sistemit D. Dhe kjo do të thotë se atom vanadiumi përbëhet nga 23 protone, 23 elektrone dhe 28 neutrone.

Përkundër faktit se ky është një element i grupit V, valencë vanadiumi nuk është gjithmonë e barabartë me 5. Mund të jetë 2, 3, 4 dhe 5 me shenjë pozitive. Kuptime të ndryshme valencat shpjegohen me opsione të ndryshme mbushjeje predha elektronike, në të cilën ata vijnë në një gjendje të qëndrueshme.

Dihet se vlera pozitive e valencës përcaktohet nga numri i elektroneve të dhuruara nga një atom i një elementi kimik, dhe vlera negative përcaktohet nga numri i elektroneve të lidhura në nivelin e jashtëm të energjisë për të formuar qëndrueshmërinë e tij. Formula elektronike e vanadiumit- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .

Mund të dhurojë lehtësisht dy elektrone nga nënniveli i 4-të, ndërsa gjendja e tij e oksidimit është për shkak të manifestimit pozitiv me 2 valencë. Por një atom i këtij elementi është i aftë të dhurojë 3 elektrone të tjera nga orbita që i paraprin nënnivelit të jashtëm dhe të shfaqë një gjendje maksimale oksidimi prej +5.

Oksidet e këtij elementi me një valencë nga 2 deri në 5 janë të ndryshme në manifestimet e tyre kimike. Oksidet VO dhe V 2 O 3 janë bazike në natyrë, VO 2 është amfoterik dhe V 2 O 5 është acid.

Metali i pastër dallohet për duktilitetin e tij dhe për këtë arsye mund të përpunohet lehtësisht duke stampuar, shtypur dhe rrotulluar. Saldimi dhe prerja duhet të kryhen në një mjedis inert, pasi duktiliteti humbet kur nxehet.

Gjatë përpunimit, metali praktikisht nuk i nënshtrohet forcimit të punës dhe mund të përballojë ngarkesa të rënda kur kompresohet në të ftohtë pa pjekje të ndërmjetme. Është rezistent ndaj korrozionit dhe nuk ndryshon nën ndikimin e ujit, përfshirë ujin e detit, si dhe zgjidhjet e dobëta të disa acideve, kripërave dhe alkaleve.

Depozitat e vanadiumit dhe minierat

Element kimik vanadium, mjaft i zakonshëm në shkëmbinjtë tokësorë, por nuk shfaqet në formë të pastër, duke qenë i pranishëm në minerale në gjendje të shpërndarë. Grumbullimet e tij në shkëmbinj janë shumë të rralla. Ky është një metal i rrallë. Xhehër me përmbajtje 1%. substancë e pastër bën pjesë në kategorinë e të pasurve.

Industria nuk lë pas dore as xeheroret që përmbajnë 0.1% të elementit të pakët. Gjendet në përqendrime të ulëta në më shumë se dyzet minerale. Të rëndësishme për industrinë përfshijnë roskoelitin, i quajtur mikë vanadium, i cili përmban deri në 29% V 2 O 5 pentoksid, karnotit ( mikë uranium ) që përmban 20 % V 2 O 5 dhe vanadinit që përmban 19 % V 2 O 5.

Depozita të mëdha xeherore që përmbajnë metalin ndodhen në Amerikë, Afrikën e Jugut, Rusi, Finlandë dhe Australi. Ka një depozitë të madhe në malet e Perusë, ku përfaqësohet nga patroniti V 2 S 5 që përmban squfur. Kur piqet, formohet një koncentrat që përmban deri në 30% V 2 O 5.

Minerali u gjet në Kirgistan dhe Kazakistan. Fusha e famshme Kyzylorda është një nga më të mëdhatë. Në Rusi është minuar kryesisht në Rajoni i Krasnodarit(depozitimi i Kerçit) dhe në Urale (depozita titanomagnetiti Gusevogorsk).

Teknologjia për nxjerrjen e metalit varet nga kërkesat për pastërtinë e tij dhe zonën e përdorimit. Metodat kryesore të përdorura në teknologjinë e prodhimit të tij janë jodidi, kalcetermik, aluminotermik, karbon-termik në vakum dhe klorur.

Teknologjia e metodës së jodidit bazohet në shpërbërjen termike të jodidit. Është e zakonshme të merret metali duke reduktuar V 2 O 5 me një metodë termike duke përdorur kalcium ose alumin.

Në këtë rast, një reaksion ndodh sipas formulës: V 2 O 5 + 5Ca = 2V + 5CaC + 1460 kJ me çlirimin e nxehtësisë, e cila është e mjaftueshme për shkrirjen e V-së që rezulton, e cila e lejon atë të kullojë dhe të grumbullohet në formë të ngurtë. . Pastërtia e metalit të përftuar në këtë mënyrë arrin 99,5%.

Mënyrë moderne Ekstraktimi V është reduktimi i oksideve në kushte vakum me karbon në temperatura nga 1250 o C deri në 1700 o C. Metoda e nxjerrjes së klorurit përfshin reduktimin e VCl 3 me magnez të lëngshëm.

Aplikimet e vanadiumit

Një nga përdorimet kryesore të metalit ishte si një aditiv aliazh - ferrovanadium për të përmirësuar cilësinë e çeliqeve. Shtimi i vanadiumit rrit parametrat e forcës së çelikut, si dhe rezistencën e tij, rezistencën ndaj konsumit dhe karakteristika të tjera.

Në këtë rast, aditiv funksionon si një deoksidues dhe një përbërës karbid-formues. Karbitet shpërndahen në mënyrë të barabartë në aliazh, duke parandaluar rritjen strukturore të kokrrave të çelikut kur nxehen. Gize i lidhur me vanadium gjithashtu ndihmon në përmirësimin e cilësive të tij.

Përdoret vanadium për përmirësimin e lidhjeve me bazë titani. Ekziston titan, i cili përmban deri në 13% të këtij aditiv aliazh. Vanadiumi është gjithashtu i pranishëm në lidhjet e niobit, tantalit dhe kromit të përdorura në industrinë e aviacionit, si dhe në alumin, titan dhe materiale të tjera për aviacionin dhe raketat.

Veçantia e elementit lejon që ai të përdoret në industrinë bërthamore në prodhimin e tubave të kanaleve për shufrat e karburantit për termocentralet bërthamore, pasi ai, si zirkonium, ka vetinë e kapjes së ulët tërthore të neutroneve termike, gjë që është e rëndësishme gjatë kohës bërthamore. reagimet. Në teknologjinë e hidrogjenit atomik, kloruri i vanadiumit përdoret për ndërveprim termokimik me ujin.

Vanadiumi përdoret në industritë kimike dhe bujqësore, mjekësi, prodhimin e qelqit, tekstile, prodhimin e bojës dhe llakut dhe prodhimin e baterive. Përpunim i përhapur me dorë dhe aliazh krom vanadium, dallohen për qëndrueshmërinë e tyre.

Një nga fushat më të fundit është elektronika. Veçanërisht interesant dhe premtues është një material i bazuar në diokside. titan dhe vanadium. Të kombinuara në një mënyrë specifike, ato krijojnë një sistem që ka aftësinë të rrisë ndjeshëm kujtesën dhe shpejtësinë e kompjuterëve dhe pajisjeve të tjera elektronike.

Çmimi i vanadiumit

Si lëndë e parë e përfunduar lirohet vanadium në formën e shufrave, rrathëve, si dhe oksideve. Asortimenti i shumë ndërmarrjeve të angazhuara në prodhimin e këtij metali zjarrdurues përfshin lidhje të klasave të ndryshme. Çmimi varet kryesisht nga qëllimi, pastërtia e metalit, mënyra e prodhimit, si dhe lloji i produktit.

Për shembull, ndërmarrja e Yekaterinburgut NPK "Metalurgji Speciale" shet shufra me një çmim prej 7 mijë për kg, me një çmim nga 440 në 500 mijë për ton, shufra të klasës VNM-1 me një çmim prej 500 mijë për ton. Çmimi mund të ndryshojë gjithashtu në varësi të kushteve të tregut dhe kërkesës për produkte.

Vanadium(Vanadium), V, element kimik i grupit V të sistemit periodik të Mendelejevit; numri atomik 23, masa atomike 50,942; ngjyrë metali gri-çeliku. Vanadiumi natyror përbëhet nga dy izotope: 51 V (99,75%) dhe 50 V (0,25%); ky i fundit është pak radioaktiv (gjysmë-jeta T ½ = 10 14 vjet). Vanadiumi u zbulua në vitin 1801 nga mineralologu meksikan A. M. del Rio në mineralin kafe meksikan të plumbit dhe u emërua erythronium (nga greqishtja erythros - e kuqe) për ngjyrën e bukur të kuqe të kripërave të nxehta. Në 1830, kimisti suedez N. G. Sefström zbuloi një element të ri në mineral hekuri nga Taberg (Suedi) dhe e quajti atë Vanadium për nder të perëndeshës së vjetër norvegjeze të bukurisë Vanadis. Në 1869, kimisti anglez G. Roscoe përftoi Vanadiumin metalik pluhur duke reduktuar VCl 2 me hidrogjen. Vanadiumi është nxjerrë në shkallë industriale që nga fillimi i shekullit të 20-të.

Përmbajtja e vanadiumit në koren e tokës është 1,5·10 -2% në masë; është një element mjaft i zakonshëm, por i shpërndarë në shkëmbinj dhe minerale. Nga numer i madh Mineralet e vanadiumit me rëndësi industriale janë patroniti, roskoeliti, deklojiti, karnotiti, vanadiniti dhe disa të tjerë. Një burim i rëndësishëm i vanadiumit është titanomagnetiti dhe mineralet e hekurit sedimentar (fosfor), si dhe mineralet e oksiduara bakër-plumb-zink. Vanadiumi nxirret si nënprodukt gjatë përpunimit të lëndëve të para të uraniumit, fosforiteve, boksiteve dhe depozitimeve të ndryshme organike (asfaltite, argjilë nafte).

Vetitë fizike të vanadiumit. Vanadiumi ka një rrjetë kubike me qendër trupin me një periodë a=3,0282Å. Në gjendjen e tij të pastër, vanadiumi është i lakueshëm dhe mund të punohet lehtësisht me presion. Dendësia 6,11 g/cm3; temperatura e shkrirjes 1900°С, temperatura e vlimit 3400°С; kapaciteti specifik i nxehtësisë (në 20-100°C) 0,120 cal/g deg; koeficienti termik i zgjerimit linear (në 20-1000°C) 10.6·10 -6 deg -1; specifike rezistenca elektrike në 20°C 24,8·10 -8 ohm·m (24,8·10 -6 ohm·cm); Nën 4,5 K Vanadiumi kalon në një gjendje superpërçueshmërie. Vetitë mekanike të vanadiumit me pastërti të lartë pas pjekjes: moduli elastik 135,25 n/m2 (13520 kgf/mm2), qëndrueshmëria në tërheqje 120 n/m2 (12 kgf/mm2), zgjatja 17%, fortësia e Brinellit 700 mn/m2 (70 kgf). mm 2). Papastërtitë e gazit reduktojnë ndjeshëm duktilitetin e vanadiumit dhe rrisin fortësinë dhe brishtësinë e tij.

Karakteristikat kimike të vanadiumit. Në temperatura të zakonshme, Vanadiumi nuk ndikohet nga ajri, uji i detit dhe tretësirat alkali; rezistent ndaj acideve jooksiduese, me përjashtim të acidit hidrofluorik. Për sa i përket rezistencës ndaj korrozionit në acidet klorhidrik dhe sulfurik, Vanadiumi është dukshëm superior ndaj titanit dhe çelikut inox. Kur nxehet në ajër mbi 300°C, vanadium thith oksigjenin dhe bëhet i brishtë. Në 600-700°C Vanadiumi oksidohet intensivisht për të formuar oksid V 2 O 5, si dhe okside më të ulëta. Kur vanadiumi nxehet mbi 700°C në një rrjedhë azoti, formohet nitridi VN (bp 2050°C), i qëndrueshëm në ujë dhe acide. Vanadiumi reagon me karbonin në temperatura të larta, duke prodhuar karabit zjarrdurues VC (mp 2800°C), i cili ka fortësi të lartë.

Vanadiumi jep komponime që korrespondojnë me valencat 2, 3, 4 dhe 5; Prandaj, njihen oksidet e mëposhtme: VO dhe V 2 O 3 (bazë në natyrë), VO 2 (amfoterike) dhe V 2 O 5 (acidike). Komponimet e vanadiumit 2 dhe 3 valent janë të paqëndrueshëm dhe janë agjentë të fortë reduktues. Rëndësia praktike kanë komponime me valenca më të larta. Tendenca e vanadiumit për të formuar komponime me valenca të ndryshme përdoret në kimi analitike, dhe gjithashtu përcakton vetitë katalitike të V 2 O 5. Oksidi i vanadiumit (V) tretet në alkale për të formuar vanadate.

Përgatitja e vanadiumit. Për nxjerrjen e vanadiumit përdoret: shpëlarja e drejtpërdrejtë e mineralit ose koncentratit të xehes me tretësirë ​​të acideve dhe alkaleve; pjekja e lëndës së parë (shpesh me aditivë NaCl) e ndjekur nga kullimi i produktit të pjekjes me ujë ose acide të holluara. Oksidi i hidratuar i vanadiumit (V) izolohet nga tretësirat me hidrolizë (në pH = 1-3). Kur mineralet e hekurit që përmbajnë vanadium shkrihen në furrën e zjarrit, vanadiumi shndërrohet në gize dhe kur përpunohet në çelik, fitohet skorje që përmban 10-16% V 2 O 5. Skorjet e vanadiumit piqen me kripë gjelle. Materiali i djegur shpëlahet me ujë dhe më pas me acid sulfurik të holluar. V 2 O 5 izolohet nga tretësirat. Ky i fundit përdoret për shkrirjen e ferrovanadiumit (lidhjet e hekurit me 35-70% vanadium) dhe për marrjen e vanadiumit metalik dhe përbërjeve të tij. Metali i lakueshëm Vanadiumi përftohet nga reduktimi termik i kalciumit të V 2 O 5 ose V 2 O 3 të pastër; reduktimi i V 2 O 5 me alumin; reduktimi termik i karbonit me vakum të V 2 O 3; Reduktimi termik i magnezit të VCl 3; shpërbërja termike e jodidit të vanadiumit. Vanadiumi shkrihet në furrat me hark vakum me një elektrodë harxhuese dhe në furrat me rreze elektronike.

Aplikimi i vanadiumit. Metalurgjia e zezë është konsumatori kryesor i Vanadiumit (deri në 95% të të gjithë metalit të prodhuar). Vanadiumi është pjesë e çelikut me shpejtësi të lartë, zëvendësuesit e tij, çeliqet e veglave me aliazh të ulët dhe disa çeliqe strukturore. Me futjen e Vanadiumit 0,15-0,25%, forca, qëndrueshmëria, rezistenca ndaj lodhjes dhe rezistenca ndaj konsumit të çelikut rriten ndjeshëm. Vanadiumi i futur në çelik është një element deoksidues dhe formues i karbitit. Karbitet e vanadiumit, të shpërndara në formën e përfshirjeve të shpërndara, parandalojnë rritjen e kokrrave kur çeliku nxehet. Vanadiumi futet në çelik në formën e një aliazh master - ferrovanadium. Vanadiumi përdoret gjithashtu për lidhjen e gize. Konsumatori i Vanadiumit është industria e lidhjeve të titanit; disa lidhje titani përmbajnë deri në 13% vanadium. Lidhjet e bazuara në niobium, krom dhe tantal që përmbajnë aditivë vanadiumi kanë gjetur përdorim në aviacion, raketa dhe fusha të tjera të teknologjisë. Përbërje të ndryshme të lidhjeve rezistente ndaj nxehtësisë dhe rezistente ndaj korrozionit të bazuara në Vanadium me shtimin e Ti, Nb, W, Zr dhe Al janë duke u zhvilluar për përdorim në aviacion, raketa dhe teknologji bërthamore. Lidhjet superpërçuese dhe përbërjet e vanadiumit me Ga, Si dhe Ti janë me interes.

Vanadiumi i pastër metalik përdoret në energjinë bërthamore (predha për elementët e karburantit, tubacionet) dhe në prodhimin e pajisjeve elektronike. Komponimet e vanadiumit përdoren në industrinë kimike si katalizatorë, në bujqësia dhe mjekësi, në industrinë e tekstilit, bojës dhe llakut, gomës, qeramikës, qelqit, fotografisë dhe filmit.

Komponimet e vanadiumit janë helmuese. Helmimi është i mundur me thithjen e pluhurit që përmban komponimet Vanadiz.Shkaktojnë acarim të rrugëve të frymëmarrjes, hemorragji pulmonare, marramendje, çrregullime në funksionimin e zemrës, veshkave etj.

Vanadium në trup. Vanadium - konstante komponent organizmat bimore dhe shtazore. Burimi i Vanadiumit janë shkëmbinj magmatikë dhe rreshpe (që përmbajnë rreth 0,013% Vanadium), si dhe gurë ranorë dhe gëlqerorë (rreth 0,002% Vanadium). Në tokë, Vanadiumi është rreth 0,01% (kryesisht në humus); në ujërat e ëmbla dhe të detit 1·10 -7 -2·10 -7%. Në bimët tokësore dhe ujore, përmbajtja e vanadiumit është shumë më e lartë (0,16-0,2%) sesa në kafshët tokësore dhe detare (1,5·10 -5 - 2·10 -4%). Përqendruesit e vanadiumit janë: bryozoari Plumatella, molusku Pleurobranchus plumula, kastraveci i detit Stichopus mobii, disa ascidianë, nga myku - aspergilusi i zi, nga kërpudhat - kërpudhat (Amanita muscaria).