Ta'lim

Vanadiy ( kimyoviy element): nom tarixi, atom tuzilishi, valentligi

Bugungi kunda ma'lum bo'lgan 115 kimyoviy elementlar orasida ko'plari yunon miflari, xudolari qahramonlari sharafiga o'z nomlarini oldilar. Boshqalar esa kashfiyotchilar va mashhur olimlarni familiyalari bilan atashgan. Boshqalar esa mamlakatlar, shaharlar nomi bilan atalgan. geografik ob'ektlar. Vanadiy kabi element nomining tarixi ayniqsa qiziq. Va bu metallning o'zi juda muhim va o'ziga xos xususiyatlarga ega. Shuning uchun, keling, buni batafsil ko'rib chiqaylik.

Vanadiy davriy jadvaldagi kimyoviy elementdir

Agar biz ushbu elementni davriy jadvaldagi o'rni bilan tavsiflasak, unda biz bir nechta asosiy fikrlarni ajratib ko'rsatishimiz mumkin.

1. To'rtinchi asosiy davrda, beshinchi guruh, asosiy kichik guruhda joylashgan.
2. Seriya raqami - 23.
3. Elementning atom massasi 50,9415 ga teng.
4. Kimyoviy belgisi V.
5. Lotincha nomi vanadiy.
6. Ruscha nomi vanadiy. Formulalardagi kimyoviy element "vanadiy" deb o'qiladi.
7. Bu odatiy metall bo'lib, tiklovchi xususiyatlarni namoyish etadi.

Elementlar sistemasidagi mavqeidan kelib chiqib, oddiy modda sifatida bu element tantal va niobiynikiga o'xshash xususiyatlarga ega bo'lishi aniq.

Atom tuzilishining xususiyatlari

Vanadiy kimyoviy element boʻlib, uning atom tuzilishi umumiy elektron formula 3d 3 4s 2 bilan ifodalanadi. Shubhasiz, bu konfiguratsiya tufayli valentlik ham, oksidlanish darajasi ham turli qiymatlarni namoyon qilishi mumkin.

Ushbu formula bizga vanadiyning xususiyatlarini taxmin qilish imkonini beradi oddiy modda koʻp sonli turli birikmalar, jumladan, murakkab birikmalar hosil qiluvchi tipik metalldir.

Xarakterli valentlik va oksidlanish darajasi

3d pastki sathida uchta juftlashtirilmagan elektron mavjudligi sababli vanadiy +3 oksidlanish darajasini ko'rsatishi mumkin. Biroq, u yagona emas. Jami to'rtta mumkin bo'lgan qiymat mavjud:

Bundan tashqari, vanadiy kimyoviy element bo'lib, uning valentligi ham ikkita ko'rsatkichga ega: IV va V. Shuning uchun bu atom juda ko'p birikmalarga ega va ularning barchasi chiroyli rangga ega. Buning uchun suvli komplekslar va metall tuzlari ayniqsa mashhur.

Vanadiy: kimyoviy element. Ismning tarixi

Agar biz ushbu metallning kashf etilishi tarixi haqida gapiradigan bo'lsak, unda 18-asrning boshlariga murojaat qilishimiz kerak. Aynan shu davrda, ya'ni 1801 yilda meksikalik del Rio qo'rg'oshin jinsi tarkibida unga noma'lum bo'lgan elementni topishga muvaffaq bo'ldi, uning namunasini o'rganib chiqdi. Bir qator tajribalarni o'tkazgandan so'ng, del Rio bir nechta chiroyli rangli metall tuzlarini oldi. U unga "eritron" nomini berdi, lekin keyinchalik uni xrom tuzlari deb hisobladi, shuning uchun u kashfiyotda kaftni olmagan.

Keyinchalik yana bir olim shved Sefström bu metallni temir rudasidan ajratib olish yo'li bilan olishga muvaffaq bo'ldi. Bu kimyogar elementning yangi va noma'lum ekanligiga shubha qilmagan. Shuning uchun u kashfiyotchidir. Yens Berzelius bilan birgalikda kashf etilgan element - vanadiyga nom berdi.

Nima uchun aynan shunday? Qadimgi Nors mifologiyasida sevgi, qat'iyat, sadoqat va sadoqat timsoli bo'lgan bitta ma'buda bor. U go'zallik ma'budasi. Uning ismi Vanadis edi. Olimlar element birikmalarining xususiyatlarini o'rganib chiqqandan so'ng, ular juda chiroyli va rang-barang ekanligi ularga ayon bo'ldi. Qotishmalarga metall qo'shilishi esa ularning sifati, mustahkamligi va barqarorligini keskin oshiradi. Shuning uchun, ma'buda Vanadis sharafiga nom g'ayrioddiy va muhim metallga berilgan.

Vanadiy kimyoviy element bo'lib, keyinchalik oddiy modda shaklida olingan. Faqat 1869 yilda ingliz kimyogari G. Rosko metalni jinslardan erkin holda ajratib olishga muvaffaq bo'ldi. Yana bir olim F.Veller bir paytlar Del Rio tomonidan kashf etilgan “xrom” vanadiy ekanligini isbotladi. Biroq, meksikalik bu kunni ko'rish uchun yashamadi va uning kashfiyoti haqida hech qachon bilmadi. Elementning nomi Rossiyaga G.I.Gess tufayli keldi.

Oddiy modda vanadiy

Oddiy modda sifatida ko'rib chiqilayotgan atom metalldir. U bir qator jismoniy xususiyatlarga ega.

1. Rang: kumush-oq, yaltiroq.
2. Mo'rt, qattiq, og'ir, chunki zichligi 6,11 g / sm3.
3. Erish nuqtasi 1920 0 S ni tashkil qiladi, bu esa uni o'tga chidamli metall sifatida tasniflash imkonini beradi.
4. Havoda oksidlanmaydi.

Tabiatda uni erkin holda topishning iloji bo'lmagani uchun odamlar uni turli minerallar va jinslardan ajratib olishga majbur bo'ladilar.

Vanadiy kimyoviy metall element bo'lib, qizdirilganda va ma'lum sharoitlarda ancha yuqori kimyoviy faollik ko'rsatadi. Agar standart parametrlar haqida gapiradigan bo'lsak muhit, keyin u faqat konsentrlangan kislotalar, aqua regia bilan reaksiyaga kirisha oladi.

U ba'zi metall bo'lmaganlar bilan ikkilik birikmalar hosil qiladi, reaktsiyalar yuqori haroratlarda sodir bo'ladi. Ishqoriy eritmalarda eriydi, komplekslar - vanadatlar hosil qiladi. Kislorod kuchli oksidlovchi vosita sifatida vanadiyda eriydi va aralashmani isitish harorati qanchalik yuqori bo'lsa, u shunchalik eriydi.

Tabiatda paydo bo'lishi va izotoplar

Agar biz ushbu atomning tabiatda tarqalishi haqida gapiradigan bo'lsak, vanadiy dispers deb tasniflangan kimyoviy elementdir. Bu deyarli barcha yirik jinslar, rudalar va minerallarning bir qismidir. Lekin hech bir joyda 2% dan ortiq emas.

Bular quyidagi zotlardir:

• vanadinit;
• homiylik qiladi;
• karnotit;
• chilli.

Kompozitsiyada ko'rib chiqilayotgan metallni ham topishingiz mumkin:

• o'simlik kuli;
• okean suvi;
• assidiyalar, holoturiylar tanasi;
• organizmlar quruqlikdagi o'simliklar va hayvonlar.

Agar vanadiy izotoplari haqida gapiradigan bo'lsak, unda ulardan faqat ikkitasi bor: massa soni 51, ularning katta qismi 99,77% va diffuz radioaktiv bo'lgan va ahamiyatsiz miqdorda bo'lgan massa soni 50.

Vanadiy birikmalari

Yuqorida biz yuqorida aytib o'tgan edik, bu metall kimyoviy element sifatida juda ko'p miqdordagi turli xil birikmalarni hosil qilish uchun etarli faollikni namoyish etadi. Shunday qilib, tarkibida vanadiy bo'lgan moddalarning quyidagi turlari ma'lum.

1. Oksidlar.
2. Gidroksidlar.
3. Ikkilik tuzlar (xloridlar, ftoridlar, bromidlar, sulfidlar, yodidlar).
4. Oksibirlashmalar (oksixloridlar, oksibromidlar, oksitriftoridlar va boshqalar).
5. Murakkab tuzlar.

Elementning valentligi juda keng bo'lganligi sababli juda ko'p moddalar olinadi. uy o'ziga xos xususiyat ularning barchasi rang beradi. Vanadiy kimyoviy element bo'lib, uning birikmalari rangi oq va sariqdan qizil va ko'kgacha, jumladan yashil, to'q sariq, qora va binafsha ranggacha bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi. Bu qisman ular atomga nom berishlarining sababi, chunki u haqiqatan ham juda chiroyli ko'rinadi.

Biroq, ko'pgina birikmalar faqat juda qattiq reaktsiya sharoitida olinadi. Bundan tashqari, ularning aksariyati odamlar uchun xavfli bo'lgan zaharli moddalardir. Moddalarning jismoniy holati juda boshqacha bo'lishi mumkin. Masalan, xloridlar, bromidlar va ftoridlar ko'pincha quyuq pushti, yashil yoki qora kristallardir. Oksidlar esa kukun shaklida bo'ladi.

Metall ishlab chiqarish va ulardan foydalanish

Vanadiyni togʻ jinslari va rudalardan ajratib olish yoʻli bilan olinadi. Bundan tashqari, hatto 1% metallni o'z ichiga olgan minerallar vanadiyga juda boy hisoblanadi. Temir va vanadiy aralashmasi namunasini ajratib bo'lgach, u konsentrlangan eritmaga o'tkaziladi. Natriy vanadati undan kislotalash yo'li bilan ajratiladi, keyinchalik undan yuqori konsentrlangan namuna olinadi, metall miqdori 90% gacha.

Keyin bu quritilgan qoldiq pechda kalsinlanadi va vanadiy metall holatiga qaytariladi. Ushbu shaklda material foydalanishga tayyor.

Vanadiy sanoatda keng qo'llaniladigan kimyoviy elementdir. Ayniqsa, mashinasozlik va po'lat qotishmalarini eritishda. Metallning bir nechta asosiy ishlatilishini aniqlash mumkin.

1. To'qimachilik sanoati.
2. Shisha ishlab chiqarish.
3. Keramika va kauchuk ishlab chiqarish.
4. Bo'yoq va lak sanoati.
5. Tayyorlash va sintez kimyoviy moddalar(sulfat kislota ishlab chiqarish).
6. Yadro reaktorlarini ishlab chiqarish.
7. Aviatsiya va kemasozlik, mashinasozlik.

Vanadiy engil, kuchli, korroziyaga chidamli qotishmalar, asosan po'lat ishlab chiqarish uchun juda muhim qotishma komponent hisoblanadi. Bu bejiz "avtomobil metalli" deb nomlanmagan.

Vanadiy

VANADIY-men; m.[lat. Old Scand dan vanadiy.] Kimyoviy element (V), ochiq kul rangdagi qattiq metall, qimmatbaho po'lat navlarini tayyorlash uchun ishlatiladi. ● Tuzlarining chiroyli rangi tufayli qadimgi Norvegiya go'zallik ma'budasi Vanadis sharafiga nomlangan.

◁ Vanadiy, -aya, -oh. Ikkinchi rudalar. Ikkinchi po'lat.

(lot. Vanadiy), V guruh kimyoviy elementi davriy jadval. Bu ism qadimgi Norvegiya go'zallik ma'budasi Vanadisdan kelib chiqqan. Chelik kulrang qattiq metall. Zichlik 6,11 g/sm 3 t yuqori 1920 ° S. Suvga va ko'plab kislotalarga chidamli. IN er qobig'i tarqoq, ko'pincha temir bilan birga keladi (temir rudalari vanadiyning muhim sanoat manbai hisoblanadi). Aviatsiya va kosmik texnologiyada, dengiz kemasozlikda ishlatiladigan strukturaviy po'latlar va qotishmalarning qotishma komponenti, o'ta o'tkazuvchan qotishmalarning komponenti. Vanadiy birikmalari toʻqimachilik, lak-boʻyoq, shisha sanoatida qoʻllaniladi.

VANADIUM (lat. Vanadium), V ("vanadiy" deb o'qing), atom raqami 23 bo'lgan kimyoviy element, atom og'irligi 50,9415. Tabiiy vanadiy ikki nuklidning aralashmasidir (sm. NUCLIDE): barqaror 51 V (massa bo'yicha 99,76%) va zaif radioaktiv 52 V (yarimparchalanish davri 3,9 10 17 yildan ortiq). Ikki tashqi elektron qatlamning konfiguratsiyasi 3 s 2 p 6 d 3 4s 2 . Mendeleyev davriy sistemasida VB guruhida to‘rtinchi davrda joylashgan. Vanadiy oksidlanish darajasida +2 dan +5 gacha (valentlik II dan V gacha) birikmalar hosil qiladi.
Neytral vanadiy atomining radiusi 0,134 nm, V 2+ ionlarining radiusi 0,093 nm, V 3+ 0,078 nm, V 4+ 0,067-0,086 nm, V 5+ 0,0680-0 nm. Vanadiy atomining ketma-ket ionlanish energiyalari 6,74, 14,65, 29,31, 48,6 va 65,2 eV ga teng. Pauling shkalasi bo'yicha vanadiyning elektr manfiyligi 1,63 ga teng.
Erkin shaklda u kumushrang-kulrang porloq metalldir.
Kashfiyot tarixi
Vanadiy 1801 yilda meksikalik mineralog A. M. del Rio tomonidan Zimapandagi kondan qo'rg'oshin rudasida aralashma sifatida topilgan. Del Rio yangi elementni eritronium (yunoncha erythros - qizil) birikmalarining qizil rangga ega bo'lganligi sababli deb atadi. Biroq, keyinchalik u kashf qilmaganiga qaror qildi yangi element, lekin to'rt yil oldin kashf etilgan va hali ham deyarli o'rganilmagan turli xil xrom. 1830 yilda nemis kimyogari F. Wöhler Meksika mineralini o'rgandi. (sm. WELER Fridrix) Biroq, ftor vodorod bilan zaharlanganidan so'ng, u bir necha oy davomida tadqiqotni to'xtatdi. Xuddi shu yili shved kimyogari N. Sefström (sm. SEFStröm Nils Gabriel) mavjudligiga e’tibor qaratdi Temir ruda nopoklik bo'lib, unda ma'lum elementlar bilan bir qatorda qandaydir yangi moddalar mavjud edi. J. Berzelius laboratoriyasida tahlil qilish natijasida (sm. BERZELIUS Jens Jeykob) yangi element kashf etilganligi isbotlandi. Bu element go'zal ranglar bilan birikmalar hosil qiladi, shuning uchun elementning nomi Skandinaviya go'zallik ma'budasi Vanadis nomi bilan bog'liq. 1831 yilda Wöhler eritroniy va vanadiyning kimligini isbotladi, ammo element Sefström va Berzelius tomonidan berilgan nomni saqlab qoldi.
Tabiatda bo'lish
Vanadiy tabiatda erkin holda uchramaydi, u iz element sifatida tasniflanadi. (sm. IZ Elementlari). Yer qobig'idagi vanadiyning miqdori massa bo'yicha 1,6 10 -2%, okean suvida 3,10 -7%. Eng muhim minerallar: patronit V(S 2) 2, vanadinit Pb 5 (VO 4) 3 Cl va boshqalar. Vanadiyning asosiy manbai - nopoklik sifatida vanadiyni o'z ichiga olgan temir rudalari.
Kvitansiya
Sanoatda temir rudalaridan vanadiyni uning aralashmasi bilan olishda birinchi navbatda konsentrat tayyorlanadi, unda vanadiy miqdori 8-16% ga etadi. Keyinchalik, oksidlovchi ishlov berish orqali vanadiyga aylanadi eng yuqori daraja oksidlanish +5 va suvda oson eriydigan natriy vanadati NaVO 3 ajraladi. Eritma sulfat kislota bilan kislotalanganda, quritgandan keyin 90% dan ortiq vanadiyni o'z ichiga olgan cho'kma hosil bo'ladi.
Domna pechlarida birlamchi konsentrat kamayadi va vanadiy kontsentrati olinadi, undan keyin vanadiy va temir qotishmasi - ferrovanadiy deb ataladigan (tarkibida 35 dan 70% gacha vanadiy mavjud) eritishda ishlatiladi. Metall vanadiyni vanadiy xloridni vodorod bilan qaytarish, vanadiy oksidlarini kaltsiy-termik qaytarish (V 2 O 5 yoki V 2 O 3), VI 2 ni termik dissotsiatsiyalash va boshqa usullar bilan olish mumkin.
Fizikaviy va kimyoviy xossalari
Vanadiy tashqi ko'rinishida po'latga o'xshaydi, u juda qattiq, lekin ayni paytda egiluvchan metalldir. Erish nuqtasi 1920 °C, qaynash nuqtasi taxminan 3400 °C, zichligi 6,11 g / sm3. Kristal hujayra kub tanasi markazlashtirilgan, parametr a = 0,3024 nm.
Kimyoviy jihatdan vanadiy juda inertdir. Dengiz suviga, xlorid, nitrat va sulfat kislotalarning suyultirilgan eritmalariga, ishqorlarga chidamli. Kislorod bilan vanadiy bir nechta oksidlarni hosil qiladi: VO, V 2 O 3, V 3 O 5, VO 2, V 2 O 5. Apelsin V 2 O 5 kislotali oksid, to'q ko'k VO 2 amfoter, qolgan vanadiy oksidlari asosdir. Galogenlar bilan vanadiy VX 2 (X = F, Cl, Br, I), VX 3, VX 4 (X = F, Cl, Br), VF 5 va bir nechta oksogalidlar (VOCl, VOCl 2, VOF) galogenidlarini hosil qiladi. 3 va boshqalar.).
Oksidlanish darajasi +2 va +3 bo'lgan vanadiy birikmalari kuchli qaytaruvchi moddalar, +5 oksidlanish darajasida esa oksidlovchi moddalar xossalarini namoyon qiladi. O'tga chidamli vanadiy karbid VC (t pl =2800 °C), vanadiy nitridi VN, vanadiy sulfid V 2 S 5, vanadiy silisidi V 3 Si va boshqa vanadiy birikmalari ma'lum.
V 2 O 5 asosli oksidlar bilan o'zaro ta'sirlashganda vanadatlar hosil bo'ladi (sm. VANADATLAR)- H 2 ehtimoli bo'lgan vanadik kislota tuzlari.
Ilova
Vanadiy, asosan, aşınmaya bardoshli, issiqlikka chidamli va korroziyaga chidamli qotishmalar (birinchi navbatda, maxsus po'latlar) ishlab chiqarishda qotishma qo'shimchasi sifatida va magnit ishlab chiqarishda komponent sifatida ishlatiladi. Vanadiy oksidi V 2 O 5 samarali katalizator bo'lib xizmat qiladi, masalan, oltingugurt dioksidi SO 2 ni oltingugurt gazi SO 3 ga oksidlanishida sulfat kislota ishlab chiqarishda. Vanadiy birikmalari sanoatning turli sohalarida (to'qimachilik, shisha, bo'yoq va lak va boshqalar) turli xil qo'llanilishini topadi.
Biologik rol
Vanadiy barcha organizmlarning to'qimalarida doimo kichik miqdorda mavjud. O'simliklarda uning miqdori (0,1-0,2%) hayvonlarnikidan sezilarli darajada yuqori (1·10 –5 -1·10 –4%). Ba'zi dengiz organizmlari - bryozoanlar, mollyuskalar va ayniqsa, assidiyalar - vanadiyni sezilarli miqdorda konsentratsiyalashga qodir (assidiyalarda vanadiy qon plazmasida yoki maxsus hujayralar - vanadositlarda topiladi). Ko'rinib turibdiki, vanadiy to'qimalarda ba'zi oksidlanish jarayonlarida ishtirok etadi. Inson mushak to'qimasida 2·10 - 6% vanadiy, suyak to'qimasida - 0,35·10 - 6%, qonda - 2·10 - 4% mg/l dan kam. Hammasi bo'lib, o'rtacha odamda (tana vazni 70 kg) 0,11 mg vanadiy mavjud. Vanadiy va uning birikmalari zaharli hisoblanadi. Odamlar uchun toksik dozasi 0,25 mg, o'ldiradigan dozasi 2-4 mg. V 2 O 5 uchun havodagi maksimal ruxsat etilgan kontsentratsiya 0,1-0,5 mg / m 3 ni tashkil qiladi.

ensiklopedik lug'at . 2009 .

Boshqa lug'atlarda "vanadiy" nima ekanligini ko'ring:

- (lot. vanadiy). Mo'rt metall, oq rang, 1830 yilda topilgan va Skandinaviya xudosi Vanadiy nomi bilan atalgan. Lug'at xorijiy so'zlar, rus tiliga kiritilgan. Chudinov A.N., 1910. VANADIY lat. Vanadiy nomidagi vanadiy,... ... Rus tilidagi xorijiy so'zlar lug'ati

- (kimyoviy qiymati V, atom og'irligi 51) fosfor va azot bilan birikmalarga o'xshash kimyoviy element. V. birikmalari koʻpincha oz miqdorda boʻlsa-da, temir rudalari va baʼzi gillarda uchraydi; vanadik temir rudalarini oldindan qayta ishlash, V. qismi... ... Brokxaus va Efron entsiklopediyasi

Vanad rus sinonimlarining lug'ati. vanadiy nomi, sinonimlar soni: 2 vanadiy (1) element... Sinonim lug'at

VANADIY- VANADIY, kimyoviy. V belgisi, at. V. 51,0, qattiq, elastik po'lat rangli metall, erish nuqtasi 1715 °, sp. vazni 5.688. V. birikmalari tabiatda keng tarqalgan. Ushbu birikmalar zaharli moddalar bo'lib, kuch jihatidan mishyakdan kam emas; ularda .. Bor... ... Buyuk tibbiy ensiklopediya

- (Vanadiy), V, davriy sistemaning V guruhining kimyoviy elementi, atom raqami 23, atom massasi 50,9415; metall, erish nuqtasi 1920 ° S. Issiqlikka chidamli, qattiq va korroziyaga chidamli qotishmalarning tarkibiy qismi sifatida po'lat va quyma temirni qotishma uchun ishlatiladi ... Zamonaviy ensiklopediya

- (lot. Vanadiy) V, davriy tizimning V guruhining kimyoviy elementi, atom raqami 23, atom massasi 50,9415. Bu ism qadimgi Norvegiya go'zallik ma'budasi Vanadisdan kelib chiqqan. Chelik kulrang qattiq metall. Zichlik 6,11 g/sm³, erish nuqtasi 1920 .C.… … Katta ensiklopedik lug'at

- (belgi V), 1801 yilda kashf etilgan O'TKAZISH ELEMENTI. Kumush-oq, egiluvchan, qattiq metall. TEMIR, QOʻRSHOSCH VA URAN rudalarida, shuningdek, koʻmir va neftda uchraydi. Quvvat va issiqlik qarshiligini oshirish uchun po'lat qotishmalarida ishlatiladi.…… Ilmiy-texnik entsiklopedik lug'at Fizika ensiklopediyasi

vanadiy- V V guruh elementi Davriy. tizimlar; da. n. 23, da. m 50,942; po'lat kulrang metall. Tabiiy V ikkita izotopdan iborat: 51V (99,75%) va 50V (0,25%). V 1801 yilda Meksikada ochilgan. mineralog A. M. del Rio. Baloda. V shkala ...... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

TA’RIF

Vanadiy davriy jadvalning ikkilamchi (B) kichik guruhi V guruhining to'rtinchi davrida joylashgan.

d-oilasining elementlariga ishora qiladi. Metall. Belgilanishi - V. Seriya raqami - 23. Nisbiy atom massasi - 50,941 amu.

Vanadiy atomining elektron tuzilishi

Vanadiy atomi musbat zaryadlangan yadrodan (+23) iborat bo'lib, uning ichida 23 ta proton va 28 neytron bo'lib, 23 ta elektron to'rtta orbita bo'ylab harakatlanadi.

1-rasm. Vanadiy atomining sxematik tuzilishi.

Elektronlarning orbitallar orasida taqsimlanishi quyidagicha:

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

Vanadiy atomining tashqi energiya darajasida valentlik elektronlari bo'lgan 5 ta elektron mavjud. Kaltsiyning oksidlanish darajasi +5 ga teng. Asosiy holatning energiya diagrammasi quyidagi shaklni oladi:

Diagrammaga asoslanib, vanadiyning oksidlanish darajasi ham +3 ekanligini ta'kidlash mumkin.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Vanadiyning tavsifi va xossalari

Vanadiyni dastlab meksikalik A.M. Del Rio qo'rg'oshinli jigarrang rudalarda, qizdirilganda qizg'ish rang berdi.

Ammo keyinchalik bu element rasman tan olindi, u shvetsiyalik kimyogar N.G. Sefstrom tomonidan mahalliy kondagi temir rudasini o'rganayotganda topilgan va unga Vanadiy nomini bergan, bu Vanadis nomi bilan uyg'un bo'lib, uni qadimgi yunon go'zallik ma'budasi olgan. .

Tashqi ko'rinishida metall kumush-kulrang rangi bilan po'latga o'xshaydi. Ammo o'xshashliklar shu erda tugaydi. Vanadiy tuzilishi: a=3,024A va z=2 parametrli kubik tana markazli panjara. Zichligi 6,11 g/sm3.

U 1920 o S haroratda eriydi va 3400 o S da qaynay boshlaydi. Lekin ochiq havoda 300 o C dan yuqori haroratgacha qizdirish metallning plastik xossalarini pasaytiradi va uni mo rt qiladi, shu bilan birga qattiqligini oshiradi. Metall atomining tuzilishi bu xatti-harakatni tushunishimizga yordam beradi.

vanadiy elementi, atom raqami 23 va atom massasi 50,942 bo'lib, D tizimining to'rtinchi davri V guruhiga kiradi. Va bu shuni anglatadiki vanadiy atomi 23 proton, 23 elektron va 28 neytrondan iborat.

Bu V guruh elementi bo'lishiga qaramay, vanadiy valentligi har doim ham 5 ga teng emas. U ijobiy belgi bilan 2, 3, 4 va 5 bo'lishi mumkin. Turli ma'nolar valentliklar turli xil to'ldirish variantlari bilan izohlanadi elektron qobiqlar, bunda ular barqaror holatga keladi.

Ma'lumki, valentlikning musbat qiymati kimyoviy element atomi tomonidan berilgan elektronlar soni bilan, manfiy qiymat esa uning barqarorligini hosil qilish uchun tashqi energiya darajasiga biriktirilgan elektronlar soni bilan belgilanadi. Vanadiyning elektron formulasi- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .

U 4-kichik darajadagi ikkita elektronni osongina berishi mumkin, uning oksidlanish darajasi esa 2-valentlik ijobiy namoyon bo'lishiga bog'liq. Ammo bu elementning atomi tashqi pastki sathdan oldingi orbitadan yana 3 ta elektronni berishga qodir va maksimal oksidlanish holatini +5 ko'rsatadi.

Ushbu elementning valentligi 2 dan 5 gacha bo'lgan oksidlari kimyoviy ko'rinishlari bilan farq qiladi. VO va V 2 O 3 oksidlari asosli, VO 2 amfoter va V 2 O 5 kislotali.

Sof metall o'zining egiluvchanligi bilan ajralib turadi va shuning uchun shtamplash, bosish va prokatlash orqali osonlik bilan qayta ishlanishi mumkin. Payvandlash va kesish inert muhitda amalga oshirilishi kerak, chunki qizdirilganda egiluvchanlik yo'qoladi.

Qayta ishlash jarayonida metall amalda qotib qolmaydi va oraliq tavlanmasdan sovuq siqilganda og'ir yuklarga bardosh bera oladi. U korroziyaga chidamli va suv, jumladan, dengiz suvi, shuningdek, ba'zi kislotalar, tuzlar va ishqorlarning kuchsiz eritmalari ta'sirida o'zgarmaydi.

Vanadiy konlari va qazib olish

Vanadiy kimyoviy elementi, quruqlik jinslarida juda keng tarqalgan, ammo sof shaklda uchramaydi, minerallarda dispers holatda mavjud. Uning tog' jinslarida to'planishi juda kam uchraydi. Bu noyob metalldir. Tarkibida 1% boʻlgan ruda toza modda boylar toifasiga kiradi.

Sanoat hattoki 0,1% kam elementni o'z ichiga olgan rudalarni ham e'tiborsiz qoldirmaydi. U qirqdan ortiq minerallarda past konsentratsiyalarda uchraydi. Sanoat uchun muhim bo'lganlarga 29% gacha V 2 O 5 pentoksidni o'z ichiga olgan vanadiy slyuda deb ataladigan roskoelit, 20% V 2 O 5 ni o'z ichiga olgan karnotit (uran slyuda) va 19% V 2 O 5 ni o'z ichiga olgan vanadinit kiradi.

Metallni o'z ichiga olgan yirik ruda konlari Amerika, Janubiy Afrika, Rossiya, Finlyandiya va Avstraliyada joylashgan. Peru tog'larida katta kon bor, u erda oltingugurt o'z ichiga olgan patronit V 2 S 5 bilan ifodalanadi. U yoqilganda, 30% gacha V 2 O 5 ni o'z ichiga olgan konsentrat hosil bo'ladi.

Mineral Qirg'iziston va Qozog'istonda topilgan. Mashhur Qiziloʻrda koni eng yiriklaridan biridir. Rossiyada u asosan qazib olinadi Krasnodar viloyati(Kerch koni) va Uralsda (Gusevogorsk titanomagnetit koni).

Metallni olish texnologiyasi uning tozaligi va foydalanish sohasiga qo'yiladigan talablarga bog'liq. Uni ishlab chiqarish texnologiyasida yodid, kalsetermik, aluminotermik, vakuumdagi uglerod-termik va xloridli asosiy usullar qo'llaniladi.

Yodid usuli texnologiyasi yodidning termik dissotsiatsiyasiga asoslangan. Kaltsiy yoki alyuminiy yordamida termal usul bilan V 2 O 5 ni kamaytirish orqali metallni olish odatiy holdir.

Bunda quyidagi formula bo'yicha reaksiya sodir bo'ladi: V 2 O 5 +5Ca = 2V+5CaC+1460 kJ issiqlik chiqishi bilan, bu hosil bo'lgan V ni eritish uchun etarli bo'lib, uni drenajlash va qattiq holatda to'plash imkonini beradi. . Shu tarzda olingan metallning tozaligi 99,5% ga etadi.

Zamonaviy usul V ekstraktsiyasi oksidlarni vakuum sharoitida uglerod bilan 1250 o C dan 1700 o S gacha bo'lgan haroratda kamaytirishdir. Xlorid ekstraktsiya usuli VCl 3 ni suyuq magniy bilan kamaytirishni o'z ichiga oladi.

Vanadiyning qo'llanilishi

Metallning asosiy qo'llanilishidan biri po'latlarning sifatini yaxshilash uchun qotishma qo'shimchasi - ferrovanadiy edi. Vanadiy qo'shilishi po'latning mustahkamlik parametrlarini, shuningdek, uning qattiqligini, aşınmaya bardoshliligini va boshqa xususiyatlarini oshiradi.

Bunday holda, qo'shimcha ham oksidlovchi, ham karbid hosil qiluvchi komponent sifatida ishlaydi. Karbidlar qotishma ichida teng ravishda taqsimlanadi, qizdirilganda po'lat donalarining strukturaviy o'sishiga to'sqinlik qiladi. Vanadiy bilan qotishma quyma temir ham uning sifatini yaxshilashga yordam beradi.

Vanadiy ishlatiladi titan asosidagi qotishmalarni yaxshilash uchun. Ushbu qotishma qo'shimchaning 13% gacha bo'lgan titanium mavjud. Vanadiy aviatsiya sanoatida ishlatiladigan niobiy, tantal va xrom qotishmalarida, shuningdek, aviatsiya va raketasozlik uchun alyuminiy, titan va boshqa materiallarda ham mavjud.

Elementning o'ziga xosligi uni yadro sanoatida atom elektr stantsiyalari uchun yonilg'i tayoqlari uchun kanal quvurlarini ishlab chiqarishda qo'llash imkonini beradi, chunki u tsirkoniy kabi termal neytronlarni past ko'ndalang tutilish xususiyatiga ega, bu yadroviy energiya ishlab chiqarishda muhim ahamiyatga ega. reaktsiyalar. Atom vodorod texnologiyasida vanadiy xlorid suv bilan termokimyoviy o'zaro ta'sir qilish uchun ishlatiladi.

Vanadiy kimyo va qishloq xoʻjaligi, tibbiyot, shisha ishlab chiqarish, toʻqimachilik, lak-boʻyoq ishlab chiqarish va akkumulyatorlar ishlab chiqarishda qoʻllaniladi. Keng tarqalgan qo'l va qotishma asboblari xrom vanadiy, chidamliligi bilan ajralib turadi.

Eng yangi sohalardan biri bu elektronika. Ayniqsa, qiziqarli va istiqbolli dioksidlarga asoslangan materialdir. titan va vanadiy. Muayyan tarzda birlashtirilib, ular kompyuterlar va boshqa elektron qurilmalarning xotirasi va tezligini sezilarli darajada oshirish qobiliyatiga ega bo'lgan tizimni yaratadilar.

Vanadiy narxi

Tayyor xom ashyo sifatida vanadiy ajralib chiqadi novdalar, doiralar, shuningdek, oksidlar shaklida. Ushbu o'tga chidamli metallni ishlab chiqarish bilan shug'ullanadigan ko'plab korxonalarning assortimenti turli markalardagi qotishmalarni o'z ichiga oladi. Narx ko'p jihatdan metallning maqsadiga, tozaligiga, ishlab chiqarish usuliga, shuningdek mahsulot turiga bog'liq.

Misol uchun, Yekaterinburgdagi NPK "Maxsus metallurgiya" korxonasi quymalarni bir kilogramm uchun 7 ming, tonnasi uchun 440 dan 500 ming, VNM-1 navli quymalarni bir tonna uchun 500 ming narxda sotadi. Narx bozor sharoitiga va mahsulotlarga bo'lgan talabga qarab ham o'zgarishi mumkin.

Vanadiy(Vanadiy), V, Mendeleyev davriy sistemasining V guruhining kimyoviy elementi; atom raqami 23, atom massasi 50,942; metall kulrang-po'lat rang. Tabiiy vanadiy ikkita izotopdan iborat: 51 V (99,75%) va 50 V (0,25%); ikkinchisi zaif radioaktivdir (yarimparchalanish davri T ½ = 10 14 yil). Vanadiy 1801 yilda meksikalik mineralog A. M. del Rio tomonidan Meksikaning jigarrang qo'rg'oshin rudasida topilgan va qizdirilgan tuzlarning chiroyli qizil rangi uchun eritroniy (yunoncha eritrosdan - qizil) deb nomlangan. 1830 yilda shved kimyogari N. G. Sefstryom Taberg (Shvetsiya) temir rudasidan yangi elementni topdi va uni qadimgi Norse go'zallik ma'budasi Vanadis sharafiga Vanadiy deb nomladi. 1869 yilda ingliz kimyogari G. Rosko vodorod bilan VCl 2 ni kamaytirish orqali kukunli metall Vanadiy oldi. Vanadiy 20-asr boshidan sanoat miqyosida qazib olindi.

Yer qobig'idagi vanadiyning miqdori massa bo'yicha 1,5·10 -2% ni tashkil qiladi, u juda keng tarqalgan element, ammo tog' jinslari va minerallarda tarqalgan. Kimdan katta raqam Sanoat ahamiyatiga ega bo'lgan vanadiy minerallari - patronit, roskoelit, deklozit, karnotit, vanadinit va boshqalar. Vanadiyning muhim manbai titanomagnetit va cho'kindi (fosforli) temir rudalari, shuningdek oksidlangan mis-qo'rg'oshin-rux rudalaridir. Vanadiy uran xomashyosi, fosforitlar, boksitlar va turli organik konlarni (asfaltitlar, neft slanetslarini) qayta ishlash jarayonida qoʻshimcha mahsulot sifatida olinadi.

Vanadiyning fizik xossalari. Vanadiy a=3,0282Å davriga ega bo'lgan tana markazli kubik panjaraga ega. Sof holatda vanadiy egiluvchan bo'lib, bosim bilan oson ishlanadi. Zichlik 6,11 g/sm3; erish harorati 1900°S, qaynash harorati 3400°S; solishtirma issiqlik sig'imi (20-100 ° S da) 0,120 kal / g deg; chiziqli kengayishning termal koeffitsienti (20-1000 ° S da) 10,6·10 -6 deg -1; xos elektr qarshilik 20 ° C da 24,8 · 10 -8 ohm · m (24,8 · 10 -6 ohm · sm); 4,5 K dan past vanadiy o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tadi. Yuvilgandan keyin yuqori tozalikdagi vanadiyning mexanik xususiyatlari: elastik modul 135,25 n / m2 (13520 kgf / mm2), valentlik kuchi 120 n / m2 (12 kgf / mm2), cho'zilish 17%, Brinell qattiqligi 700 mn / m 2 (70 kgf /) mm 2). Gaz aralashmalari vanadiyning egiluvchanligini keskin pasaytiradi va uning qattiqligi va mo'rtligini oshiradi.

Vanadiyning kimyoviy xossalari. Oddiy haroratlarda vanadiy havo, dengiz suvi va gidroksidi eritmalar ta'sirida emas; gidroflorik kislotadan tashqari oksidlovchi bo'lmagan kislotalarga chidamli. Xlorid va sulfat kislotalarda korroziyaga chidamlilik nuqtai nazaridan Vanadiy titan va zanglamaydigan po'latdan sezilarli darajada ustundir. 300 ° C dan yuqori havoda qizdirilganda vanadiy kislorodni o'zlashtiradi va mo'rt bo'ladi. 600-700 ° S da Vanadiy V 2 O 5 oksidi, shuningdek, quyi oksidlarni hosil qilish uchun intensiv oksidlanadi. Vanadiyni azot oqimida 700°S dan yuqori qizdirilganda suvda va kislotalarda barqaror boʻlgan nitridi VN hosil boʻladi (bp 2050°C). Vanadiy yuqori haroratlarda uglerod bilan reaksiyaga kirishib, yuqori qattiqlikka ega bo'lgan o'tga chidamli karbid VC (mp 2800 ° C) hosil qiladi.

Vanadiy 2, 3, 4 va 5 valentliklarga mos keladigan birikmalar beradi; Shunga ko'ra, quyidagi oksidlar ma'lum: VO va V 2 O 3 (tabiatda asosiy), VO 2 (amfoter) va V 2 O 5 (kislotali). 2 va 3 valentli vanadiy birikmalari beqaror va kuchli qaytaruvchi moddalardir. Amaliy ahamiyati yuqori valentli birikmalarga ega. Vanadiyning turli valentli birikmalar hosil qilish tendentsiyasidan foydalaniladi analitik kimyo, hamda V 2 O 5 ning katalitik xususiyatlarini ham aniqlaydi. Vanadiy (V) oksid ishqorlarda eriydi va vanadatlar hosil qiladi.

Vanadiyni tayyorlash. Vanadiyni ajratib olish uchun quyidagilar qo'llaniladi: ruda yoki ruda konsentratini kislotalar va ishqorlar eritmalari bilan to'g'ridan-to'g'ri yuvish; xom ashyoni qovurish (ko'pincha NaCl qo'shimchalari bilan), keyin qovurilgan mahsulotni suv yoki suyultirilgan kislotalar bilan yuvish. Gidratlangan vanadiy (V) oksidi eritmalardan gidroliz orqali ajratiladi (pH = 1-3). Tarkibida vanadiy bo‘lgan temir rudalari yuqori pechda eritilganda vanadiy cho‘yanga, po‘latga ishlov berilganda esa 10-16% V 2 O 5 li shlak olinadi. Vanadiy shlaklari osh tuzi bilan qovuriladi. Kuygan material suv bilan, keyin suyultirilgan sulfat kislota bilan yuviladi. Eritmalardan V 2 O 5 ajratiladi. Ikkinchisi ferrovanadiyni (35-70% vanadiyli temir qotishmalari) eritish va metall vanadiy va uning birikmalarini olish uchun ishlatiladi. Egiluvchan metall Vanadiy sof V 2 O 5 yoki V 2 O 3 ning kaltsiy-termik qaytarilishi bilan olinadi; alyuminiy bilan V 2 O 5 ni kamaytirish; V 2 O 3 ning vakuumli uglerod-termik qisqarishi; VCl 3 ning magniy-termik qisqarishi; vanadiy yodidning termal dissotsiatsiyasi. Vanadiy sarflanadigan elektrodli vakuumli kamon pechlarida va elektron nurli pechlarda eritiladi.

Vanadiyni qo'llash. Qora metallurgiya vanadiyning asosiy iste'molchisi (ishlab chiqarilgan barcha metallning 95% gacha). Vanadiy yuqori tezlikda ishlaydigan po'lat, uning o'rnini bosuvchi moddalar, past qotishma asbob po'latlari va ba'zi strukturaviy po'latlarning bir qismidir. 0,15-0,25% vanadiyning kiritilishi bilan po'latning mustahkamligi, pishiqligi, charchoqqa chidamliligi va aşınma qarshiligi keskin oshadi. Po'latga kiritilgan vanadiy ham oksidlovchi, ham karbid hosil qiluvchi element hisoblanadi. Tarqalgan qo'shimchalar shaklida tarqalgan vanadiy karbidlari po'lat qizdirilganda donning o'sishiga to'sqinlik qiladi. Vanadiy po'latga asosiy qotishma - ferrovanadiy shaklida kiritiladi. Vanadiy quyma temirni qotishma uchun ham ishlatiladi. Vanadiyning iste'molchisi - titanium qotishma sanoati; ba'zi titanium qotishmalarida 13% gacha vanadiy mavjud. Niobiy, xrom va tantalga asoslangan vanadiy qo'shimchalari bo'lgan qotishmalar aviatsiya, raketa va texnologiyaning boshqa sohalarida qo'llanilgan. Aviatsiya, raketa va yadro texnologiyalarida foydalanish uchun Ti, Nb, W, Zr va Al qo'shilgan Vanadiy asosidagi issiqlikka chidamli va korroziyaga chidamli qotishmalarning turli xil kompozitsiyalari ishlab chiqilmoqda. Vanadiyning Ga, Si va Ti bilan o'ta o'tkazuvchan qotishmalari va birikmalari qiziqish uyg'otadi.

Sof metall Vanadiy atom energiyasida (yoqilg'i elementlari uchun qobiqlar, quvurlar) va elektron qurilmalar ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Vanadiy birikmalari kimyo sanoatida katalizator sifatida ishlatiladi, in qishloq xo'jaligi va tibbiyot, toʻqimachilik, lak-boʻyoq, kauchuk, keramika, shisha, foto va kino sanoatida.

Vanadiy birikmalari zaharli hisoblanadi. Vanadiz birikmalari bo'lgan changni nafas olish orqali zaharlanish mumkin.Ular nafas yo'llarining tirnash xususiyati, o'pkada qon ketishi, bosh aylanishi, yurak, buyraklar faoliyatining buzilishi va boshqalar.

Tanadagi vanadiy. Vanadiy - doimiy komponent o'simlik va hayvon organizmlari. Vanadiyning manbai magmatik jinslar va slanetslar (tarkibida 0,013% vanadiy), shuningdek, qumtoshlar va ohaktoshlar (taxminan 0,002% vanadiy). Tuproqlarda vanadiy taxminan 0,01% ni tashkil qiladi (asosan gumusda); chuchuk va dengiz suvlarida 1·10 -7 -2·10 -7%. Quruqlik va suv o‘simliklarida vanadiy miqdori quruqlik va dengiz hayvonlariga (1,5·10 -5 - 2·10 -4%) nisbatan ancha yuqori (0,16-0,2%). Vanadiyning kontsentratorlari: bryozoan Plumatella, Pleurobranchus plumula mollyuskasi, dengiz bodringi Stichopus mobii, ba'zi assidiyalar, mog'orlardan - qora aspergillus, qo'ziqorinlardan - to'da (Amanita muscaria).