Ванадий металл или неметалл

Ванадий металл или неметаллВанадий металл или неметаллВанадий металл или неметалл

V 23  Ванадий

50,9415(1)      1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2

Ванадий — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 23. Расположен в 5-й группе (по старой классификации — побочной подгруппе пятой группы), четвертом периоде периодической системы.

Атом и молекула ванадия. Формула ванадия. Строение атома ванадия

  • Изотопы и модификации ванадия
  • Свойства ванадия (таблица): температура, плотность, давление и пр.
  • Физические свойства ванадия

Химические свойства ванадия. Взаимодействие ванадия. Химические реакции с ванадием

Получение ванадия

Применение ванадия

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Атом и молекула ванадия. Формула ванадия. Строение атома ванадия:

Ванадий (лат. Vanadium, от др.-сканд. Vanadís – «дочь Ванов») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением V и атомным номером 23. Расположен в 5-й группе (по старой классификации – побочной подгруппе пятой группы), четвертом периоде периодической системы.

Ванадий – металл. Относится к группе переходных металлов. Относится к чёрным металлам.

  1. Ванадий обозначается символом V.
  2. Как простое вещество ванадий при нормальных условиях представляет собой пластичный металл серебристо-серого цвета по внешнему виду похожий на сталь.
  3. Молекула ванадия одноатомна.
  4. Химическая формула ванадия V.

Электронная конфигурация атома ванадия 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2. Потенциал ионизации (первый электрон) атома ванадия равен 650,91 кДж/моль (6,746187(21) эВ).

Строение атома ванадия. Атом ванадия состоит из положительно заряженного ядра (+23), вокруг которого по четырем атомным оболочкам движутся 23 электрона. При этом 21 электрон находится на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем.

Поскольку ванадий расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внутренняя оболочка представлена s-, р- и d-орбиталями.

Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внутреннем энергетическом уровне атома хрома на 3d-орбитали находится три неспаренных электрона. На внешнем энергетическом уровне атома ванадия – на s-орбитали находятся два спаренных электрона.

В свою очередь ядро атома ванадия состоит из 23 протонов и 28 нейтронов.

Радиус атома ванадия (вычисленный) составляет 171 пм.

Атомная масса атома ванадия составляет 50,9415(1) а. е. м.

Химически ванадий довольно инертен.

Ванадий, свойства атома, химические и физические свойства

Изотопы и модификации ванадия:

Свойства ванадия (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Подробные сведения на сайте ChemicalStudy.ru

100 Общие сведения
101 Название Ванадий
102 Прежнее название
103 Латинское название Vanadium
104 Английское название Vanadium
105 Символ V
106 Атомный номер (номер в таблице) 23
107 Тип Металл
108 Группа Амфотерный, переходный, чёрный металл
109 Открыт Андрес Мануэль дель Рио Фернандез, Мексика, 1801 г., Нильс Габриэль Сефстрём, Швеция, 1830 г.
110 Год открытия 1801 г.
111 Внешний вид и пр. Пластичный металл серебристо-серого цвета
112 Происхождение Природный материал
113 Модификации
114 Аллотропные модификации
115 Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116 Конденсат Бозе-Эйнштейна
117 Двумерные материалы
118 Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) 0 %
119 Содержание в земной коре (по массе) 0,019 %
120 Содержание в морях и океанах (по массе) 1,5·10-7 %
121 Содержание во Вселенной и космосе (по массе) 0,0001 %
122 Содержание в Солнце (по массе) 0,00004 %
123 Содержание в метеоритах (по массе) 0,0061 %
124 Содержание в организме человека (по массе) 3,0·10-6 %
200 Свойства атома
201 Атомная масса (молярная масса) 50,9415(1) а. е. м. (г/моль)
202 Электронная конфигурация 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2
203 Электронная оболочка K2 L8 M11 N2 O0 P0 Q0 R0 Ванадий металл или неметалл
204 Радиус атома (вычисленный) 171 пм
205 Эмпирический радиус атома* 135 пм
206 Ковалентный радиус* 153 пм
207 Радиус иона (кристаллический) V 2+

  • 93 (6) пм,
  • V 3+
  • 78 (6) пм,
  • V 4+
  • 72 (6) пм,
  • V 5+
  • 68 (6) пм
  • (в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208 Радиус Ван-дер-Ваальса
209 Электроны, Протоны, Нейтроны 23 электрона, 23 протона, 28 нейтронов
210 Семейство (блок) элемент d-семейства
211 Период в периодической таблице 4
212 Группа в периодической таблице 5-ая группа (по старой классификации – побочная подгруппа 5-ой группы)
213 Эмиссионный спектр излучения Ванадий металл или неметалл
300 Химические свойства
301 Степени окисления -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
302 Валентность II, III, IV, V
303 Электроотрицательность 1,63 (шкала Полинга)
304 Энергия ионизации (первый электрон) 650,91 кДж/моль (6,746187(21) эВ)
305 Электродный потенциал V3+ + e– → V2+, Eo = -0,255,
V3+ + 3e– → V, Eo = -0,255,
V2+ + 2e– → V, Eo = -0,255,
306 Энергия сродства атома к электрону 50,911(20) кДж/моль (0,52766(20) эВ)
400 Физические свойства
401 Плотность* 6,11 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело),
5,5 г/см3 (при температуре плавления 1910 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость)
402 Температура плавления* 1910 °C (2183 K, 3470 °F)
403 Температура кипения* 3407 °C (3680 K, 6165 °F)
404 Температура сублимации
405 Температура разложения
406 Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407 Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* 21,5 кДж/моль
408 Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)* 444 кДж/моль
409 Удельная теплоемкость при постоянном давлении 0,502 Дж/г·K (при 20-100 °C)
410 Молярная теплоёмкость* 24,89 Дж/(K·моль)
411 Молярный объём 8,3373977 см³/моль
412 Теплопроводность 30,7 Вт/(м·К) (при стандартных условиях),
30,7 Вт/(м·К) (при 300 K)
500 Кристаллическая решётка
511 Кристаллическая решётка #1
512 Структура решётки Кубическая объёмно-центрированная Ванадий металл или неметалл
513 Параметры решётки 3,024 Å
514 Отношение c/a
515 Температура Дебая 390  K
516 Название пространственной группы симметрии Im_ 3m
517 Номер пространственной группы симметрии 229
900 Дополнительные сведения
901 Номер CAS 7440-62-2
  1. Примечание:
  2. 205* Эмпирический радиус ванадия согласно [1] и [3] составляет 134 пм.
  3. 206* Ковалентный радиус ванадия согласно [1] и [3] составляет 153±8 пм и 122 пм соответственно.
  4. 401* Плотность ванадия согласно [4] составляет 5,96 г/см3 (при 20 °C и при иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело).
  5. 402* Температура плавления ванадия согласно [3] и [4] составляет 1887 °C (2160 K, 3428,6 °F) и 1900  °C (2173,15 K, 3452 °F) соответственно.
  6. 403* Температура кипения ванадия согласно [3] и [4] составляет 3377 °C (3650 K, 6110,6 °F) и 3400 °C (3673,15 K, 6152 °F) соответственно.
  7. 407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) ванадия согласно [3] и [4] составляет 17,5 кДж/моль и 23 кДж/моль соответственно.
  8. 408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) ванадия согласно [3] и [4] составляет 460 кДж/моль и 444,8 кДж/моль соответственно.
  9. 410* Молярная теплоемкость ванадия согласно [3] составляет 24,95 Дж/(K·моль).

Физические свойства ванадия:

Химические свойства ванадия. Взаимодействие ванадия. Химические реакции с ванадием:

Получение ванадия:

Применение ванадия:

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Источники:

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Ванадий металл или неметаллВанадий металл или неметаллВанадий металл или неметалл

карта сайта

ванадий атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решетка
атом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома
электронные формулы сколько атомов в молекуле ванадия 
сколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические 

Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!

Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.

  • Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.
  • Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.
  • Вторая индустриализация России есть совокупность научно-технических и иных инновационных идей, проектов и разработок, имеющих возможность быть широко реализованными в практике хозяйственной деятельности в короткие сроки (3-5 лет), которые обеспечат качественно новое прогрессивное развитие общества в предстоящие 50-75 лет.
  • Та из стран, которая первой осуществит этот комплексный прорыв – Россия, станет лидером в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.

Ванадий — дважды открытый

Главная › Металлы

21.10.2020

Удивительный металл, который неизвестно зачем накапливают асцидии и мухоморы. Ванадия много в морской и минеральной воде. А источники горы Фудзиямы содержат рекордное (до 54 микрограмм на литр) количество металла. Отчего природа так распорядилась своим богатством, еще предстоит выяснить ученым.

Читайте также:  Забивной стакан для скважины своими руками

История ⌛

Ванадий — металл, который открыли два раза.

Первый раз это было, когда минералог дель-Рио исследовал свинцовые руды из Мексики.

«Сводил» руду с разными веществами и получал соли и окислы неведомого металла. Ученого очаровали цвета соединений, потому он и назвал новый металл панхромием (многоцветный). Правда, потом он переименовал новый элемент в эритроний (красный). Этот цвет имеют один из окислов ванадия и некоторые его соли.

Дель-Рио сообщил ученому миру об открытии, и ревнивые химики ринулись перепроверять опыты. То же проделал и минералог. То ли он разочаровался в открытии, то ли что-то еще, но от открытия он отказался.

Ванадий металл или неметалл

«Второе пришествие» нового элемента состоялось через 30 лет. Химик Сефстрем исследует шведскую руду, и находит отвергнутый элемент. Сефстрему повезло — он работал с Берцелиусом, а его авторитет в мире химии не подвергался сомнению. Так что металл признали, а открыватели нового элемента дали ему название ванадий.

Имя дали в честь прекрасной скандинавской богини любви и войны Фрейи, или Ванадис.

Свойства ????

Ванадий металл или неметалл

Только характеристиками сильно отличается.

Химические свойства ванадия:

  1. При нагреве до 200-300 градусов образует с галогенами соединения (йодид, бромид, фторид).
  2. Нагрейте металл до 700 градусов, и он прореагирует с азотом; получится нитрид 2VN.
  3. В реакции с кислородом дает несколько разновалентных окислов. Известны модификации окисла ванадия V2O5, существующие при высоких давлениях.
  4. С водородом образует твердые растворы.

Рекомендуем:  ВИСМУТ — радиоактивный и безопасный

Известны следующие оксиды ванадия:

Систематическоенаименование
Хим. формула
Плотность, г/см³
Температура плавления, °C
Температура кипения, °C
Молярная масса, г/моль
Цвет
Оксид ванадия(II) VO 5,76 ~1830 3100 66,94 Чёрный
Оксид ванадия(III) V2O3 4,87 1967 3000 149,88 Чёрный
Оксид ванадия(IV) VO2 4,571 г/см³ 1542 2700 82,94 Тёмно-голубой
Оксид ванадия(V) V2O5 3,357 670 2030 181,88 Красно-жёлтый

Растворяется в смеси HF + HNO3.

Со щелочами не реагирует. С металлами образует сплавы.

Свойства атома
Название, символ, номер

Атомная масса
(молярная масса)

Электронная конфигурация

Радиус атома

Химические свойства
Ковалентный радиус

Радиус иона

Электроотрицательность

Электродный потенциал

Степени окисления

Энергия ионизации
(первый электрон)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

Температура плавления

Температура кипения

Уд. теплота плавления

Уд. теплота испарения

Молярная теплоёмкость

Молярный объём

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

Параметры решётки

Температура Дебая

Прочие характеристики
Теплопроводность

Номер CAS

Вана́дий / Vanadium (V), 23
50,9415(1)[1] а. е. м. (г/моль)
[Ar] 3d3 4s2
134 пм
122 пм
(+5e)59 (+3e)74 пм
1,63 (шкала Полинга)
5, 4, 3, 2, 0
 650,1 (6,74) кДж/моль (эВ)
6,11[2] г/см³
2160 К (1887 °C)
3650 К (3377 °C)
17,5 кДж/моль
460 кДж/моль
24,95[2] Дж/(K·моль)
8,35 см³/моль
кубическая
объёмноцентрированная
3,024 Å[2]
390 K
(300 K) 30,7 Вт/(м·К)
7440-62-2

Вот такой тяжелый характер у металла.

Добыча: из руды, асцидий и мухоморов ⛏️

Основными месторождениями владеют:

  • Китай;
  • ЮАР;
  • США;
  • Россия;
  • Армения.

Ванадий металл или неметалл

Лидером в производстве ванадия является Китай, он и диктует цены на металл.

Некоторые мухоморы тоже очень богаты ванадием. Так что и в наших лесах можно открывать добычу ценного элемента.

Рекомендуем:  БРОНЗА — сплав для всех времен и народов

Наш пострел везде поспел ⚙️

Применение ванадия и его соединений ограничивается довольно высокой ценой. Но во многих случаях эти вещества просто необходимы.

Почти весь ванадий (по разным данным от 87% до 90%) использует черная и цветная металлургия.

По статистике ванадий лидер среди легирующих металлов. Используется для придания сплавам требуемых свойств.

Ванадий металл или неметаллРЭМ изображение кристаллов ванадия, полученных методом электролиза

  • Ванадиевая лигатура придает сплавам износоустойчивость, хорошо повышает вязкость и прочность сплавов.
  • Все свойства ценного металла еще не исследованы; металлурги и ученые находят все больше привлекательных характеристик металла Ванадис.
  • Оставшиеся проценты используют:
  • автомобильная промышленность;
  • электроника;
  • производители серной кислоты (в качестве катализатора вместо очень дорогой платины);
  • в литиевых аккумуляторах и батареях;
  • при крекинге нефти;
  • производство красок и керамики.

Соединения ванадия использует атомно-водородная энергетика.

Ванадий металл или неметаллБруски ванадия 99,95 % чистоты, полученные переплавкой в электронном пучке. Поверхность брусков протравлена для проявления структуры

Многоцветьем соединений ванадия пользуются в производстве тканей для их окраски.

Война требует порох, а для его производства нужна серная кислота.

Купить металл богини Ванадис ????

Металл продают в виде порошка и слитков. Желающие могут купить прокат ванадия: проволоку, прутки, листы, полосы, трубчатый профиль.

Ванадий — удовольствие не дешевое. Посмотрите цены и убедитесь.

Продукция Цена в рублях за килограмм
Лист От 20 000
Пруток От 30 000
Проволока От 45 000

Однако металл богини Ванадис того стоит.

Ванадий — дважды открытый Ссылка на основную публикацию Ванадий металл или неметалл Ванадий металл или неметалл

Ванадий — химический эллемент: описание, свойства, характеристики, цена

Утвердительный ответ на вопрос о том, ванадий это металл или неметалл, дал Менделеев, включив элемент в V группу при создании своей периодической таблицы. Ванадий — это металл, обладающий привлекательной серо-серебристой окраской. Оригинальное название он получил в честь богини любви Ванадис, почитаемой древними скандинавами.

Примечательно, что открытие данного элемента состоялось дважды. Но в первом случае мексиканскому ученому А. Мануэлю не удалось убедительно доказать свое открытие. Поэтому право первооткрывателя досталось шведу Н. Сефстрему.

Свойства ванадия

Ванадий металл или неметалл

Химический элемент ванадий имеет символ обозначения V (vanadium). Температура плавления ванадия составляет 1920 градусов, поэтому его относят к категории тугоплавких металлов. Металл устойчив к деформации ползучести до достижения температуры в 675 градусов. Это свойство определяет пятиокись ванадия, которая формируется на поверхности в процессе окисления. Прочная связь поверхностной пленки с материалом сохраняется до указанного температурного уровня.

  • Кристаллическая структура элемента представляет собой объемно-центрированную кубическую решетку. Плотность ванадия составляет 6,11 г/см3.
  • Ванадиум обладает высокой твердостью, при этом он прекрасно поддается ковке и механической обработке под давлением.
  • Ванадий считается достаточно распространенным элементом, но при этом он не имеет сгруппированных залежей или минералов. По этой причине его относят к категории рассеянных металлов. Обнаружить ванадий несложно в его сульфидах (ванадите, патроните) и в других породах.

Характеристика ванадия

Ванадий представляет собой достаточно простое вещество с большим запасом химических и физических свойств. Он устойчив к воздействию воды, щелочей и кислот.

В перечень физических характеристик неизменно включают:

  • твердость, пластичность и хорошую ковкость;
  • серо-серебристый оттенок, близкий к стали;
  • заметное снижение показателя пластичности при добавлении компонентов (N, O, H) с параллельным увеличением хрупкости и твердости.
  • Металл становится хрупким при нагреве до температуры в 300 градусов.
  • С химической точки зрения ванадий характеризуют как инертный элемент, устойчивый к обработке соляной и серной кислотой. По своим коррозионным свойствам металл опережает титан и различные марки стали.
  • Ванадий активно реагирует на галоген, образуя в итоге летучий галогенид. Обработка кислородом позволяет получить разные по цвету оксиды.
  • При добавлении в сталь ванадий повышает ее эластичность и упругость, а в комплекте с иными элементами увеличивает ползучесть.
  • Ванадий, цена за грамм которого ниже, чем у металлов со схожими характеристиками, имеет один недостаток. Он отсутствует в природе в чистом виде.

Соединения ванадия

Ванадий металл или неметаллПятиокись ванадия, используемая для изготовления Li-ion аккумуляторов

Электронная формула ванадия обуславливает степень его окисления, которая колеблется в пределах от +2 до +5. Самым ценным из окислов металла является пятиокись ванадия, которая востребована при изготовлении литиевых аккумуляторов. В виде порошка ярко-оранжевого цвета соединение выполняет роль анода.

Другие соединения ванадия применяются в виде:

  • сульфидов;
  • фторидов;
  • хлоридов.

В промышленном производстве востребованы окислы ванадия.

Добыча ванадия

К основным источникам ванадия относят:

  • земную кору;
  • различные минералы, содержащие этот элемент в качестве примеси;
  • металлы и различную руду (уголь, нефть, свинец, уран, цинк, медь, сланец).

Ванадий металл или неметаллДобыча ванадия из его месторождения

Чаще всего данный элемент встречается в металлах и различных видах руды. До 10% ванадия содержится в золе, полученной при сжигании нефти.

Месторождения руды, которую используют для добычи ванадия, обнаружены в Перу (патронит), Чили, Америке, Аргентине, Мексике, Австралии, России, Казахстане, Киргизстане.

Получение ванадия

В перечень основных источников, на которых основано производство ванадия, входят три разновидности ископаемых:

  • железная;
  • титаномагнетитовая;
  • медно-свинцово-цинковая руда.

При переработке уранового сырья и горючих сланцев ванадий является побочным продуктом.

В современном производстве используют несколько технологий получения металла, точнее, его окислов.

  1. Первый вариант предполагает воздействие на ископаемую руду водных растворов или кислот. Перед началом выщелачивания руду подвергают отжигу. Последним шагом обработки служит отделение гидратированного оксида из рабочего раствора путем гидролиза.
  2. Другая технология производства предполагает плавку железной (или другой, содержащей ванадий) руды в доменных печах. На первом этапе ванадий переходит в полученный в результате плавления исходного сырья чугун. Последующий этап переработки чугуна в сталь сопровождается формированием шлаков, содержание в которых пентоксида ванадия может достигать 16%. Шлаки обжигают, смешав их предварительно с поваренной солью. Затем этот переходный продукт подвергают поэтапному выщелачиванию при помощи водного раствора и разбавленной серной кислоты.
Читайте также:  Масло и-40 индустриальное моторное: характеристики, вязкость, аналоги

Конечный продукт V 205 применяют для получения сплавов ванадия с железом или металлического ванадия. Для феррованадия характерен большой разброс по процентному содержанию ванадия.

Производство чистого металла

Конечный продукт при производстве ванадия без примесей может иметь вид порошка или слитков (кусков).

Ванадий в виде металлического порошка выпускают методом электролитического рафинирования. Сырьём в этом производстве выступает алюминотермический ванадий. Конечный продукт в зависимости от степени его чистоты разделяют на три марки:

  • Вэл-1 (чистотой 99,9%);
  • Вэл-2 (99,7%);
  • Вэл-3 (99,5%).

Технология изготовления кускового металла требует применения особых электроннолучевых печей. Установка для выплавки слитков снабжена пушками двух типов: термоэлектронными и ВТР-устройствами. Рабочий процесс основан на методе капельной выплавки в кристаллизатор, которых непрерывно охлаждается при помощи воды. Кристаллизатор размещен вертикально, а для его изготовления применяется медь.

Технические требования к кускам чистого ванадия регламентированы ТУ 48-4-272-73. Слитки должны иметь форму цилиндров, их масса ограничена пределами от 8 до 80 кг. Длина колеблется от 20 до 80 см, а диаметр может быть 80, 100, 120 и 150 мм.

в зависимости от наличия сторонних примесей различают три марки кускового ванадия:

  • ВнМ-0 (максимальная чистота 99,99%);
  • ВнМ-1 (99,9%);
  • ВнМ-2 (99,5%).

Ванадий в виде проката

Современные технологии позволяют получить ванадий в виде проката, а именно:

  • листом;
  • прутком;
  • проволокой;
  • трубчатым профилем.

Основным регламентирующим производство прокатного ванадия документом служит ТУ 48-4-373-76. В основе маркировки по чистоте лежит тот же принцип деления на три сорта, что применяется для слитков.

Листы ванадия могут иметь разную ширину и толщину, края их закруглены на основании требований безопасности. С учетом конечного назначения прокатной продукции листы нередко снабжают защитным покрытием для повышения стойкости к агрессивному воздействию внешней среды.

Применение ванадия

Металл активно применяют в самых разных отраслях промышленности. Однако, наиболее востребован он в химической отрасли и металлургии.

Ванадий металл или неметаллГаечные ключи, сделанные из хром-ванадиевой стали

Если проанализировать потребности различных промышленных отраслей в процентном соотношении, то основным потребителем металла станет металлургическая промышленность. На нее приходится около 875 от мирового объема потребления ванадия. Из них 7% расходуются в сфере выпуска цветных металлов и их сплавов, а остальной металл применяется в черной металлургии.

Чаще всего данный материал используют для легирования при литье высококачественных сталей конструкционного назначения. Это позволяет повысить эксплуатационные показатели стали (эластичность, прочность, ударную вязкость, твердость). На сегодняшний день именно ванадий служит самым лучшим и востребованным легирующим компонентом.

Ванадий необходим и для улучшения качества инструментальной и нержавеющей стали. Материал с высоким содержанием ванадия предназначен для производства велосипедных рам, различных осей, коленчатых валов, рабочих органов погружных буровых установок.

Автомобильная промышленность нуждается в ванадии для изготовления деталей, подвергающихся сильной эксплуатационной нагрузке. Ярким примером служат поршни в двигателях внутреннего сгорания. Ванадий добавляют в сталь, из которой они изготовлены.

  • Из ванадия делают стандартные изделия, которые находят свое применение в самых разных сферах производства (проволоку, лист, пруток, трубку, порошок).
  • Металл добавляют в сплавы на основе титана, которые предназначены для изготовления зубных имплантов, производства корпусных элементов самолетов, деталей реактивных двигателей.
  • Для выпуска специальных строгальных ножей, к прочности которых предъявляют особые требования, используется сплав ванадия с хромом.

В качестве катализатора ванадий востребован в различных химических реакциях. Пентоксид ванадия используют в литиевых аккумуляторах и мощных батареях, при производстве концентрированной серной кислоты, малеинового ангидрида. Последний служит базовым компонентом практически во всех химических производствах.

  • Диоксид ванадия необходим для создания стеклянных покрытий, способных блокировать в определенных условиях инфракрасные лучи.
  • В чистом виде металл требуется в атомной промышленности. Из него производят трубы и оболочку для тепловыделяющих компонентов. Кроме того, ванадий в чистом виде необходим для изготовления различных электронных приборов.
  • Хлорид ванадия участвует в термохимическом разложении воды в сфере атомно-водородной энергетики.

Заметно расширить сферу использования ванадия в промышленности позволили исследования ученого-химика Н. Зинина.

Опробованный ученым процесс синтеза анилина из нитробензола открыл новые горизонты в сфере изготовления искусственных красителей.

Соединения ванадия в этой отрасли особенно популярны благодаря разнообразию их ярких оттенков. В итоге ванадий начали использовать при выпуске цветного стекла, керамики, различных красок.

Применение ванадия в качестве красителя эффективно с экономической точки зрения. Небольшого количества пятиокиси металла хватает для производства 220 000 порций красителя путем преобразования анилиновой бесцветной соли. Благодаря этой технологии возможно получение тканей глубокого и близкого к натуральному цвета индиго.

В начале прошлого века на фоне подготовки в первой мировой войне возросла потребность в производстве серной кислоты как исходного сырья для пороха. В этом плане ванадий (его пятиокись) вытеснил за счет своей низкой стоимости платину, которую прежде использовали в качестве основного катализатора. Кроме того, для запуска реакции ванадия требуется заметно меньше, чем платины.

  • Современные технологии позволили расширить сферу использования ванадия. Его применяют как катализатор при крекинге нефти, изготовлении уксусной кислоты, во многих других химических производствах.
  • Ванадий востребован в сельском хозяйстве в качестве активной добавки к ядохимикатам и некоторым микроудобрениям.
  • Полезно знать, что металл востребован и в бытовой сфере. Примером служит гаечный ключ с меткой хром/ванадий. Эти марки стали используют для изготовления режущего и иного инструмента для металлообработки.

Спрос на ванадий

Стоимость ванадия на мировом рынке определяет Китай, лидирующий по производству данного металла. С учетом потребности мирового производства в этом виде металла, его стоимость непрерывно растет.

  • Цена за килограмм определяется видом конечной продукции. К самым дорогим позициям относят полосу и проволоку, а замыкает список пятиокись ванадия.
  • При сортировке металлического лома в чистом виде ванадий обнаружить невозможно. Но следует знать, что он входит в состав сталей, имеющих в маркировке «Ф».
  • Кроме того, ванадий входит в состав различных отходов, деталей и узлов, при производстве которых использованы сплавы и различные соединения на базе металла.

Ванадий (V, Vanadium)

Химический элемент с «божественным» названием Ванадий (от древнескандинавской Vanadis, дочери Ванов, которая была богиней любви и красота у скандинавских народов) был открыт дважды.

В самом начале XIX столетия новый металл открыл Андрес Мануэль Дель Рио, профессор минералогии из Мехико в свинцовых рудах мексиканских горных пород.

Но для химиков из Европы это открытие показалось сомнительным.

В 1830 году Нильс Сефстрём (химик из Швеции) открыл ванадий в железной руде. За необыкновенную красоту соединений, образуемых новым металлом, его назвали Ванадий.

Ванадий металл или неметалл

Общая характеристика ванадия

Ванадий – химический элемент с атомным номером 23, занимает место в побочной подгруппе V группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Пластичный ковкий металл серебристо-стального цвета,

Нахождение ванадия в природе

Ванадий является рассеянным элементом, встречается в осадочных и магматических породах, сланцах и железных рудах. Месторождения ванадия имеются в Австралии, Перу, Турции, Англии, ЮАР и США (calorizator). На территории России ванадий добывают в Ферганской долине, на Урале, в Киргизии, центральном Казахстане, Красноярском крае и Оренбургской области.

В организме человека ванадий присутствует в жировой ткани, костях и подкожных иммунных клетках.

Физические и химические свойства ванадия

Внешний вид ванадия больше всего напоминает сталь, это пластичный металл с температурой плавления 1920˚С. Не подвержен действию воздуха, морской воды и щелочных растворов при нормальной температуре.

Суточная потребность в ванадии

Суточная потребность 6-63 мкг/сутки (ВОЗ, 2000). Всего 1% поступающего извне ванадия всасывается в организме, остальное выводится с мочой.

Продукты питания богатые ванадием

Дополнительный приём препаратов, содержащих ванадий, обычно не назначается, суточная потребность в микроэлементе покрывается за счёт продуктов питания. Ванадий содержат злаки (рожь и овёс, пшеница и ячмень), крупы (неочищенный рис и гречка), бобовые (горох, фасоль), а также некоторые овощи, фрукты и ягоды (салат, редис, свекла, морковь и картофель, груши, вишня и земляника).

Ванадий металл или неметалл

Полезные свойства ванадия и его влияние на организм

Ванадий играет заметную роль в регулировании липидного и углеводного обмена, принимает участие в активной выработке энергии. Медики отмечают, что уменьшение уровня холестерина связано с количеством поступающего в организм ванадия. Является стимулирующим фактором для движения кровяных клеток, которые поглощают болезнетворные микробы (фаоцитов).

Взаимодействие ванадия с другими

Токсичность ванадия снижается при его взаимодействии с хромом и белками. Обратный эффект дают соединения железа и алюминия, а также витамин С.

Читайте также:  Токарно-винторезный станок тв-4: характеристики, паспорт, видео, фото

Признаки нехватки ванадия

Дефицит ванадия представлен единичными случаями ванадийдефицитной шизофрении, а также связан с патологией углеводного обмена.

Признаки избытка ванадия

Избыток ванадия значительно более распространен и связан с производством асфальта, стекла, топливной продукции (мазут, бензин, и т.д.). Обладает гипертензивным действием (ВОЗ, 1997).

Установлена связь генеза маниакально-депрессивных состояний и невротической реактивной депрессии с повышением уровня ванадия в крови.

Описана ванадиевая природа эндемичного рассеянного склероза — жирорастворимые комплексы ванадия техногенного происхождения кумулируются в миелиновых оболочках и в коре мозга, приводя к развитию рассеянного склероза.

Применение ванадия в жизни

Основным потребителем ванадия является металлургическая промышленность. Введение ванадия в состав сплавов нержавеющей, быстрорежущей и инструментальной стали увеличивается прочность и износоустойчивость стали.

Также ванадий применяется в атомно-водородной энергетике, в производстве серной кислоты, как химический источник тока.

Ванадий — это… Что такое Ванадий?

23 Ванадий
3d34s2

Вана́дий — элемент побочной подгруппы пятой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 23. Обозначается символом V (лат. Vanadium). Простое вещество ванадий (CAS-номер: 7440-62-2) — пластичный металл серебристо-серого цвета.

История

Ванадий был открыт в 1801 г. профессором минералогии из Мехико Андресом Мануэлем Дель Рио в свинцовых рудах.

Он обнаружил новый металл и предложил для него название «панхромий» из-за широкого диапазона цвета его соединений, сменив затем название на «эритроний».

Дель Рио не имел авторитета в научном мире Европы, и европейские химики усомнились в его результатах. Затем и сам Дель Рио потерял уверенность в своём открытии и заявил, что открыл всего лишь хромат свинца.

В 1830 году ванадий был открыт заново шведским химиком Нильсом Сефстрёмом в железной руде. Новому элементу название дали Берцелиус и Сефстрём.

Шанс открыть ванадий был у Фридриха Вёлера, исследовавшего мексиканскую руду, но он серьёзно отравился фтороводородом незадолго до открытия Сефстрёма и не смог продолжить исследования. Однако Вёлер довёл до конца исследование руды и окончательно доказал, что в ней содержится именно ванадий, а не хром.

Происхождение названия

Этот элемент образует соединения с красивой окраской, отсюда и название элемента, связанное с именем скандинавской богини любви и красоты Фрейи (др.-исл. Vanadís — дочь Ванов; Ванадис).

Нахождение в природе

Ванадий относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается. Содержание ванадия в земной коре 1,6·10−2% по массе, в воде океанов 3·10−7%. Наиболее высокие средние содержания ванадия в магматических породах отмечаются в габбро и базальтах (230—290 г/т).

В осадочных породах значительное накопление ванадия происходит в биолитах (асфальтитах, углях, битуминозных фосфатах), битуминозных сланцах, бокситах, а также в оолитовых и кремнистых железных рудах.

Близость ионных радиусов ванадия и широко распространённых в магматических породах железа и титана приводит к тому, что ванадий в гипогенных процессах целиком находится в рассеянном состоянии и не образует собственных минералов.

Его носителями являются многочисленные минералы титана (титаномагнетит, сфен, рутил, ильменит), слюды, пироксены и гранаты, обладающие повышенной изоморфной ёмкостью по отношению к ванадию. Важнейшие минералы: патронит V(S2)2, ванадинит Pb5(VO4)3Cl и некоторые другие. Основной источник получения ванадия — железные руды, содержащие ванадий как примесь.

Месторождения

Известны месторождения в Перу, Колорадо, США, ЮАР, Финляндии, Австралии, Армении, России[2].

Получение

В промышленности при получении ванадия из железных руд с его примесью сначала готовят концентрат, в котором содержание ванадия достигает 8-16 %.

Далее окислительной обработкой ванадий переводят в высшую степень окисления +5 и отделяют легко растворимый в воде ванадат натрия (Na) NaVO3.

При подкислении раствора серной кислотой выпадает осадок, который после высушивания содержит более 90 % ванадия.

Первичный концентрат восстанавливают в доменных печах и получают концентрат ванадия, который далее используют при выплавке сплава ванадия и железа — так называемого феррованадия (содержит от 35 до 80 % ванадия). Металлический ванадий можно приготовить восстановлением хлорида ванадия водородом (H), термическим восстановлением оксидов ванадия (V2O5 или V2O3) кальцием, термической диссоциацией VI2 и другими методами.

Физические свойства

Бруски ванадия 99,95 % чистоты, полученные переплавкой в электронном пучке. Поверхность брусков протравлена для проявления структуры.

Ванадий — пластичный металл серебристо-серого цвета, по внешнему виду похож на сталь. Кристаллическая решётка кубическая объёмноцентрированная, a=3,024 Å, z=2, пространственная группа Im3m. Температура плавления 1920 °C, температура кипения 3400 °C, плотность 6,11 г/см³. При нагревании на воздухе выше 300 °C ванадий становится хрупким. Примеси кислорода, водорода и азота резко снижают пластичность ванадия и повышают его твёрдость и хрупкость[1].

Химические свойства

Химически ванадий довольно инертен. Он стоек к действию морской воды, разбавленных растворов соляной, азотной и серной кислот, щелочей.

С кислородом ванадий образует несколько оксидов: VO, V2O3, VO2,V2O5. Оранжевый V2O5 — кислотный оксид, темно-синий VO2 — амфотерный, остальные оксиды ванадия — основные. Галогениды ванадия гидролизуются.

С галогенами ванадий образует довольно летучие галогениды составов VX2 (X = F, Cl, Br, I), VX3, VX4 (X = F, Cl, Br), VF5 и несколько оксогалогенидов (VOCl, VOCl2, VOF3 и др.).

Известны следующие оксиды ванадия:

Соединения ванадия в степенях окисления +2 и +3 — сильные восстановители, в степени окисления +5 проявляют свойства окислителей. Известны тугоплавкий карбид ванадия VC (tпл=2800 °C), нитрид ванадия VN, сульфид ванадия V2S5, силицид ванадия V3Si и другие соединения ванадия.

При взаимодействии V2O5 с основными оксидами образуются ванадаты — соли ванадиевой кислоты вероятного состава HVO3.

Применение

80 % всего производимого ванадия находит применение в сплавах, в основном для нержавеющих и инструментальных сталей.

Атомно-водородная энергетика

Хлорид ванадия применяется при термохимическом разложении воды в атомно-водородной энергетике (ванадий-хлоридный цикл «Дженерал Моторс»,США). В металлургии ванадий обозначается буквой Ф

Химические источники тока

Пентаоксид ванадия широко применяется в качестве положительного электрода (анода) в мощных литиевых батареях и аккумуляторах. Ванадат серебра в резервных батареях в качестве катода.

В производстве серной кислоты

Оксид ванадия(V) используется как катализатор на стадии превращения сернистого ангидрида в серный.

Биологическая роль и воздействие

Установлено, что ванадий может тормозить синтез жирных кислот, подавлять образование холестерина. Ванадий ингибирует ряд ферментных систем, тормозит фосфорилирование и синтез АТФ, снижает уровень коферментов А и Q, стимулирует активность моноаминоксидазы и окислительное фосфорилирование. Известно также, что при шизофрении содержание ванадия в крови значительно повышается.

Избыточное поступление ванадия в организм обычно связано с экологическими и производственными факторами.

При остром воздействии токсических доз ванадия у рабочих отмечаются местные воспалительные реакции кожи и слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей, скопление слизи в бронхах и альвеолах.

Возникают и системные аллергические реакции типа астмы и экземы; а также лейкопения и анемия, которые сопровождаются нарушениями основных биохимических параметров организма.

При введении ванадия животным (в дозах 25-50 мкг/кг), отмечается замедление роста, диарея и увеличение смертности.

Всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) 0,11 мг ванадия. Ванадий и его соединения токсичны. Токсическая доза для человека 0,25 мг, летальная доза — 2-4 мг.

Повышенное содержание белков и хрома в рационе снижает токсическое действие ванадия. Нормы потребления для этого минерального вещества не установлены.

Кроме того ванадий у некоторых организмов, например, у морских жителей дна голотурий и асцидий концентрируется в целомической жидкости/крови, причем его концентрации достигают 10 %.

Его функция в организме голотурий до конца не ясна, разные ученые считают его отвечающим либо за перенос кислорода в организме этих животных, либо за перенос питательных веществ.

С точки зрения практического использования — возможна добыча ванадия из этих организмов, экономическая окупаемость таких «морских плантаций» на данный момент не ясна, но в Японии имеются пробные варианты.

Изотопы

Природный ванадий состоит из двух изотопов: слаборадиоактивного 50V (изотопная распространённость 0,250 %) и стабильного 51V (99,750 %). Период полураспада ванадия-50 равен 1,5·1017 лет, т. е.

для всех практических целей его можно считать стабильным; этот изотоп в 83 % случаев посредством электронного захвата превращается в бета-минус-распад, превращаясь в массовым числом от 40 до 65 (а также 5 метастабильных состояний).

Из них наиболее стабильны 49V (T1/2=337 дней) и 48V (T1/2=15,974 дня).

См. также

  • Категория:Соединения ванадия
  • Метаванадат натрия
  • Оксид ванадия(V)

Примечания

  1. 1 2 3 Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 349. — 623 с. — 100 000 экз.
  2. Электронная библиотека НЕФТЬ-ГАЗ
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector