uy » Direktorga, bosh o'qituvchiga

Vanadiy kimyoviy formulasi. Vanadiy: xossalari, atom massasi, formulasi, qo llanilishi. Po'lat elementlar to'plami

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

Mashq qilish Kremniy va vanadiy atomlarining energiya darajalari va pastki darajalari bo'yicha elektronlarning taqsimlanishini chizing. Ular atom tuzilishi jihatidan qanday elementlarga kiradi?
Javob Silikon:

14 Si) 2) 8) 4 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 .

Vanadiy:

23 V) 2) 8) 11) 2 ;

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

Silikon oilaga tegishli p- va vanadiy d-elementlar.

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.

vanadiy

(lot. Vanadiy), davriy sistemaning V guruhining kimyoviy elementi. 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. U er qobig'ida tarqalgan va 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.

VANADIY

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 yangi element emas, balki to'rt yil oldin kashf etilgan va hali ham deyarli o'rganilmagan turli xil xromni kashf qilganiga qaror qildi. 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) temir rudasida nopoklik mavjudligiga e'tibor qaratdi, unda ma'lum elementlar bilan birga qandaydir yangi moddalar mavjud. 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 vanadiy eng yuqori oksidlanish darajasiga +5 o'tkaziladi 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 panjara kubik, tana 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 .

Sinonimlar:

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. Rus tiliga kiritilgan xorijiy so'zlarning lug'ati. 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

Vanadiy(vanadiy), v, Mendeleyev davriy sistemasining V guruhining kimyoviy elementi; atom raqami 23, atom massasi 50,942; metall kulrang-po'lat rang. Tabiiy V. ikkita izotopdan iborat: 51 v (99,75%) va 50 v (0,25%); ikkinchisi zaif radioaktivdir (yarimparchalanish davri T 1/2 = 10 14 yil). V. 1801 yilda meksikalik mineralog A. M. del Rio tomonidan Meksika qoʻngʻir qoʻrgʻoshin rudasidan topilgan va qizdirilgan eritronium tuzlarining goʻzal qizil rangi (yunoncha erythr o s — qizil) sharafiga nomlangan. 1830-yilda shved kimyogari N. G. Sefstryom Taberg (Shvetsiya) temir rudasidan yangi elementni topdi va uni qadimgi Nors goʻzallik maʼbudasi Vanadis sharafiga V. deb nomladi. 1869 yilda ingliz kimyogari G. Rosko vodorod bilan vcl 2 ni kamaytirish yoʻli bilan chang metall V. oldi. V. 20-asr boshidan sanoat miqyosida qazib olindi.

Yer qobig'idagi V miqdori og'irligi bo'yicha 1,5-10 -2% ni tashkil qiladi, bu juda keng tarqalgan element, ammo jinslar va minerallarda tarqalgan. Koʻp sonli V. minerallaridan patronit, roskoelit, deklozit, karnotit, vanadinit va boshqalar sanoat ahamiyatiga ega.V.ning muhim manbalari titanomagnetit va choʻkindi (fosforli) temir rudalari, shuningdek, oksidlangan mis-qoʻrgʻoshin. rux rudalari. V. uran xomashyosi, fosforitlar, boksitlar, turli organik konlarni (asfaltitlar, neft slanetslarini) qayta ishlash jarayonida qoʻshimcha mahsulot sifatida olinadi.

Fizikaviy va kimyoviy xossalari. V. a = 3,0282 å davriga ega boʻlgan tana markazli kubik panjaraga ega. Sof holatda V. soxta boʻlib, bosim bilan oson ishlov beriladi. Zichlik 6.11 G/ sm 3 , t pl 1900 ± 25°S, t balya 3400 ° S; solishtirma issiqlik sig'imi (20-100 ° S da) 0,120 najas/ ggrad; Chiziqli kengayishning termal koeffitsienti (20-1000 ° S da) 10,6·10 -6 do'l-1, 20 °C da elektr qarshiligi 24,8·10 -8 ohm· m(24,8·10 -6 ohm· sm), 4,5 K V dan pastda u oʻta oʻtkazuvchanlik holatiga oʻtadi. Yuqori tozalikdagi V.ning mexanik xususiyatlari tavlanishdan keyin: elastik modul 135,25 n/ m 2 (13520 kgf/ mm 2), tortishish kuchi 120 nm/ m 2 (12 kgf/ mm 2), cho'zilish 17%, Brinell qattiqligi 700 pl/ m 2 (70 kgf/ mm 2). Gaz aralashmalari tolaning plastikligini keskin kamaytiradi va uning qattiqligi va mo'rtligini oshiradi.

Oddiy haroratda V. havo, dengiz suvi va ishqor eritmalari taʼsirida boʻlmaydi; gidroflorik kislotadan tashqari oksidlovchi bo'lmagan kislotalarga chidamli. Xlorid va sulfat kislotalarda korroziyaga chidamliligi boʻyicha V. titan va zanglamaydigan poʻlatdan ancha ustundir. 300 ° C dan yuqori havoda qizdirilganda u kislorodni o'zlashtiradi va mo'rt bo'ladi. 600—700° da V. pentoksid v 2 o 5, shuningdek, quyi oksidlar hosil boʻlishi bilan intensiv oksidlanadi. V azot oqimida 700°C dan yuqori qizdirilganda nitrid vn ( t mp 2050°C), suv va kislotalarda barqaror. V. yuqori haroratda uglerod bilan oʻzaro taʼsirlashib, oʻtga chidamli karbid vc ( t pl 2800 ° C), bu yuqori qattiqlikka ega.

V. 2, 3, 4 va 5 valentliklarga mos birikmalar beradi; Shunga ko'ra, quyidagi oksidlar ma'lum: vo va v 2 o 3 (asosiy xususiyatga ega), vo 2 (amfoter) va v 2 o 5 (kislotali). 2 va 3 valentli shishasimon birikmalar beqaror va kuchli qaytaruvchi moddalardir. Yuqori valentli birikmalar amaliy ahamiyatga ega. V.ning turli valentli birikmalar hosil qilish tendentsiyasi analitik kimyoda qoʻllaniladi va v 2 o 5 ning katalitik xossalarini ham aniqlaydi. V. pentoksid ishqorlarda eriydi va hosil boʻladi vanadatlar.

Kvitansiya va ariza. Minerallarni ajratib olish uchun quyidagilar qo'llaniladi: ruda yoki ruda konsentratini kislotalar va ishqorlar eritmalari bilan to'g'ridan-to'g'ri yuvish; xom ashyoni (ko'pincha nakl qo'shimchalari bilan) pishirish, so'ngra pishirilgan mahsulotni suv yoki suyultirilgan kislotalar bilan yuvish. Gidratlangan V pentoksid eritmalardan gidroliz yo’li bilan ajratiladi (pH=1-3).Tarkibida vanadiy bo’lgan temir rudalari yuqori pechda eritilganda V cho’yanga aylanadi, uni qayta ishlash jarayonida 10-16% v shlak bo’ladi. 2 o 5 po'latga olinadi. Vanadiy shlaklari osh tuzi bilan qovuriladi. Kuygan material suv bilan, keyin suyultirilgan sulfat kislota bilan yuviladi. V 2 o 5 eritmalardan ajratiladi. Ikkinchisi eritish uchun ishlatiladi ferrovanadiy(35-70% V.li temir qotishmalari) va metall V. va uning birikmalarini olish. Egiluvchan metall V. sof v 2 o 5 yoki v 2 o 3 ni kaltsiy-termik qaytarilish yoʻli bilan olinadi; alyuminiy bilan v 2 o 5 ni kamaytirish; vakuumli uglerod-termik qisqarish v 2 o 3; magniy-termik pasayish vc1 3; yodidning termik dissotsiatsiyasi.V. sarflanadigan elektrodli vakuumli yoy pechlarida va elektron nurli pechlarda eritiladi.

Qora metallurgiya metallning asosiy iste'molchisidir (ishlab chiqarilgan barcha metallning 95% gacha). V. — tez poʻlat, uning oʻrnini bosuvchi moddalar, kam qotishmali asbob poʻlatlari va ayrim konstruktiv poʻlatlarning tarkibiy qismi. 0,15-0,25% V. kiritilishi bilan poʻlatning mustahkamligi, pishiqligi, charchoqqa chidamliligi va eskirishga chidamliligi keskin ortadi. Poʻlatga kiritilgan V. ham oksidlovchi, ham karbid hosil qiluvchi element hisoblanadi. Tarqalgan qo'shimchalar shaklida tarqalgan V. karbidlar, po'lat qizdirilganda donning o'sishiga to'sqinlik qiladi. V. poʻlatga asosiy qotishma — ferrovanadiy shaklida kiritiladi. V. choʻyanni qotishma uchun ham ishlatiladi. Titanning yangi iste'molchisi - titanium qotishmalarining jadal rivojlanayotgan sanoati; ba'zi titan qotishmalarida 13% gacha V. Aviatsiya, raketa va texnikaning boshqa sohalarida tarkibida V qo'shimchalar bo'lgan niobiy, xrom va tantal asosidagi qotishmalar ishlatilgan.V asosidagi issiqlikka chidamli va korroziyaga chidamli qotishmalar qo'shilgan. ti, nb ishlab chiqilgan. , w, zr va al, ulardan aviatsiya, raketa va yadro texnologiyalarida foydalanish kutilmoqda. O'ta o'tkazuvchan qotishmalar va ga, si va ti bilan V birikmalar qiziqish uyg'otadi.

Sof metall V. yadro energetikasida (yonilgʻi elementlari uchun qobiqlar, quvurlar) va elektron qurilmalar ishlab chiqarishda qoʻllaniladi.

V. birikmalari kimyo sanoatida katalizator sifatida, qishloq xoʻjaligi va tibbiyotda, toʻqimachilik, lak-boʻyoq, kauchuk, kulolchilik, shisha, foto va plyonka sanoatida qoʻllaniladi.

V. birikmalari zaharli hisoblanadi. Zaharlanish changni o'z ichiga olgan birikmalar bilan nafas olish orqali mumkin B. Ular nafas yo'llarining tirnash xususiyati, o'pka qon ketishi, bosh aylanishi, yurak, buyraklar va boshqalar faoliyatining buzilishiga olib keladi.

V. tanadagi. V. oʻsimlik va hayvon organizmlarining doimiy tarkibiy qismidir. Suv manbai - magmatik jinslar va slanetslar (taxminan 0,013% suv), shuningdek, qumtoshlar va ohaktoshlar (taxminan 0,002% suv). Tuproqlarda V. 0,01% ga yaqin (asosan chirindida); chuchuk va dengiz suvlarida 1·10 7 -2·10 7%. Quruqlik va suv oʻsimliklarida V. ning miqdori quruqlik va dengiz hayvonlariga (1,5·10 -5 -2·10 -4%) nisbatan ancha yuqori (0,16—0,2%). V. kontsentratorlari: bryozoan plumatella, pleurobranchus plumula mollyuskasi, dengiz bodringi stichopus mobii, baʼzi assidiyalar, mogʻorlardan — qora aspergillus, qoʻziqorinlardan — toʻnka (amanita muscaria). V.ning biologik roli assidiyalarda oʻrganilgan, ularning qon hujayralarida V. 3 va 4 valentli holatda boʻladi, yaʼni dinamik muvozanat mavjud.

Assidiyalarda V.ning fiziologik roli kislorod va karbonat angidridni nafas olish yoʻli bilan oʻtkazish bilan emas, balki oksidlanish-qaytarilish jarayonlari — elektronlarning boshqa organizmlarda fiziologik ahamiyatga ega boʻlgan vanadiy tizimi deb ataladigan tizim yordamida uzatilishi bilan bogʻliq.

Lit.: Meerson G. A., Zelikman A. N., Nodir metallar metallurgiyasi, M., 1955; Polyakov A. Yu., Vanadiy metallurgiya asoslari, M., 1959; Rostoker U., Vanadiy metallurgiya, trans. ingliz tilidan, M., 1959; Kieffer p., Braun H., Vanadiy, niobiy, tantal, trans. Germaniyadan, M., 1968; Noyob metallar bo'yicha qo'llanma, [trans. ingliz tilidan], M., 1965, b. 98-121; Mashinasozlikda o'tga chidamli materiallar. Ma'lumotnoma, M., 1967, b. 47-55, 130-32; Kovalskiy V.V., Rezaeva L.T., Assidiyalarda vanadiyning biologik roli, "Zamonaviy biologiyaning yutuqlari", 1965 yil, 60-v., v. 1(4); Bowen N. J. M., biokimyoda mikroelementlar, l. - n. y., 1966 yil.

I. Romankov. V. V. Kovalskiy.

Vanadiy - "V" belgisi bilan ifodalangan kimyoviy element. Vanadiyning atom massasi 50,9415 a. e.m., atom raqami - 23. Bu qattiq kumushrang-kulrang, egiluvchan va eruvchan metall, tabiatda kam uchraydi. U 60 dan ortiq minerallarda mavjud va hatto qazib olinadigan yoqilg'ida ham mavjud.

Noma'lum kashfiyot

Metall vanadiy birinchi marta 1801 yilda ispaniyalik meksikalik mineralog Andres Manuel Del Rio tomonidan kashf etilgan. Tadqiqotchi Meksikada qazib olingan "jigarrang" qo'rg'oshin rudasi namunasidan yangi elementni ajratib oldi. Ma'lum bo'lishicha, metall tuzlari juda xilma-xil ranglarga ega, shuning uchun Del Rio dastlab uni "panxrom" deb nomlagan (yunoncha "págcrfimo" - "ko'p rangli").

Mineralog keyinroq elementni eritroniy nomini o'zgartirdi (yunoncha "esarthos" - "qizil"), chunki ko'pchilik tuzlar qizdirilganda qizil rangga aylanadi. Aftidan, Evropada taniqli olimga ajoyib omad kulib boqdi. Yangi kimyoviy element vanadiyning kashf etilishi, agar shon-shuhrat bo'lmasa, hech bo'lmaganda hamkasblar tomonidan tan olinishini va'da qildi. Biroq, ilmiy dunyoda muhim obro' yo'qligi sababli, meksikaning yutug'i e'tiborga olinmadi.

1805 yilda frantsuz kimyogari Gipolit Viktor Kollet-Dekotils Del Rio tomonidan o'rganilgan yangi element faqat qo'rg'oshin xromatining aralashmalari bo'lgan namunasi ekanligini aytdi. Oxir oqibat, meksikalik tadqiqotchi ilmiy birodarlik oldida o'z obro'sini butunlay yo'qotmaslik uchun Kollet-Dekotilning bayonotini qabul qildi va o'z kashfiyotidan voz kechdi. Biroq, uning muvaffaqiyati unutilmasdi. Bugungi kunda Andres Manuel Del Rio nodir metalning kashfiyotchisi sifatida tan olingan.

Qayta ochilmoqda

1831 yilda shved Nils Gabriel Sefstryom temir rudasi bilan ishlaganda olingan oksidda vanadiy kimyoviy elementini qaytadan topdi. Olim o'z belgisi sifatida "V" harfini tanladi, bu hali hech qanday elementga tayinlanmagan. Säfström yangi metallni go'zal va boy rangga ega bo'lgani uchun qadimgi Norse go'zallik ma'budasi Vanadis sharafiga nomladi.

Yangilik ilmiy jamoatchilikda qiziqish uyg'otdi. Biz darhol meksikalik mineralogning ishini esladik. Xuddi shu 1831 yilda Fridrix Vohler Del Rioning oldingi kashfiyotini qayta tekshirdi va tasdiqladi. Va geolog Jorj Uilyam Featherstonxup hatto kashfiyotchi sharafiga metallni "rionium" deb atashni taklif qildi, ammo tashabbus qo'llab-quvvatlanmadi.

Tushunarli

Vanadiy metalini sof shaklda ajratib olish qiyinligi isbotlangan. Bungacha olimlar faqat uning tuzlari bilan ishlaganlar. Shuning uchun vanadiyning haqiqiy xossalari noma'lum. 1831 yilda Berzelius metalllashtirilgan moddani olgani haqida xabar berdi, ammo Genri Enfild Rosko Berzelius haqiqatda vanadiy nitridi (VN) ishlab chiqarganligini isbotladi. Rosko oxir-oqibat 1867 yilda vanadiy xloridni (VCl 2) vodorod bilan kamaytirish orqali metallni ishlab chiqardi. 1927 yildan beri vanadiy pentoksidini kaltsiy bilan kamaytirish orqali sof vanadiy olinadi.

Elementning birinchi seriyali sanoat qo'llanilishi 1905 yilga to'g'ri keladi. Metall poyga avtomobili shassisini tayyorlash uchun po'lat qotishmasiga qo'shilgan va keyinchalik Ford T modeliga qo'shilgan. Vanadiyning xususiyatlari struktura og'irligini kamaytirishga yordam beradi va cho'zilish kuchini oshiradi. Aytgancha, nemis kimyogari Martin Henze 1911 yilda dengiz aholisining qon hujayralarida (yoki koelomik hujayralar) vanadiyni topdi - aksidiya.

Jismoniy xususiyatlar

Vanadiy o'rtacha qattiqlikdagi egiluvchan kulrang-ko'k metall bo'lib, po'lat yorqinligi va zichligi 6,11 g / sm³. Ba'zi manbalar materialni yumshoq deb ta'riflaydi, bu uning yuqori egiluvchanligini anglatadi. Elementning kristall tuzilishi ko'pgina metallar va po'latlarga qaraganda ancha murakkab.

Vanadiy korroziyaga, ishqorlarga, sulfat va xlorid kislotalarga yaxshi qarshilik ko'rsatadi. U havoda taxminan 660 ° C (933 K, 1220 ° F) da oksidlanadi, garchi oksidning passivlanishi xona haroratida ham sodir bo'ladi. Ushbu material harorat 1920 ° C ga yetganda eriydi va 3400 ° S da qaynaydi.

Kimyoviy xossalari

Vanadiy kislorodga ta'sir qilganda to'rt xil oksid hosil qiladi:

(II) turdagi vanadiy birikmalari qaytaruvchi moddalar, (V) turdagi birikmalar esa oksidlovchi moddalardir. (IV) birikmalar ko'pincha vanadil kationining hosilalari sifatida mavjud.

Oksid

Tijoriy jihatdan eng muhim birikma vanadiy pentoksididir. Bu jigarrang-sariq qattiq moddadir, lekin suvli eritmadan yangi cho'ktirilganda uning rangi to'q to'q sariq rangga ega.

Oksid sulfat kislota ishlab chiqarish uchun katalizator sifatida ishlatiladi. Bu birikma oltingugurt dioksidini (SO 2) trioksidga (SO 3) oksidlaydi. Bu oksidlanish-qaytarilish reaksiyasida oltingugurt +4 dan +6 gacha oksidlanadi, vanadiy esa +5 dan +4 gacha kamayadi. Vanadiyning formulasi quyidagicha:

V 2 O 5 + SO 2 → 2VO 2 + SO 3

Katalizator kislorodning oksidlanishi bilan qayta tiklanadi:

2VO 2 + O 2 → V 2 O 5

Shunga o'xshash oksidlanish jarayonlari malein angidrid, ftalik angidrid va boshqa bir qancha ommaviy organik birikmalarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

Bu oksid ferrovanadiy ishlab chiqarishda ham ishlatiladi. Ohak qo'shilishi bilan temir va ferrosilikon bilan isitiladi. Alyuminiydan foydalanilganda, alyuminiy oksidi bilan birga yon mahsulot sifatida temir-vanadiy qotishmasi ishlab chiqariladi. Issiqlik qarshiligining yuqori koeffitsienti tufayli vanadiy (V) oksidi termik tasvirlash asboblarida bolometrlarda va mikrobolometr massivlarida detektor materiali sifatida ishlatiladi.

Xususiyatlari

Noyob metall quyidagi xususiyatlarga ega:

  • Kristall tuzilishi: tana markazlashtirilgan kub.
  • Ovoz o'tkazuvchanligi: 4560 m / s (20 ° C da).
  • Vanadiyning valentligi: V (kamroq IV, III, II).
  • Termik kengayish: 8,4 µm/(m K) (25°C da).
  • Issiqlik o'tkazuvchanligi: 30,7 Vt / (m K).
  • Elektr qarshiligi: 197 nŌ m (20 ° C da).
  • Magnitizm: paramagnit.
  • Magnit sezuvchanlik: +255·10 -6 sm 3 /mol (298K).
  • Elastik modul: 128 GPa.
  • Kesish moduli: 47 GPa.
  • Elastiklikning ommaviy moduli: 160 GPa.
  • Puasson nisbati: 0,37.
  • Mohs shkalasi bo'yicha qattiqlik: 6.7.
  • Vickers qattiqligi: 628-640 MPa.
  • Brinell qattiqligi: 600-742 MPa.
  • Element toifasi: o'tish metalli.
  • Elektron konfiguratsiya: 3d 3 4s 2.
  • Erishish issiqligi: 21,5 kJ/mol.
  • Bug'lanish issiqligi: 444 kJ/mol.
  • Molar issiqlik sig'imi: 24,89 J / (mol K).

Davriy sistemada vanadiy 5-guruhda (vanadiy kichik guruhi), 4-davrda, d-blokda.

Yoyish

Olam miqyosida vanadiy materiyaning umumiy hajmining taxminan 0,0001% ni tashkil qiladi. Bu mis va sink kabi keng tarqalgan. Metall Quyosh va boshqa yulduzlarning spektral nurida topilgan.

Element er qobig'ida eng ko'p bo'lgan 20-o'rinda turadi. Metall vanadiy kristall shaklda juda kam uchraydi, ammo bu materialning birikmalari 65 xil minerallarda uchraydi. Ularning iqtisodiy ahamiyati patronit (VS 4), vanadinit (Pb 5 (VO 4) 3 Cl) va karnotit (K 2 (UO 2) 2 (VO 4) 2 3 H 2 O).

Vanadil ionlari dengiz suvida ko'p bo'lib, o'rtacha konsentratsiyasi 30 nMa. Ba'zi mineral suv manbalarida bu ionlar yuqori konsentratsiyalarda ham mavjud. Misol uchun, Fudzi tog'i yaqinidagi buloqlar 54 mkg / l gacha.

Ishlab chiqarish

Ushbu nodir metalning aksariyati ultramafik magmatik gabbro jinslarida topilgan vanadiy magnetitdan olinadi. Xom ashyo asosan Janubiy Afrikada, Xitoyning shimoli-g'arbiy qismida va Rossiyaning sharqiy qismida qazib olinadi. 2013 yilda ushbu mamlakatlarda barcha vanadiyning 97% dan ortig'i (og'irligi bo'yicha 79 ming tonna) ishlab chiqarilgan.

Metall shuningdek, boksit va xom neft, ko'mir, slanets va smola qumlari konlarida ham mavjud. Xom neftda 1200 ppm gacha konsentratsiyalar qayd etilgan. Vanadiyning oksidlovchi xususiyatlari (uning ba'zi oksidlari) tufayli bunday neft mahsulotlarini yondirgandan so'ng, elementning qoldiqlari dvigatellar va qozonlarda korroziyaga olib kelishi mumkin.

Har yili qazib olinadigan yoqilg'ilarni yoqish natijasida atmosferaga taxminan 110 000 tonna modda chiqariladi. Bugungi kunda uglevodorodlardan qimmatli moddalar ajratib olish texnologiyalari ishlab chiqilmoqda.

Ishlab chiqarish

Vanadiy birinchi navbatda ferroqotishmalar deb ataladigan po'lat qotishmalariga qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Ferrovanadiy to'g'ridan-to'g'ri valentlik (V) vanadiy oksidi, temir oksidi va sof temir aralashmasini elektr pechida kamaytirish orqali ishlab chiqariladi.

Metall natriy metavanadat (NaVO3) hosil qilish uchun taxminan 850 ° C da natriy xlorid (NaCl) yoki natriy karbonat (Na2CO3) qo'shilishi bilan maydalangan vanadiy magnetit rudasini qovurishdan boshlanadigan ko'p bosqichli jarayon yordamida ishlab chiqariladi. Ushbu moddaning suvli ekstrakti polivanadat tuzini olish uchun kislotalanadi, u kaltsiy metalli bilan kamayadi. Kichik ishlab chiqarishga muqobil sifatida vanadiy pentoksidi vodorod yoki magniy bilan kamayadi.

Ko'pgina boshqa usullar ham qo'llaniladi, ularning barchasi boshqa jarayonlarning qo'shimcha mahsuloti sifatida vanadiy hosil qiladi. Uni tozalash 1925 yilda Anton Eduard van Arkel va Yan Hendrik de Bur tomonidan ishlab chiqilgan yodid usuli yordamida mumkin. Bu vanadiy (III) yodidning hosil bo'lishini va sof metall hosil qilish uchun uning keyingi parchalanishini o'z ichiga oladi:

2 V + 3I 2 ⇌ 2 VI 3

Yaponlar bu elementni olishning juda ekzotik usulini o'ylab topishdi. Ular dengiz suvidan vanadiyni o'zlashtiradigan suv osti plantatsiyalarida assidiyalarni (xordatalarning bir turi) ko'paytiradilar. Keyin ular yig'iladi va yondiriladi. Olingan kuldan qimmatbaho metall olinadi. Aytgancha, bu holda uning kontsentratsiyasi eng boy konlarga qaraganda ancha yuqori.

Qotishmalar

Vanadiy qotishmalari nima? Ishlab chiqarilgan nodir metallarning taxminan 85% ferrovanadiy ishlab chiqarish yoki po'latga qo'shimcha sifatida ishlatiladi. 20-asrning boshlarida vanadiyning oz miqdori ham po'latning mustahkamligini sezilarli darajada oshirishi aniqlandi. Ushbu element barqaror nitridlar va karbidlarni hosil qiladi, bu esa po'lat va qotishmalarning yaxshilangan xususiyatlarini keltirib chiqaradi.

O'sha vaqtdan beri vanadiy g'ildirakli transport vositalarining o'qlari, ramkalari, krank vallari, viteslari va boshqa muhim qismlarida ishlatilgan. Qotishmalarning ikki guruhi mavjud:

  • Tarkibida 0,15% dan 0,25% gacha vanadiy bo'lgan yuqori uglerod.
  • Ushbu elementning 1% dan 5% gacha bo'lgan yuqori tezlikli asbob po'latlari (HSS).

HRC 60 dan yuqori qattiqliklarga HSS po'latlari uchun erishish mumkin, ular jarrohlik asboblarida qo'llaniladi. Kukun metallurgiyasida qotishmalarda 18% gacha vanadiy bo'lishi mumkin. Ushbu qotishmalardagi yuqori karbid miqdori aşınma qarshiligini sezilarli darajada oshiradi. Ulardan asboblar va pichoqlar tayyorlanadi.

Xususiyatlari tufayli vanadiy titanning beta shaklini barqarorlashtiradi, uning kuchini va harorat barqarorligini oshiradi. Titan qotishmalarida alyuminiy bilan aralashtiriladi, u reaktiv dvigatellarda, yuqori tezlikda uchuvchi samolyotlarda va tish implantlarida ishlatiladi. Choksiz quvurlar uchun eng keng tarqalgan qotishma titanium 3/2,5 bo'lib, 2,5% vanadiyni o'z ichiga oladi. Ushbu materiallar aerokosmik, mudofaa va velosiped sanoatida keng qo'llaniladi. Asosan choyshablarda ishlab chiqarilgan yana bir keng tarqalgan qotishma titanium 6AL-4V bo'lib, u 6% alyuminiy va 4% vanadiydir.

Bir qancha vanadiy qotishmalari o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatiga ega. Birinchi fazali supero'tkazgich A15 1952 yilda olingan V 3 Si vanadiy birikmasi edi. Vanadiy galliy lentasi o'ta o'tkazuvchan magnitlarda qo'llaniladi. Supero'tkazuvchi faza A15 V 3 Ga tuzilishi ko'proq tarqalgan supero'tkazgichlarning tuzilishiga o'xshaydi: triniobiy stannid (Nb 3 Sn) va niobiy titan (Nb 3 Ti).

Yaqinda olimlar o'rta asrlarda Damashq va damas po'latining ba'zi namunalariga oz miqdorda vanadiy (millionda 40 dan 270 qismgacha) qo'shilganligini aniqladilar. Bu pichoqlarning xususiyatlarini yaxshiladi. Biroq nodir metal qayerdan va qanday qazib olingani aniq emas. Ehtimol, bu qandaydir rudalarning bir qismi edi.

Ilova

Metallurgiyadan tashqari, vanadiy boshqa ilovalar uchun ham ishlatiladi. Termal neytronni ushlash kesimi va neytron tutilishi natijasida hosil bo'lgan izotoplarning qisqa yarim umri metallni termoyadroviy reaktor ichida ishlatish uchun mos materialga aylantiradi.

Eng keng tarqalgan vanadiy oksidi V 2 O 5 pentoksid sulfat kislota ishlab chiqarishda katalizator sifatida va malein angidridini ishlab chiqarishda oksidlovchi vosita sifatida ishlatiladi. Vanadiy ko'pikli keramika mahsulotlarini ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Metall propan va propilenni akroleinga, akril kislotaga yoki propilenni akrilonitrilga amoksidlashda ishlatiladigan aralash metall oksidi katalizatorlarining muhim tarkibiy qismidir. Yana bir vanadiy oksidi, VO 2 dioksidi, ma'lum haroratlarda infraqizil nurlanishni to'sib qo'yadigan shisha qoplamalar ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Vanadiy-qaytarilish batareyasi turli oksidlanish holatlaridagi suvli vanadiy ionlaridan tashkil topgan voltaik hujayradir. Ushbu turdagi batareyalar birinchi marta 1930-yillarda taklif qilingan va tijorat maqsadlarida foydalanish 1980-yillarda boshlangan. Vanadat po'latni korroziyadan himoya qilish uchun ishlatilishi mumkin.

Vanadiy inson salomatligi uchun muhimdir. U uglerod va lipid metabolizmini tartibga solishga yordam beradi va energiya ishlab chiqarishda ishtirok etadi. Oziq-ovqatdan kuniga 6-63 mkg (VOZ ma'lumotlari) moddani iste'mol qilish tavsiya etiladi. Bu don, baklagiller, sabzavotlar, o'tlar va mevalarda juda etarli.