Ванадий физические свойства кратко
Обновлено: 03.07.2024
Ванадий, свойства атома, химические и физические свойства.
50,9415(1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2
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.
Общие сведения:
| 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 % |
Свойства атома ванадия :
| 200 | Свойства атома | |
| 201 | Атомная масса (молярная масса) | 50,9415(1) а.е.м. (г/моль) |
| 202 | Электронная конфигурация | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 |
| 203 | Электронная оболочка | K2 L8 M11 N2 O0 P0 Q0 R0 |
Химические свойства ванадия:
| 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 | V 3+ + e — → V 2+ , E o = -0,255, |
V 3+ + 3e — → V, E o = -0,255,
Физические свойства ванадия:
| 400 | Физические свойства | |
| 401 | Плотность* | 6,11 г/см 3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), |
Кристаллическая решётка ванадия:
Дополнительные сведения:
| 900 | Дополнительные сведения | |
| 901 | Номер CAS | 7440-62-2 |
Примечание:
* — доступно в платной версии.
Источники:
Вам также может понравиться
Иттербий, свойства атома, химические и физические свойства
Фермий, свойства атома, химические и физические свойства
Лантан, свойства атома, химические и физические свойства
Выбрать язык
Разделы
ТОП 5 записей
Популярные записи
- Таблица молярных масс химических элементов
- Таблица кислот и кислотных остатков
- Таблица валентности химических элементов
- Таблица оксидов
- Таблица электроотрицательности химических элементов
- Медь, свойства атома, химические и физические свойства
- Таблица степеней окисления химических элементов
- Железо, свойства атома, химические и физические свойства
- Азот, свойства атома, химические и физические свойства
- Хлор, свойства атома, химические и физические свойства
Элементы, реакции, вещества
Предупреждение.
Все химические реакции и вся информация на сайте предназначены для использования исключительно в учебных целях — только для решения письменных, учебных задач. Мы не несем ответственность за проведение вами химических реакций.
Химические реакции и информация на сайте
не предназначены для проведения химических и лабораторных опытов и работ.
Определения
На сайте показывается реклама.
Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте для улучшения функциональности. Нажимая “Разрешить все”, вы даете согласие на использование ВСЕХ файлов cookie. Однако вы можете посетить раздел "Настройки cookie", чтобы разрешить только определенные.
Обзор настроек конфиденциальности
Необходимые файлы cookie нужны для корректной работы веб-сайта. Эти файлы cookie могут также требоваться для обеспечения функций безопасности веб-сайта.| Cookie | Duration | Description |
|---|---|---|
| cookielawinfo-checkbox-advertisement | 1 year | Установленный плагином согласия на использование файлов cookie GDPR, этот файл cookie используется для записи согласия пользователя на использование файлов cookie в категории "Реклама". |
| cookielawinfo-checkbox-analytics | 11 months | Этот файл cookie устанавливается плагином Согласия на использование файлов cookie GDPR. Файл cookie используется для хранения согласия пользователя на использование файлов cookie в категории "Аналитика". |
| cookielawinfo-checkbox-functional | 11 months | Файл cookie устанавливается согласием GDPR на использование файлов cookie для записи согласия пользователя на использование файлов cookie в категории "Функциональные". |
| cookielawinfo-checkbox-necessary | 11 months | Этот файл cookie устанавливается плагином Согласия на использование файлов cookie GDPR. Файлы cookie используются для хранения согласия пользователя на использование файлов cookie в категории "Необходимые". |
| cookielawinfo-checkbox-others | 11 months | Этот файл cookie устанавливается плагином Согласия на использование файлов cookie GDPR. Файл cookie используется для хранения согласия пользователя на использование файлов cookie в категории "Другие. |
| cookielawinfo-checkbox-performance | 11 months | Этот файл cookie устанавливается плагином Согласия на использование файлов cookie GDPR. Файл cookie используется для хранения согласия пользователя на использование файлов cookie в категории "Производительность". |
| PHPSESSID | session | Этот файл cookie является родным для PHP-приложений. Файл cookie используется для хранения и идентификации уникального идентификатора сеанса пользователя с целью управления сеансом пользователя на веб-сайте. Файл cookie является сессионным файлом cookie и удаляется при закрытии всех окон браузера. |
| viewed_cookie_policy | 11 months | Файл cookie устанавливается плагином согласия на использование файлов cookie GDPR и используется для хранения того, дал ли пользователь согласие на использование файлов cookie. Он не хранит никаких персональных данных. |
Функциональные файлы cookie помогают выполнять определенные функции, такие как совместное использование содержимого веб-сайта на платформах социальных сетей, сбор отзывов и другие сторонние функции.
Файлы cookie производительности используются для понимания и анализа ключевых показателей производительности веб-сайта, что помогает улучшить пользовательский опыт для посетителей.
Ванадий — химический элемент с атомным номером 23. Принадлежит к 5-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе V группы, или к группе VB), находится в четвёртом периоде таблицы. Атомная масса элемента 50,9415(1) а. е. м. Обозначается символом V (от лат. Vanadium ). Простое вещество ванадий — пластичный металл серебристо-серого цвета.
Содержание
- 1 История
- 2 Названия
- 3 Нахождение в природе
- 3.1 Месторождения
- 5.1 Изотопы
![Ванадий]()
История
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.
Названия
Нахождение в природе
Ванадий является 20-м наиболее распространённым элементом в земной коре. Он 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.
Ванадил ион () в изобилии находится в морской воде, имеющий среднюю концентрацию 30 нМа. Некоторые источники минеральной воды также содержат ион в высоких концентрациях. Например, источники около горы Фудзи содержат до 54 мкг на литр.
Месторождения
В течение первого десятилетия XX века большая часть ванадиевой руды добывалась американской компанией Vanadium из Минас-Рагра в Перу. Позднее увеличение спроса на уран привело к увеличению добычи руды этого металла. Одной из основных урановых руд был карнотит, который также содержит ванадий. Таким образом, ванадий стал доступным как побочный продукт производства урана. Со временем добыча урана стала обеспечивать большую долю спроса на ванадий.
Известны месторождения в Перу, США, ЮАР, Финляндии, Австралии, Армении, России, Турции, Англии.
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.
Некоторые из разновидностей асцидий обладают уникальной особенностью: в их крови содержится ванадий. Асцидии поглощают его из воды.
В Японии разводят асцидий на подводных плантациях, собирают урожай, сжигают и получают золу, в которой ванадий содержится в более высокой концентрации, чем в руде многих его месторождений.
Физические свойства
![Ванадий]()
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.
Изотопы
Природный ванадий состоит из двух изотопов: слаборадиоактивного 50 V (изотопная распространённость 0,250 %) и стабильного 51 V (99,750 %). Период полураспада ванадия-50 равен 1,5⋅10 17 лет, то есть для всех практических целей его можно считать стабильным; этот изотоп в 83 % случаев посредством электронного захвата превращается в 50 Ti, а в 17 % случаев испытывает бета-минус-распад, превращаясь в 50 Cr.
Известны 24 искусственных радиоактивных изотопа ванадия с массовым числом от 40 до 65 (а также 5 метастабильных состояний). Из них наиболее стабильны 49 V ( T1/2 =337 дней) и 48 V ( T1/2 =15,974 дня).
Химические свойства
Химически ванадий довольно инертен. Он имеет хорошую стойкость к коррозии, 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, тёмно-синий VO2 — амфотерный, остальные оксиды ванадия — основные.
Известны следующие оксиды ванадия:
Название Формула Плотность Температура плавления Температура кипения Цвет Оксид ванадия (II) VO 5,76 г/см³ ~1830 °C 3100 °C Чёрный Оксид ванадия (III) V2O3 4,87 г/см³ 1967 °C 3000 °C Чёрный Оксид ванадия (IV) VO2 4,65 г/см³ 1542 °C 2700 °C Тёмно-голубой Оксид ванадия (V) V2O5 3,357 г/см³ 670 °C 2030 °C Красно-жёлтый 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.).
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 осно́вными оксидами образуются ванадаты — соли ванадиевой кислоты вероятного состава HVO3.
Взаимодействует с кислотами.
Применение
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.
Свыше 90 % всего производимого ванадия находит применение в качестве легирующей добавки в сталях, главным образом, высокопрочных низколегированных, в меньшей степени, нержавеющих и инструментальных, а также в производстве высокопрочных титановых сплавов, основанных на системе Ti-6Al-4V (в российской классификации — ВТ6, содержит около 4 % ванадия). В сталях ванадий образует мелкодисперсные карбиды VC, что повышает механические свойства и стабильность структуры. Его применение особенно эффективно совместно с вольфрамом, молибденом и никелем. В конструкционных сталях содержание ванадия не превышает, как правило, 0,25 %, в инструментальных и быстрорежущих доходит до 4 %. В российской номенклатуре сталей ванадий обозначается буквой Ф.
Материал на основе диоксидов ванадия и титана используют при создании компьютеров и другой электроники.
Ванадиевая сталь используется при создании погружных буровых платформ для бурения нефтяных скважин.
Частные компании США выпускают медали и коллекционные жетоны из чистого ванадия. Одна из ванадиевых медалей вышла в 2011 году.
Производство
- Россия: Евраз Ванадий Тула, Чусовской металлургический завод
- Чехия: Мнишек-под-Брди
- США: Хот-Спрингс
- ЮАР: Бритс
Биологическая роль и воздействие
![Ванадий]()
Ванадий и все его соединения токсичны. Наиболее токсичны соединения пятивалентного ванадия. Чрезвычайно ядовит его оксид(V) (ядовит при попадании внутрь организма и при вдыхании, поражает дыхательную систему). Смертельная доза ЛД50 оксида ванадия(V) для крыс орально составляет 10 мг/кг.
Ванадий и его соединения очень токсичны для водных организмов (окружающей среды).
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. 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.
Бромид ванадия (II) (VBr2) Бромид ванадия (III) (VBr3) Ванадат железа (III) (FeVO4) Ванадиевая кислота (HVO3) Галлид ванадия (V3Ga) Гексакарбонилванадий (V(CO)6) Гидроксид ванадия (II) (V(OH)2) Гидроксид ванадия (III) (V(OH)3) Диборид ванадия (VB2) Диселенид ванадия (VSe2) Дисилицид ванадия (VSi2) Дисульфид ванадия (VS2) Дифосфид ванадия (VP2) Иодид ванадия (II) (VI2) Иодид ванадия (III) (VI3) Карбид ванадия (VC) Метаванадат аммония (NH4VO3) Метаванадат железа (III) (Fe(VO3)3) Метаванадат калия (KVO3) Метаванадат кобальта(II) (Co(VO3)2) Метаванадат меди (II) (Cu(VO3)2) Метаванадат натрия (NaVO3) Метаванадат свинца (II) (Pb(VO3)2) Нитрид ванадия (VN) Оксибромид ванадия(III) (VOBr) Оксид ванадия (II) (VO) Оксид ванадия (III) (V2O3) Оксид ванадия (IV) (VO2) Оксид ванадия (V) (V2O5) Оксидибромид ванадия (IV) (VOBr2) Оксидифторид ванадия (IV) (VOF2) Оксидихлорид ванадия (IV) (VOCl2) Оксибромид ванадия (III) (VOBr) Оксидибромид ванадия (IV) (VOBr2) Окситрибромид ванадия (V) (VOBr3) Окситрифторид ванадия (V) (VOF3) Оксид-трихлорид ванадия (VOCl3) Оксихлорид ванадия (III) (VOCl) Ортованадат натрия (Na3VO4) Пентаоксид триванадия (V3O5) Пированадиевая кислота (H4V2O7) Селенид ванадия (II) (VSe) Селенид ванадия (III) (V2Se3) Силицид ванадия (V2Si) Силицид триванадия (V3Si) Сульфат ванадила (VOSO4) Сульфат ванадия (II) (VSO4) Сульфат ванадия (III) (V2(SO4)3) Сульфат ванадия (III)-аммония (VNH4(SO4)2) Сульфид ванадия (II) (VS) Сульфид ванадия (III) (V2S3) Сульфид ванадия(V) (V2S5) Тетрасульфид ванадия (VS4) Триметаванадат аммония ((NH4)3V3O9) Фосфид ванадия (VP) Фосфид диванадия (V2P) Фосфид триванадия (V3P) Фторид ванадия (II) (VF2) Фторид ванадия (III) (VF3) Фторид ванадия (IV) (VF4) Фторид ванадия (V) (VF5) Хлорид гексаамминванадия(III) ([V(NH3)6]Cl3) Хлорид ванадия (II) (VCl2) Хлорид ванадия (III) (VCl3) Хлорид ванадия (IV) (VCl4) Хлорид диоксованадия (V) ((VO2)Cl)
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, AuВанадий (Vanadium), V, химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 23, атомная масса 50,942; металл серо-стального цвета. Природный Ванадий состоит из двух изотопов: 51 V (99,75%) и 50 V (0,25%); последний слабо радиоактивен (период полураспада T½ = 10 14 лет). Ванадий был открыт в 1801 году мексиканским минералогом А. М. дель Рио в мексиканской бурой свинцовой руде и назван по красивому красному цвету нагретых солей эритронием (от греч. erythros - красный). В 1830 году шведский химик Н. Г. Сефстрем обнаружил новый элемент в железной руде из Таберга (Швеция) и назвал его Ванадий в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис. Английский химик Г. Роско в 1869 году получил порошкообразный металлический Ванадий восстановлением VCl2 водородом. В промышленного масштабе Ванадий добывается с начала 20 века.
Содержание Ванадия в земной коре составляет 1,5·10 -2 % по массе, это довольно распространенный, но рассеянный в породах и минералах элемент. Из большого числа минералов Ванадия промышленное значение имеют патронит, роскоэлит, деклуазит, карнотит, ванадинит и некоторые другие. Важным источником Ванадия служат титаномагнетитовые и осадочные (фосфористые) железные руды, а также окисленные медно-свинцово-цинковые руды. Ванадий извлекают как побочный продукт при переработке уранового сырья, фосфоритов, бокситов и различных органических отложений (асфальтиты, горючие сланцы).
Физические свойства Ванадия. Ванадий имеет объемноцентрированную кубическую решетку с периодом а=3,0282Å. В чистом состоянии Ванадий ковок, легко поддается обработке давлением. Плотность 6,11 г/см 3 ; tпл 1900°С, tкип 3400°С; удельная теплоемкость (при 20-100°С) 0,120 кал/г·град; термический коэффициент линейного расширения (при 20-1000°С) 10,6·10 -6 град -1 ; удельное электрическое сопротивление при 20°С 24,8·10 -8 ом·м (24,8·10 -6 ом·см); ниже 4,5 К Ванадий переходит в состояние сверхпроводимости. Механические свойства Ванадия высокой чистоты после отжига: модуль упругости 135,25 н/м 2 (13520 кгс/мм 2 ), предел прочности 120 мн/м 2 (12 кгс/мм 2 ), относительное удлинение 17%, твердость по Бринеллю 700 мн/м 2 (70 кгс/мм 2 ). Примеси газов резко снижают пластичность Ванадия, повышают его твердость и хрупкость.
Химические свойства Ванадия. При обычной температуре Ванадия не подвержен действию воздуха, морской воды и растворов щелочей; устойчив к неокисляющим кислотам, за исключением плавиковой. По коррозионной стойкости в соляной и серной кислотах Ванадий значительно превосходит титан и нержавеющую сталь. При нагревании на воздухе выше 300°С Ванадий поглощает кислород и становится хрупким. При 600-700°С Ванадий интенсивно окисляется с образованием оксида V2O5, а также и низших окислов. При нагревании Ванадия выше 700°С в токе азота образуется нитрид VN (tкип 2050°С), устойчивый в воде и кислотах. С углеродом Ванадий взаимодействует при высокой температуре, давая тугоплавкий карбид VC (tпл 2800°С), обладающий высокой твердостью.
Ванадий дает соединения, отвечающие валентностям 2, 3, 4 и 5; соответственно этому известны оксиды: VO и V2O3 (имеющие основной характер), VO2 (амфотерный) и V2O5 (кислотный). Соединения 2- и 3-валентного Ванадия неустойчивы и являются сильными восстановителями. Практическое значение имеют соединения высших валентностей. Склонность Ванадий к образованию соединений различной валентности используется в аналитической химии, а также обусловливает каталитические свойства V2О5. Оксид Ванадия (V) растворяется в щелочах с образованием ванадатов.
Получение Ванадия. Для извлечения Ванадий применяют: непосредственное выщелачивание руды или рудного концентрата растворами кислот и щелочей; обжиг исходного сырья (часто с добавками NaCl) с последующим выщелачиванием продукта обжига водой или разбавленными кислотами. Из растворов методом гидролиза (при рН = 1-3) выделяют гидратированный оксид Ванадия (V). При плавке ванадийсодержащих железных руд в домне Ванадий переходит в чугун, при переработке которого в сталь получают шлаки, содержащие 10-16% V2O5. Ванадиевые шлаки подвергают обжигу с поваренной солью. Обожженный материал выщелачивают водой, а затем разбавленной серной кислотой. Из растворов выделяют V2O5. Последний служит для выплавки феррованадия (сплавы железа с 35-70% Ванадий) и получения металлического Ванадия и его соединений. Ковкий металлический Ванадий получают, кальциетермическим восстановлением чистого V2O5 или V2O3; восстановлением V2O5 алюминием; вакуумным углетермическим восстановлением V2O3; магниетермическим восстановлением VCl3; термической диссоциацией иодида Ванадия. Плавят Ванадий в вакуумных дуговых печах с расходуемым электродом и в электроннолучевых печах.
Применение Ванадия. Черная металлургия - основные потребитель Ванадия (до 95% всего производимого металла). Ванадий входит в состав быстрорежущей стали, ее заменителей, малолегированных инструментальных и некоторых конструкционных сталей. При введении 0,15-0,25% Ванадия резко повышаются прочность, вязкость, сопротивление усталости и износоустойчивость стали. Ванадий, введенный в сталь, является одновременно раскисляющим и карбидообразующим элементом. Карбиды Ванадия, распределяясь в виде дисперсных включений, препятствуют росту зерна при нагреве стали. Ванадий в сталь вводят в форме лигатурного сплава - феррованадия. Применяют Ванадий и для легирования чугуна. Потребителем Ванадия является промышленность титановых сплавов; некоторые титановые сплавы содержат до 13% Ванадия. В авиационной, ракетной и других областях техники нашли применение сплавы на основе ниобия, хрома и тантала, содержащие присадки Ванадия. Разрабатываются различные по составу жаропрочные и коррозионностойкие сплавы на основе Ванадия с добавлением Ti, Nb, W, Zr и Al, для применения в авиационной, ракетной и атомной технике. Интересны сверхпроводящие сплавы и соединения Ванадия с Ga, Si и Ti.
Чистый металлический Ванадий используют в атомной энергетике (оболочки для тепловыделяющих элементов, трубы) и в производстве электронных приборов. Соединения Ванадия применяют в химической промышленности как катализаторы, в сельском хозяйстве и медицине, в текстильной, лакокрасочной, резиновой, керамической, стекольной, фото- и кинопромышленности.
Соединения Ванадия ядовиты. Отравление возможно при вдыхании пыли, содержащей соединения Ванадиz/ Они вызывают раздражение дыхательных путей, легочные кровотечения, головокружения, нарушения деятельности сердца, почек и т. п.
Ванадий в организме. Ванадий - постоянная составная часть растительных и животных организмов. Источником Ванадия служат изверженные породы и сланцы (содержат около 0,013% Ванадий), а также песчаники и известняки (около 0,002% Ванадия). В почвах Ванадия около 0,01% (в основном в гумусе); в пресных и морских водах 1·10 -7 -2·10 -7 %. В наземных и водных растениях содержание Ванадия значительно выше (0,16-0,2%), чем в наземных и морских животных (1,5·10 -5 - 2·10 -4 %). Концентраторами Ванадия являются: мшанка Plumatella, моллюск Pleurobranchus plumula, голотурия Stichopus mobii, некоторые асцидии, из плесеней - черный аспергилл, из грибов - поганка (Amanita muscaria).
Ванадий (V) - химический элемент пятой группы периодической системы Д.И. Менделеева, атомный номер 23, атомная масса 50,94. Металл серебристого оттенка, внешне напоминающий сталь, относится к классу тугоплавких. Имеет плотность 6,11 г/см 3 , температуру плавления tпл. = 1887 °С, температуру кипения tкип. = 3377 °С. Обладает хорошей прочностью и пластичностью.
Описываемый химический элемент относится к редким тугоплавким металлам. Целиком находится в рассеянном состоянии и не образует собственных минералов. Основные источники получения ванадия - железные руды, содержащие V как примесь.
История открытия
Впервые ванадий был открыт мексиканским ученым профессором минералогии Андресом Мануэлем Дель Рио и получил название “эритроний”. Однако, это открытие не было признано европейским научным миром. Повторно об обнаружении нового химического элемента было объявлено шведским химиком Нильсом Сефстремом, который нашел его в железной руде.
Свойства ванадия
Физические свойства
Свойство Значение Атомный номер 23 Атомная масса, а.е.м 50,94 Радиус атома, пм 134 Плотность, г/см³ 6,11 Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль) 24,95 Теплопроводность, Вт/(м·K) 30,7 Температура плавления, °С 1887 Температура кипения, °С 3377 Теплота плавления, кДж/моль 17,5 Теплота испарения, кДж/моль 460 Молярный объем, см³/моль 8,35 Группа металлов Тугоплавкий металл Химические свойства
Свойство Значение Ковалентный радиус, пм 122 Радиус иона, пм (+5e) 59 (+3e) 74 Электроотрицательность (по Полингу) 1,63 Электродный потенциал 0 Степени окисления 5, 4, 3, 2, 0 Марки ванадия и сплавов
- ВЭЛ-1, ВЭЛ-2, ВЭЛ-3, - чистый ванадий, содержащий до 99,84% V, полученный электролитическим способом; поставляется в виде порошка.
- ВнМ-1, ВнМ-2 - чистый V в виде слитков, полученных электронно-дуговой плавкой; содержание V составляет до 99,34% и 99,04% соответственно.
- ВнП-1, ВнП-2 - чистый ванадий в виде прутков круглого сечения.
- ВнПр-1, ВнПр-2 - чистый V в виде проволоки.
- ВнПл-1, ВнПл-2 - чистый V в виде полос.
- ВВ-8 - сплав ванадий-вольфрам с 6-8% W.
Достоинства / недостатки
-
Достоинства:
- имеет высокую температуру плавления;
- имеет хорошие технологические и механические свойства - хорошая пластичность и свариваемость, прочность;
- имеет меньшую стоимость по сравнению с другими металлами со схожими характеристиками.
-
Недостатки:
- относительно небольшой процент содержания в земной коре.
Области применения ванадия
Ванадий и его соединения находят применение во множестве промышленных отраслей, однако наибольший их объем востребован для нужд металлургической и химической промышленности.
Основная доля мирового потребления ванадия – примерно 87% – приходится на металлургическую промышленность (80% + 7% – черная и цветная металлургия соответственно). Рассматриваемый металл применяется в основном для легирования высококачественных конструкционных сталей с целью оптимизации их эксплуатационных характеристик. По данным статистики, в настоящее время V является мировым лидером среди легирующих элементов.
Ванадию присуща высокая химическая активность, определяющая возможность его применения в различных промышленных отраслях, включая химическую. Для нужд химической промышленности используется множество соединений этого металла, прежде всего, соли ванадиевых кислот (ванадаты), оксиды и карбиды ванадия. Конкретными примерами использования V являются производство красителей и получение катализаторов. Неоспоримо преимущество ванадия при производстве высококачественного инструмента, выполненного из различных хром-ванадиевых сталей.
Продукция из ванадия
Современное промышленное производство предлагает широкий спектр стандартных изделий, активно используемых в различных областях. Из круглого проката можно выделить ванадиевый пруток и проволоку. Плоский прокат представляет ванадиевый лист и полоса. К исходному сырью можно отнести слитки и порошок ванадия, которые занимают основополагающее место в цепочке производства изделий из данного металла.
телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
Читайте также: