Ванадий

Ванадий ( (Лат.) Vanadium) - химический элемент, в периодической таблице имеет код V и атомный номер 23. Редкий, мягкий и ковкий металл, ванадий содержится в некоторых минералах и используется в основном для производства определенных сплавов. Это один из 26 элементов, в целом находится в окружающей среде.

1. Общая информация

Ванадий ( рус. ванадий , англ. vanadium ; нем. Vanadium ) - Химический элемент. Символ V, ат. н. 23, ат.м. 50,9414; металл серо-стального цвета. Редкий. Среднее содержание в земной коре - 0,02 мас.%. Известно около 80 минералов - ванадатов природных, большинство из них - экзогенного происхождения. Основные минералы : ванадинит, карнотит, деклуазит.

2. История

Ванадий назван в честь богини красоты древних скандинавов - легендарной Фреи Ванадис. Это имя элементу дал на 1831 Гавриил Сефстрем, профессор Горного института в Стокгольме. Он выделил элемент из шлака, образующегося при плавлении руды в доменных печах. Работа Р. Сефстрем совершил вместе со своим учеником Иоганном Якобом Берцелиусом.

Сверхчистого ванадий 99,9%, три образца кристаллов, показаны различные текстуры кристалла и зеленовато окисленные поверхности, а также куб ванадия высокой чистоты (99,95%) 1 см ? для сравнения.

Объективность требует сказать, что до Р. Сефстрема этот элемент уже выделен, и даже не один, а два раза. В 1801 г. мексиканский минералог Андрес Мигель дель Рио нашел в свинцовой руды элемент и назвал его "еритронием". Однако он сомневается в своих выводах, а потому решает, что имеет дело с недавно открытым хромом и не обнародует своей находки. Чуть раньше Г. Сефстрема до открытия этого элемента подошел Фридрих Вьолер, тот самый, с которым связывают первый в истории синтез органического вещества в лаборатории. Ф. Вьолер исследовал привезенные из Мексики руды (с которыми имел дело и Дель Рио) и нашел в них что-то, но он некстати заболел, а когда возобновил работу и определил, что имеет дело с новыми элементом, то было поздно - Г. Сефстрем на то время опубликовал сообщение о своем открытии. Итак, честь открытия ванадия осталась за Р. Сефстремом.

Ф. Велер когда "упустил" ванадий, так написал другу о своей неудаче: "Я был настоящим ослом, проглядев новый элемент в свинцовой руды. Берцелиус не без иронии смеялся над тем, как неудачно, без упорства, стучался Велер в дом богини Ванадис ".

Однако в действительности Сефстрем выделил из шлака не чистый металл, а твердые и жаростойкие его соединения - карбиды ванадия. Он получил порошок черного цвета, а в чистом виде ванадий - ковкий металл светло серого цвета. Это выяснилось лишь после 1667 г. (т.е. тридцать лет после открытия Г. Сефстрема), когда ванадий и его соединения как следует изучили Генри Энфильда Роско и Эдуард Горне. В 1869 г. Р. Роско удалось впервые получить ванадий 96-процентной чистоты. Металл оказался хрупким и твердым, но, как выше говорилось, ванадий - ковкий, а не хрупкий. Противоречия здесь нет. По мере удаления остальных 4% примесей ванадий становится все более пластичным и ковкой. Впервые чистый ванадий получен в 1927 г.

3. Происхождение названия

От имени древнескандинавских богини красоты Ванадис.

4. Получение

Ванадий

Феррованадий

В промышленности получают ванадий из железных руд. Сначала с его примесью готовят концентрат, в котором содержание ванадия достигает 8-16%. Далее окислением ванадий переводят в высшую степень окисления +5 и отделяют легко растворимый в воде ванадат натрия (Na) NaVO _3. 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 феррованадию (содержит от 35 до 80% ванадия). Металлический ванадий можно приготовить восстановлением хлорида ванадия водородом (H), кальцийтермичним восстановлением оксидов ванадия (V ₂ O ₅ или V ₂ O _3), термической диссоциацией VI ₂ и другими методами.

5. Применение

Применяют в металлургии, производстве электронных приборов и т.п.. Около 90% В. потребляет черная металлургия по легирующие добавки к стали и чугуна. В. применяют также как конструкционный материал в ядерных реакторах, а сплавы на основе Те с добавками В. - в авиац. и ракетной технике. Соединения В. часто ядовиты. Используют их в медицине, фотографии, производстве ванадиевой стали, титановых сплавов, лакокрасочной промышленности и т.д.. Карбид ванадия - VC используют как покрытия металлических поверхностей при плазменном напылении ^[1]. V ₂ O ₅ - катализатор окисления диоксида серы при промышленном синтезе серной кислоты.

6. Химические свойства

Цвет соединений ванадия, слева направо +2 (фиолетовый), +3 (зеленый), +4 (синий), +5 (желтый).

Ванадий достаточно инертен, устойчив к разбавленных кислот и щелочей. Известны соединения в различных степенях окисления (+5, +4, +3, +2) Например, оксиды: VO, V ₂ O _3, VO _2, V ₂ O _5. Галогениды VX ₂ (X = F, Cl, Br, I), VX _3, VX ₄ (X = F, Cl, Br), VF ₅ и оксогалогениды (VOCl, VOCl _2, VOF ₃...).

Сполкы Ванадия +2 и +3 - сильные восстановители.