Nosakiet vanādija valences spējas. Vanādijs

Ķīmiskais elements ar “dievišķo” nosaukumu vanādijs (no senskandināvu vanadiem, Vanīra meita, kas bija skandināvu tautu mīlestības un skaistuma dieviete) tika atklāts divas reizes. Pašā 19. gadsimta sākumā jaunu metālu Meksikas svina rūdās atklāja Andress Manuels Del Rio, mineraloģijas profesors no Mehiko. klintis. Bet ķīmiķiem no Eiropas šis atklājums šķita apšaubāms.

1830. gadā Nils Sefstrēms (ķīmiķis no Zviedrijas) atklāja vanādiju dzelzs rūdā. Jaunā metāla veidoto savienojumu neparastā skaistuma dēļ tas tika nosaukts par vanādiju.

Vanādijs ir ķīmisks elements ar atomskaitli 23, ieņem vietu IV perioda grupas V sekundārajā apakšgrupā. periodiskā tabulaķīmiskie elementi D.I. Mendeļejevs. Plastmasas kaļamais metāls sudraba tērauda krāsā,

Vanādija atrašana dabā

Vanādijs ir mikroelements, kas atrodams nogulumiežu un magmatiskos iežos, slānekļos un dzelzsrūdās. Vanādija nogulsnes ir atrodamas Austrālijā, Peru, Turcijā, Anglijā, Dienvidāfrikā un ASV (kalorizators). Krievijā vanādiju iegūst Fergānas ielejā, Urālos, Kirgizstānā, Kazahstānas centrālajā daļā, Krasnojarskas apgabalā un Orenburgas apgabalā.

Cilvēka organismā vanādijs atrodas taukaudos, kaulos un zemādas imūnās šūnās.

Vanādija fizikālās un ķīmiskās īpašības

Pēc izskata vanādijs visvairāk atgādina tēraudu, tas ir kaļamais metāls ar kušanas temperatūru 1920˚C. Nav pakļauts gaisa iedarbībai jūras ūdens un sārmu šķīdumi normālā temperatūrā.

Ikdienas vajadzība pēc vanādija

Dienas nepieciešamība ir 6-63 mikrogrami dienā (PVO, 2000). Tikai 1% no ārpuses piegādātā vanādija uzsūcas organismā, pārējais izdalās ar urīnu.

Vanādija labvēlīgās īpašības un tā ietekme uz organismu

Vanādijam ir nozīmīga loma lipīdu un ogļhidrātu metabolisma regulēšanā un piedalās aktīvā enerģijas ražošanā. Ārsti atzīmē, ka holesterīna līmeņa pazemināšanās ir saistīta ar vanādija daudzumu, kas nonāk organismā. Tas ir stimulējošs faktors asins šūnu kustībai, kas absorbē patogēnos mikrobus (faocītus).

Vanādija mijiedarbība ar citiem

Vanādija toksicitāte samazinās, kad tas mijiedarbojas ar olbaltumvielām. Savienojumi no alumīnija un arī ir pretējs efekts.

Vanādija deficīta pazīmes

Vanādija deficītu raksturo atsevišķi vanādija deficīta šizofrēnijas gadījumi, un tas ir saistīts arī ar ogļhidrātu metabolisma patoloģiju.

Pārmērīga vanādija pazīmes

Vanādija pārpalikums ir daudz biežāk sastopams, un tas ir saistīts ar asfalta, stikla un degvielas produktu (mazuta, benzīna utt.) ražošanu. Tam ir hipertensīva iedarbība (PVO, 1997). Ir konstatēta saikne starp maniakāli-depresīvo stāvokļu ģenēzi un neirotisku reaktīvo depresiju un vanādija līmeņa paaugstināšanos asinīs. Aprakstīta endēmiskās multiplās sklerozes vanādija daba - tehnogēnas izcelsmes taukos šķīstošie vanādija kompleksi uzkrājas mielīna apvalkos un smadzeņu garozā, izraisot multiplās sklerozes attīstību.

Galvenais vanādija patērētājs ir metalurģijas nozare. Vanādija ievadīšana nerūsējošā, ātrgaitas un instrumentu tērauda sakausējumu sastāvā palielina tērauda izturību un nodilumizturību.

Vanādiju izmanto arī atomu ūdeņraža enerģētikā, sērskābes ražošanā kā ķīmisko strāvas avotu.

DEFINĪCIJA

Vanādijs- periodiskās tabulas divdesmit trešais elements. Apzīmējums - V no latīņu valodas "vanādijs". Atrodas ceturtajā periodā, VB grupa. Attiecas uz metāliem. Kodollādiņš ir 23.

Vanādija savienojumi ir plaši izplatīti dabā, taču tie ir ļoti izkliedēti un neveido ievērojamus uzkrājumus; kopējais vanādija saturs zemes garoza lēsts 0,0015 % (masas).

Tīrs vanādijs ir sudrabains metāls (1. att.), kaļams metāls, kura blīvums ir 5,96 g/cm 3, kūst 1900 o C temperatūrā. Tāpat kā titāns, mehāniskās īpašības vanādijs strauji bojājas skābekļa, slāpekļa un ūdeņraža piemaisījumu klātbūtnē.

Rīsi. 1. Vanādijs. Izskats.

Vanādija atomu un molekulmasa

Vielas relatīvā molekulmasa (Mr) ir skaitlis, kas parāda, cik reizes konkrētās molekulas masa ir lielāka par 1/12 no oglekļa atoma masas, un relatīvā atomu masa elements (A r) - cik reižu ķīmiskā elementa atomu vidējā masa ir lielāka par 1/12 no oglekļa atoma masas.

Tā kā brīvā stāvoklī kalcijs pastāv monatomisku molekulu V formā, tā atomu un molekulmasa atbilst. Tie ir vienādi ar 50,9962.

Vanādija izotopi

Ir zināms, ka dabā vanādijs ir sastopams vienīgā stabilā izotopa 51 V formā. Masas skaitlis ir 51, atoma kodols satur divdesmit trīs protonus un divdesmit astoņus neitronus.

Ir mākslīgie vanādija izotopi ar masas skaitu no 40 līdz 65, starp kuriem visstabilākais ir 50 V ar pussabrukšanas periodu 1,5 × 10 17 gadi, kā arī pieci kodolizotopi.

Vanādija joni

No ārpuses enerģijas līmenis Vanādija atomam ir pieci elektroni, kas ir valence:

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

Ķīmiskās mijiedarbības rezultātā vanādijs atdod savus valences elektronus, t.i. ir to donors un pārvēršas par pozitīvi lādētu jonu:

V o -2e → V 2+ ;

V o -3e → V 3+ ;

V o -4e → V 4+ ;

V o -5e → V 5+ .

Vanādija molekula un atoms

Brīvā stāvoklī vanādijs pastāv monatomisku molekulu V formā. Šeit ir dažas īpašības, kas raksturo vanādija atomu un molekulu:

Vanādija sakausējumi

Vanādiju galvenokārt izmanto kā piedevu tēraudiem. Tēraudam, kas satur tikai 0,1 - 0,3% vanādija, ir raksturīga liela izturība, elastība un nejutīgums pret triecieniem un triecieniem, kas ir īpaši svarīgi, piemēram, automašīnu asīm, kuras pastāvīgi tiek pakļautas triecieniem. Parasti vanādiju tēraudā ievada kombinācijā ar citiem leģējošiem elementiem: hromu, niķeli, volframu, molibdēnu.

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

Vanādijs ir D. I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās sistēmas ceturtā perioda sānu apakšgrupas elements ar atomskaitli 23. Apzīmē ar simbolu V (lat. Vanādijs).

19. gadsimta sākumā. Zviedrijā tika atrastas jaunas bagātas dzelzsrūdas atradnes. Domnas celtas vienu pēc otras. Bet kas ir ievērojams: tādos pašos apstākļos daži no tiem ražoja pārsteidzošas kaļamības dzelzi, bet citi ražoja trauslāku metālu. Pēc daudziem neveiksmīgiem mēģinājumiem izveidot augstas kvalitātes metāla kausēšanas procesu “sliktās” domnas krāsnīs, metalurgi vērsās pēc palīdzības pie ķīmiķiem, un 1830. gadā Nilsam Sefstrēmam izdevās izolēt nezināmu melno pulveri no “labāko” domnu izdedžiem. . Sefstrēms secināja, ka metāla apbrīnojamā kaļamība ir saistīta ar kāda nezināma elementa klātbūtni rūdā, ko satur melns pulveris.

Sefstrēms šo jauno elementu nosauca par vanādiju par godu leģendārajai Vanadijai, seno skandināvu skaistuma dievietei.

Jauna elementa atklāšana zinātniekam vienmēr ir bijis liels pagodinājums. Tāpēc var iedomāties meksikāņu mineraloga Andresa Manuela del Rio sašutumu, kurš 1801. gadā atklāja svina rūdā vēl neredzētu elementu un nosauca to par eritroniju. Bet, šaubīdamies par saviem secinājumiem, del Rio atteicās no sava atklājuma, nolemjot, ka ir saskāries ar jaunatklātu hromu.

Vēl lielāka vilšanās piemeklēja izcilo vācu ķīmiķi Frīdrihu Vēleru. Tādos pašos gados kā Sefstrēms viņam bija iespēja izpētīt dzelzsrūdas, ko no Meksikas atveda L. Humbolts. Tās pašas, kuras izpētīja del Rio. Arī Vēlers viņos atrada ko neparastu, taču viņa pētniecību pārtrauca slimība. Kad viņš atsāka darbu, bija jau par vēlu – Sefstrēms savu atklājumu publiskoja. Jaunā elementa īpašības sakrita ar tām, kas reģistrētas vienā no Wöhler laboratorijas žurnāliem.

Un tikai 1869. gadā, 39 gadus pēc Sefström a atklāšanas, elements Nr. 23 pirmo reizi tika izolēts salīdzinoši tīrā veidā. Angļu ķīmiķis G. Rosko, iedarbojoties ar ūdeņradi uz vanādija hlorīdu, ieguva elementāro vanādiju ar tīrību aptuveni 96%.

Vanādijs dabā nav sastopams brīvā formā un tiek klasificēts kā mikroelements. Vanādija saturs zemes garozā ir 1,6·10 -2% pēc masas, okeāna ūdenī 3,10 -7%.

Augstākais vidējais vanādija saturs magmatiskajos iežos ir gabbros un bazaltos (230 – 290 g/t). Nogulumiežu iežos ievērojama vanādija uzkrāšanās notiek biolītos (asfaltītos, oglās, bitumena fosfātos), bitumena slānekļos, boksītos, kā arī oolīta un silīcija dzelzs rūdās. Vanādija un dzelzs un titāna jonu rādiusu tuvums, kas ir plaši izplatīti magmatiskajos iežos, noved pie tā, ka vanādijs hipogēna procesos ir pilnībā izkliedētā stāvoklī un neveido savus minerālus. Tās nesēji ir daudzi titāna minerāli (titanomagnetīts, sfēns, rutils, ilmenīts), vizlas, piroksēni un granāti, kuriem ir palielināta izomorfā kapacitāte attiecībā pret vanādiju. Nozīmīgākie minerāli: patronīts V(S 2) 2, vanadinīts Pb 5 (VO 4) 3 Cl un daži citi. Galvenais vanādija avots ir dzelzs rūdas, kas satur vanādiju kā piemaisījumu.

1902. gadā Spānijā tika atklāta pirmā vanadinīta Pb 5 (VO 4) 3 Cl atradne. Vanadinīts tika atklāts 1925. gadā Dienvidāfrika. Tas ir atrodams arī Čīlē, Argentīnā, Meksikā, Austrālijā un ASV. Vanādija atradnes Peru ir ārkārtējas ar savu nozīmi. Tie atrodas kalnos, 4700 metru augstumā virs jūras līmeņa. Galvenā Peru atradņu bagātība ir minerāls patronīts - vienkāršs vanādija savienojums ar sēru V 2 S 5. Dedzinot patronītu, tiek iegūti koncentrāti ar ļoti augstu vanādija pentoksīda saturu - līdz 20...30%.

Krievijā vanādijs pirmo reizi tika atrasts Fergānas ielejā netālu no Tyuya-Muyun pārejas (tulkojumā no kirgīzu valodas kā Kamieļa kupris). No šīm rūdām Ferganas reto metālu ieguves biedrība nelielos daudzumos ieguva vanādija un urāna savienojumus un pārdeva tos uz ārzemēm. Lielāko daļu vērtīgo rūdas sastāvdaļu, tostarp rādiju, nevarēja iegūt. Tikai pēc padomju varas nodibināšanas Tuya-Muyun bagātības sāka visaptveroši izmantot.

Vēlāk Kerčas dzelzsrūdās tika atklāts vanādijs, un tika izveidota vietējā ferovanādija ražošana. Bagātākie vanādija avoti izrādījās Urālu titanomagnetīti. Kopā ar Kerčas rūdu viņi atbrīvoja mūsu nozari no nepieciešamības ievest vanādiju no ārzemēm. 1927. gadā vanādijs tika atklāts Suleiman-Sai, netālu no pašreizējās Džambulas pilsētas. Mūsdienās noguldījumi centrālajā Kazahstānā, Kirgizstānā un Krasnojarskas apgabals, Orenburgas apgabals. Kačkanāra kalns Urālos satur 8 miljardus tonnu dzelzsrūdas, un tā attīstība sākās tikai 60. gados. Šī rūda ir nabadzīgāka un... vērtīgāka par pasaules slaveno dzelzs kalnu - High un Grace rūdām, jo ​​no Kačkanāras dzīlēm iegūst ne tikai dzelzi, bet arī vanādiju.

Vanādiju ekstrahē no vanādiju saturošām rūdām (vai to koncentrātiem), vai nu tieši izskalojot ar skābju un sārmu šķīdumiem, vai arī izskalojot oksidatīvās grauzdēšanas produktu (sajaucot ar galda sāls) ūdens vai atšķaidītas skābes. No šķīdumiem hidrolīzes ceļā tiek izdalīts vanādija (V) oksīds V 2 O 5, ko izmanto ferovanādija kausēšanai, kā arī metāliskā vanādija ražošanai.

Metālisko vanādiju iegūst vai nu tieši reducējot oksīdu (V), vai arī divos posmos, t.i., vispirms oksīdus (V) reducē līdz zemākam oksīdam, izmantojot vienu reducētāju, un pēc tam zemāko oksīdu reducē līdz metālam ar citu. reducētājs.

Metāliskā vanādija iegūšanai ir izstrādātas vairākas metodes: kalcetermālā, kurā kaļamo vanādiju iegūst, reducējot vanādija oksīdus ar kalciju; aluminotermisks, ja galvenais metāla reducētājs ir alumīnijs; vanādija oksīdu vakuuma oglekļa-termiskās reducēšanas metode (perspektīvākā ir oglekļa izmantošana); hlorīds, kurā vanādija hlorīds (VCl 3) tiek reducēts ar šķidro magniju.

Ir arī jodīda metode, kas sastāv no jodīda (VI 2) disociācijas un nodrošina visaugstāko vanādija tīrību, tomēr šo metodi līdz šim var izmantot tikai neliela daudzuma augstas tīrības metāla iegūšanai.

Katrai no aplūkotajām metodēm ir savas priekšrocības un trūkumi, tāpēc vienas vai otras metodes izvēli nosaka mērķi attiecībā uz galaprodukta kvalitāti, kā arī ekonomiskie apsvērumi un paša procesa iespējas.

Neapstrādātais metāls tiek attīrīts ar elektrolīzi sāls vanna, pārkausēšana indukcijas, loka un elektronu staru kūļa krāsnīs, zonu kausēšana augstā vakuumā (tīrība līdz 99,8-99,9%).

Metāla vanādija gabalos, kas iegūti ar aluminotermisko metodi, saskaņā ar TU 48-4-520-90, jāsatur ≥95,0 + 0,5% V, ≤2,0% Al un ≤0,3% Fe.

Vanādija lietņus ražo saskaņā ar divu šķiru VnM-1 un VnM-2 specifikācijām 48-4-272-73 cilindriskas formas gadījumos, kuru garums ir 200-800 mm un diametrs 80, 100, 120, 150 mm, kas sver no 8 līdz 80 kg. Vanādija šķiru VnM-1 un VnM-2 ķīmiskais sastāvs un cietība:

Pulverveida vanādijs, kas iegūts, elektrolītiski attīrot aluminotermisko vanādiju, ir pieejams trīs kategorijās; viņu ķīmiskais sastāvs, %:

Vanādijam ir uz ķermeni centrēts kubiskais režģis ar periodu a=3,0282Å. Tīrā stāvoklī vanādijs ir kaļams, un to var viegli apstrādāt ar spiedienu. Blīvums 6,11 g/cm3; kušanas temperatūra 1900°С, viršanas temperatūra 3400°С; īpatnējā siltumietilpība (pie 20-100°C) 0,120 cal/g deg; lineārās izplešanās termiskais koeficients (pie 20-1000°C) 10,6·10 -6 grādi -1; specifisks elektriskā pretestība pie 20°C 24,8 · 10 -8 omi · m (24,8 · 10 -6 omi · cm); Zem 4,5 K vanādijs nonāk supravadītā stāvoklī. Augstas tīrības pakāpes vanādija mehāniskās īpašības pēc atkausēšanas: elastības modulis 135,25 n/m2 (13520 kgf/mm2), stiepes izturība 120 n/m2 (12 kgf/mm2), pagarinājums 17%, Brinela cietība 700 mn /m 2 (70 kgf/). mm 2). Gāzes piemaisījumi krasi samazina vanādija elastību un palielina tā cietību un trauslumu.

Vanādijs ir kaļamais metāls sudrabaini pelēkā krāsā, izskats izskatās pēc tērauda. Uz ķermeni centrēts kubiskais kristālrežģis, a = 3,024 Å, z = 2, kosmosa grupa Im3m. Kušanas temperatūra 1920 °C, viršanas temperatūra 3400 °C, blīvums 6,11 g/cm³. Sildot gaisā virs 300 °C, vanādijs kļūst trausls. Skābekļa, ūdeņraža un slāpekļa piemaisījumi krasi samazina vanādija plastiskumu un palielina tā cietību un trauslumu.

Ķīmiski vanādijs ir diezgan inerts. Tas ir izturīgs pret jūras ūdeni, atšķaidītiem sālsskābes, slāpekļskābes un sērskābes šķīdumiem un sārmiem.

Parastā temperatūrā vanādiju neietekmē gaiss, jūras ūdens un sārmu šķīdumi; izturīgs pret neoksidējošām skābēm, izņemot fluorūdeņražskābi. Sālsskābes un sērskābes izturības pret koroziju ziņā vanādijs ir ievērojami pārāks par titānu un nerūsējošo tēraudu. Sildot gaisā virs 300°C, vanādijs absorbē skābekli un kļūst trausls. 600-700°C temperatūrā vanādijs intensīvi oksidējas, veidojot V 2 O 5 oksīdu, kā arī zemākus oksīdus. Karsējot vanādiju virs 700°C slāpekļa plūsmā, veidojas nitrīds VN (bp 2050°C), stabils ūdenī un skābēs. Vanādijs mijiedarbojas ar oglekli, kad augsta temperatūra, dodot ugunsizturīgu karbīdu VC (kušanas temperatūra 2800°C), kam ir augsta cietība.

Ar skābekli vanādijs veido vairākus oksīdus: VO, V 2 O 3, VO 2, V 2 O 5. Oranžs V 2 O 5 ir skābs oksīds, tumši zils VO 2 ir amfotērisks, pārējie vanādija oksīdi ir bāziski. Vanādija halogenīdi tiek hidrolizēti. Ar halogēniem vanādijs veido diezgan gaistošus kompozīciju halogenīdus VX 2 (X = F, Cl, Br, I), VX 3, VX 4 (X = F, Cl, Br), VF 5 un vairākus oksohalogenīdus (VOCl, VOCl 2). , VOF 3 utt.). Ir zināmi šādi vanādija oksīdi:

Vanādija savienojumi oksidācijas pakāpēs +2 un +3 ir spēcīgi reducētāji oksidācijas pakāpē +5, tiem piemīt oksidētāju īpašības. Ir zināms ugunsizturīgais vanādija karbīds VC (t pl =2800 °C), vanādija nitrīds VN, vanādija sulfīds V 2 S 5, vanādija silicīds V 3 Si un citi vanādija savienojumi.

Vanādijs dod savienojumus, kas atbilst valencei 2, 3, 4 un 5; Attiecīgi ir zināmi šādi oksīdi: VO un V 2 O 3 (bāziski dabā), VO 2 (amfotēriski) un V 2 O 5 (skābi). 2- un 3-valentā vanādija savienojumi ir nestabili un ir spēcīgi reducējoši līdzekļi. Augstākas valences savienojumiem ir praktiska nozīme. Vanādija tieksme veidot dažādu valenču savienojumus tiek izmantota analītiskajā ķīmijā un nosaka arī V 2 O 5 katalītiskās īpašības. Vanādija (V) oksīds izšķīst sārmos, veidojot vanadātus.

Vanādijs uzreiz neiekļuva galvenajā ķīmiskajā rūpniecībā. Viņa kalpošana cilvēcei sākās krāsainā stikla, krāsu un keramikas ražošanā. Porcelāna izstrādājumi un keramikas izstrādājumi tika pārklāti ar zelta glazūru, izmantojot vanādija savienojumus, un stikls tika krāsots zilā vai zaļā krāsā ar vanādija sāļiem.

Ir konstatēts, ka vanādijs var kavēt taukskābju sintēzi un nomākt holesterīna veidošanos. Vanādijs inhibē vairākas enzīmu sistēmas, kavē fosforilēšanos un ATP sintēzi, samazina koenzīmu A un Q līmeni, stimulē monoamīnoksidāzes aktivitāti un oksidatīvo fosforilāciju. Ir arī zināms, ka šizofrēnijas gadījumā vanādija saturs asinīs ievērojami palielinās.

Pārmērīga vanādija uzņemšana organismā parasti ir saistīta ar vides un rūpnieciskiem faktoriem. Akūti pakļaujoties toksiskām vanādija devām, darbiniekiem rodas lokālas ādas un acu gļotādu, augšējo elpceļu iekaisuma reakcijas, kā arī gļotu uzkrāšanās bronhos un alveolos. Notiek arī sistēmiskas alerģiskas reakcijas, piemēram, astma un ekzēma; kā arī leikopēnija un anēmija, ko pavada organisma bioķīmisko pamatparametru traucējumi.

Ievadot vanādiju dzīvniekiem (devās 25-50 mkg/kg), tiek novērota augšanas aizkavēšanās, caureja un palielināta mirstība.

Kopumā vidējais cilvēks (ķermeņa svars 70 kg) satur 0,11 mg vanādija. Vanādijs un tā savienojumi ir toksiski. Toksiskā deva cilvēkiem ir 0,25 mg, letālā deva ir 2-4 mg.

Palielināts olbaltumvielu un hroma saturs uzturā samazina vanādija toksisko iedarbību. Šī minerāla patēriņa standarti nav noteikti.

Turklāt vanādijs atsevišķos organismos, piemēram, holotūriešu un ascīdiešu dibena jūras iemītniekos, ir koncentrēts celomiskajā šķidrumā/asinīs, un tā koncentrācija sasniedz 10%! Tas ir, šie dzīvnieki ir vanādija bioloģiskais koncentrators. Tā funkcija jūras gurķu organismā nav pilnībā skaidra, dažādi zinātnieki uzskata, ka tas ir atbildīgs vai nu par skābekļa pārnešanu šo dzīvnieku organismā, vai par barības vielu pārnešanu. No praktiskās izmantošanas viedokļa no šiem organismiem ir iespējams iegūt vanādiju, kāda ir šādu “jūras plantāciju” ekonomiskā atmaksāšanās, taču Japānā pastāv izmēģinājuma iespējas.

Tādi produkti kā biezpiens, gaļa, makaroni, apstrādāti graudi, konfektes, šokolāde, krējums, kakao un vanādijs nesatur.

Starp mūsdienās zināmajiem 115 ķīmiskajiem elementiem daudzi saņēma savus vārdus par godu varoņiem Grieķu mīti, dievi. Citi atklājējus un slavenus zinātniekus nosauca viņu uzvārdos. Vēl citi tika nosaukti valstu, pilsētu un ģeogrāfisko apgabalu vārdā. Īpaši interesanta ir tāda elementa kā vanādija nosaukuma vēsture. Un šis metāls pats par sevi ir diezgan svarīgs un tam ir īpašas īpašības. Tāpēc apskatīsim to sīkāk.

Vanādijs ir ķīmisks elements periodiskajā tabulā

Ja raksturojam šis elements Atkarībā no situācijas var izdalīt vairākus galvenos punktus.

1. Atrodas ceturtajā lielajā periodā, piektajā grupā, galvenajā apakšgrupā.
2. Sērijas numurs - 23.
3. Elementa atomu masa ir 50,9415.
4. Ķīmiskais simbols ir V.
5. Latīņu nosaukums ir vanādijs.
6. Krievu nosaukums ir vanādijs. Ķīmiskais elements formulās tiek lasīts kā "vanādijs".
7. Tas ir tipisks metāls, un tam piemīt atjaunojošas īpašības.

Pamatojoties uz tā stāvokli elementu sistēmā, ir acīmredzams, ka šim elementam kā vienkāršai vielai būs līdzīgas īpašības kā tantalam un niobijam.

Atoma struktūras iezīmes

Vanādijs ir ķīmiskais elements, kura kopējais elektroniskā formula 3d 3 4s 2 . Acīmredzot šīs konfigurācijas dēļ gan valencei, gan oksidācijas stāvoklim var būt dažādas vērtības.

Šī formula ļauj prognozēt vanādija īpašības kā vienkārša viela ir tipisks metāls, kas veidojas liels skaits dažādi savienojumi, tajā

Raksturīgā valence un oksidācijas pakāpe

Tā kā 3d apakšlīmenī ir trīs nepāra elektroni, vanādijam var būt +3 oksidācijas stāvoklis. Tomēr viņa nav vienīgā. Kopumā ir četras iespējamās vērtības:

Tajā pašā laikā vanādijs, kuram ir arī divi indikatori: IV un V. Tāpēc šim atomam ir vienkārši daudz savienojumu, un tiem visiem ir skaista krāsa. Ar to īpaši slaveni ir ūdens kompleksi un metālu sāļi.

Vanādijs: ķīmiskais elements. Vārda vēsture

Ja runājam par šī metāla atklāšanas vēsturi, tad vajadzētu pievērsties 18. gadsimta sākumam. Tieši šajā periodā, 1801. gadā, meksikāņu del Rio izdevās atklāt viņam nezināmu elementu svina iežu sastāvā, kura paraugu viņš pārbaudīja. Pēc vairāku eksperimentu veikšanas del Rio ieguva vairākus skaisti krāsainus metālu sāļus. Viņš to nosauca par "eritronu", bet vēlāk to sajauca ar hroma sāļiem, tāpēc atklājumā viņš nesaņēma palmu.

Vēlāk citam zinātniekam, zviedram Sefstremam, izdevās iegūt šo metālu, izolējot to no dzelzsrūdas. Šim ķīmiķim nebija šaubu, ka elements ir jauns un nezināms. Tāpēc viņš ir atklājējs. Viņš kopā ar Jensu Berzēliusu deva nosaukumu atklātajam elementam - vanādijam.

Kāpēc tieši tā? Senskandināvu mitoloģijā ir viena dieviete, kas ir mīlestības, neatlaidības, lojalitātes un ziedošanās personifikācija. Viņa Viņas vārds bija Vanadis. Pēc tam, kad zinātnieki pētīja elementu savienojumu īpašības, viņiem kļuva skaidrs, ka tie ir ļoti skaisti un krāsaini. Un metāla pievienošana sakausējumiem ievērojami palielina to kvalitāti, izturību un stabilitāti. Tāpēc, godinot dievieti Vanadi, vārds tika dots neparastam un svarīgam metālam.

Vanādijs ir ķīmisks elements, kas iegūts vēl vēlāk. Tikai 1869. gadā angļu ķīmiķis G. Roscoe spēja izolēt metālu brīvā formā no akmeņiem. Cits zinātnieks F. Vellers pierādīja, ka Del Rio savulaik atklātais “hroms” ir vanādijs. Tomēr meksikānis nenodzīvoja līdz šai dienai un nekad neuzzināja par savu atklājumu. Elementa nosaukums nonāca Krievijā, pateicoties G.I.

Vienkārša viela vanādijs

Kā vienkārša viela attiecīgais atoms ir metāls. Tam ir vairākas fiziskas īpašības.

1. Krāsa: sudrabaini balta, spīdīga.
2. Trausls, ciets, smags, jo blīvums ir 6,11 g/cm3.
3. Kušanas temperatūra ir 1920 0 C, kas ļauj to klasificēt kā ugunsizturīgu metālu.
4. Neoksidējas gaisā.

Tā kā dabā to nav iespējams atrast brīvā formā, cilvēkiem tas ir jāizolē no dažādiem minerāliem un iežiem.

vanādijs - ķīmiskais elements metāls, kam karsējot un noteiktos apstākļos ir diezgan augsta ķīmiskā aktivitāte. Ja runājam par standarta parametriem vidi, tad tas spēj reaģēt tikai ar koncentrētām skābēm, aqua regia.

Tas veido binārus savienojumus ar dažiem nemetāliem reakcijas notiek augstā temperatūrā. Tas izšķīst sārmu kausējumos, veidojot kompleksus - vanadātus. Skābeklis kā spēcīgs oksidētājs šķīst vanādijā, un jo augstāka ir maisījuma karsēšanas temperatūra, jo vairāk tas izšķīst.

Izplatība dabā un izotopos

Ja mēs runājam par attiecīgā atoma izplatību dabā, tad vanādijs ir ķīmisks elements, kas tiek klasificēts kā izkliedēts. Tā ir daļa no gandrīz visiem lielajiem akmeņiem, rūdām un minerāliem. Bet nekur nav vairāk par 2%.

Tās ir tādas šķirnes kā:

• vanadinīts;
• patronizēt;
• karnotīts;
• vēss.

Attiecīgo metālu varat atrast arī kompozīcijā:

• augu pelni;
• okeāna ūdens;
• ascīdiešu, holotūriešu ķermeņi;
• sauszemes augu un dzīvnieku organismi.

Ja mēs runājam par vanādija izotopiem, tad tie ir tikai divi: ar masas skaitli 51, no kuriem lielākā daļa ir 99,77%, un ar masas skaitli 50, kas ir difūzs radioaktīvs un sastopams nenozīmīgos daudzumos.

Vanādija savienojumi

Mēs jau iepriekš norādījām, ka šis metāls kā ķīmiskais elements uzrāda pietiekamu aktivitāti, lai veidotu lielu skaitu dažādu savienojumu. Tādējādi ir zināmi šādi vanādiju saturošu vielu veidi.

1. Oksīdi.
2. Hidroksīdi.
3. Binārie sāļi (hlorīdi, fluorīdi, bromīdi, sulfīdi, jodīdi).
4. Oksiavienojumi (oksihlorīdi, oksibromīdi, oksitrifluorīdi un citi).
5. Kompleksie sāļi.

Tā kā elementa valence ir diezgan atšķirīga, tiek iegūts daudz vielu. Sākums atšķirīga iezīme tie visi ir krāsojami. Vanādijs ir ķīmisks elements, kura savienojumi liecina, ka tā krāsa var būt no baltas un dzeltenas līdz sarkanai un zilai, ieskaitot zaļas, oranžas, melnas un violetas nokrāsas. Tas ir daļēji iemesls, kāpēc viņi deva nosaukumu atomam, jo ​​tas tiešām izskatās ļoti skaisti.

Tomēr daudzus savienojumus iegūst tikai diezgan stingros reakcijas apstākļos. Turklāt lielākā daļa no tām ir toksiskas vielas, kas ir bīstamas cilvēkiem. Vielu agregācijas stāvoklis var būt ļoti atšķirīgs. Piemēram, hlorīdi, bromīdi un fluorīdi visbiežāk ir tumši rozā, zaļi vai melni kristāli. Un oksīdi ir pulveru veidā.

Metāla ražošana un izmantošana

Vanādiju iegūst, izolējot to no akmeņiem un rūdām. Turklāt tie minerāli, kas satur pat 1% metāla, tiek uzskatīti par ārkārtīgi bagātiem ar vanādiju. Pēc dzelzs un vanādija maisījuma parauga atdalīšanas to pārnes koncentrētā šķīdumā. No tā paskābinot tiek izdalīts nātrija vanadāts, no kura pēc tam tiek iegūts ļoti koncentrēts paraugs ar metālu saturu līdz 90%.

Šo žāvēto atlikumu pēc tam kalcinē krāsnī un vanādiju reducē līdz metāliskajam stāvoklim. Šajā formā materiāls ir gatavs lietošanai.

Vanādijs ir ķīmisks elements, ko plaši izmanto rūpniecībā. Īpaši mašīnbūvē un tērauda sakausējumu kausēšanā. Var identificēt vairākus galvenos metāla lietojumus.

1. Tekstilrūpniecība.
2. Stikla izgatavošana.
3. Keramikas un gumijas ražošana.
4. Krāsu un laku rūpniecība.
5. Sagatavošana un sintēze ķīmiskās vielas(sērskābes ražošana).
6. Kodolreaktoru ražošana.
7. Aviācija un kuģubūve, mašīnbūve.

Vanādijs ir ļoti svarīga sakausējuma sastāvdaļa vieglu, spēcīgu, korozijizturīgu sakausējumu, galvenokārt tērauda, ​​ražošanā. To ne velti sauc par "automašīnu metālu".