Sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, lumitaw ang isang termino sa agham ng kemikal - mga metal na may estratehikong kahalagahan. Nangangahulugan ito ng isang pangkat ng mga elemento na ang mga katangian ng physicochemical ay naging posible na gamitin ang mga ito sa produksyon ng militar-industrial complex. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga metal tulad ng chromium, tantalum, niobium, molibdenum at tungsten. Ang Vanadium, na ang mga pag-aari ay isasaalang-alang natin sa artikulong ito, ay nararapat ding sumasakop sa isa sa mga sentral na lugar sa mga metal na ginagamit sa modernong mechanical engineering, ferrous metalurgy, tool at paggawa ng kemikal. Ang metal ay bumubuo ng apat na oxide na may oxygen, na nagpapakita ng valence na 2, 3, 4 at 5 sa mga ito. 5 na pag-aaralan natin nang mas detalyado.
Kilalanin ang vanadium
Sa chemical science, may matagal nang itinatagang alituntuning nagsasaad na ang katangian ng isang elemento ng kemikal ay dapat magsimula sa posisyon nito sa periodic system ng D. I. Mendeleev. Ang kemikal na formula ng vanadium bilang isang simpleng sangkap ay V, ang serial number ay 23, ang atomic mass ay 50, 9414. Ito ay matatagpuan sa ika-apat na yugto, ang ikalimang pangkat at, kasama ng niobium at tantalum, ay isang tipikal na kinatawan ng matigas ang ulo metal. Ang mga sample ng purong substance ay plastic at may kulay silvery-grey. Ang vanadium atom ay isang d-element, mayroon itong dalawang s-electron sa huling antas ng enerhiya, gayunpaman, ang mga negatibong particle na iyon na matatagpuan sa d-sublevel ng parehong ikaapat na antas ay magiging valence din.
Saan matatagpuan ang metal at ano ang mga pisikal na katangian nito
Ang elemento mismo ay hindi matatagpuan sa dalisay nitong anyo sa kalikasan. Ngunit ito ay naroroon bilang isang obligadong bahagi sa polymetallic at iron ores. Mas maaga ay napag-usapan natin ang tungkol sa plasticity at malleability ng isang simpleng substansiya, ngayon ay idaragdag natin na ang mahahalagang pisikal na katangian ng vanadium ay mataas na mga punto ng kumukulo at natutunaw, katumbas ng 3400 ° C at 1920 ° C, ayon sa pagkakabanggit. Tulad ng titanium, ito ay lubhang lumalala sa pisikal at kemikal na mga parameter nito kapag nahawahan ng mga impurities tulad ng nitrogen, hydrogen o oxygen. Sa partikular, ang ductility at mekanikal na lakas nito ay nababawasan, at ang vanadium ay nagiging malutong.
Mga espesyal na katangian ng kemikal
Ang
Metal ay may kakayahang mag-passivation, ibig sabihin. ay may natatanging kakayahan upang mapaglabanan ang pagkilos ng mga agresibong kemikal na kapaligiran: mga solusyon ng mga acid, alkalis at asin, na bumubuo ng isang proteksiyon na pelikula sa ibabaw nito -vanadium oxide. Ang kristal na sala-sala ng elemento ay may kubiko na istraktura. Dapat ding tandaan na ang resistensya ng kaagnasan ng mga bakal na naglalaman ng elemento ay napakataas, na nagpapahintulot sa kanila na magamit bilang mga fastener na nagdadala ng pagkarga para sa mga suporta sa tulay at mga rig sa pagbabarena ng langis sa labas ng pampang. Imposibleng isipin ang modernong paggawa ng kasangkapan nang walang mga bakal na naglalaman ng vanadium. Kasama ng niobium, chromium at titanium, ang elemento ay ginagamit upang haluin ang mga espesyal na haluang metal na ginagamit sa rocket science at industriya ng espasyo. Gayunpaman, ang mga concentrated na nitrate at sulfate acid, isang solusyon ng hydrogen fluoride sa tubig, at isang pinaghalong chloride at nitrate acid, na tinatawag na aqua regia, ay madaling nakikipag-ugnayan sa metal. Ang elementong vanadium bilang isang simpleng substansiya ay maaaring tumugon sa chlorine, bromine, sulfur, at ang mga kaukulang mga asin ay nabuo. Sa oxygen, nagbibigay ito ng ilang mga oxide na malaki ang pagkakaiba sa kanilang mga kemikal na katangian. Isaalang-alang pa ang mga ito.
Basic at amphoteric oxides
Ang metal ay bumubuo ng dalawang oxide, VO at V2O3, na nagpapakita ng mga tipikal na pangunahing katangian. Sa laboratoryo, ang monoxide ay mina sa pamamagitan ng reduction reaction V2O5 fine vanadium powder. Ang mga pangunahing oxide ay tumutugon sa mga solusyon sa acid upang mabuo ang kaukulang mga asing-gamot. At ang mga hydroxides ay maaaring makuha mula sa kanila sa pamamagitan ng pagsasagawa ng isang exchange reaction na may alkalis. Ang Vanadium (III) oxide ay matatagpuan bilang isang bahagi ng mineral na karelianite, at nakukuha sa laboratoryo sa pamamagitan ng pag-init ng V2O5 na may sulfur, karbon o hydrogen. Ang parehong mga pangunahing oksido ay may malakas na binibigkas na pagbabawas ng mga katangian. Ang Oxide VO2 ay isang tipikal na amphoteric compound na tumutugon sa parehong mga acid at alkalis. Sa isang solusyon na ang pH ay mas mababa sa 7, ang mga positibong naka-charge na vanadyl ions na VO2+ ay matatagpuan, na nagbibigay sa solusyon ng isang mapusyaw na asul na kulay, at ang mga polyvanadic acid s alt ay nabuo sa isang alkaline na medium. Ang Vanadium (IV) oxide ay umaakit ng tubig, i.e. ay isang hygroscopic substance, sa mga reaksyon ay kumikilos ito bilang isang reducing agent.
Vanadium hemipentoxide
Ang
Compound na ang formula ay V2O5, ang pinakamahalagang metal oxide. Ito ay isang water-soluble na orange crystalline substance na tumutugon sa alkalis upang bumuo ng mga vanadate - mga asin ng metavanadic acid HVO3. Ito ay malawakang ginagamit bilang isang katalista sa oksihenasyon ng sulfur dioxide sa sulfuric anhydride sa pang-industriyang produksyon ng sulfate acid. Ang Vanadium pentoxide ay may rhombic crystal lattice at mga palatandaan ng amphotericity na may nangingibabaw na acidic oxide properties. Sa mga reaksyon, kumikilos ito bilang isang malakas na ahente ng oxidizing. Ginagamit ang tambalan sa teknolohiyang salamin, gamot at organic synthesis.
Mga paraan para sa pagkuha ng vanadium mula sa mga compound nito
Nabanggit namin kanina na ang metal ay bahagi ng iron ore. Sa paggawa ng blast furnace, ang elemento, kasama ang mga impurities ng carbon at phosphorus, ay pumasa sa cast iron. Kapag ang bakal ay natunaw, ang vanadium oxide 5 ay namuo sa komposisyon ng slag, kung saan ang nilalaman nito ay maaaring umabot sa 16%. Pagdaragdag nitotable s alt at inihaw ang pinaghalong sa mga hurno, ang isang produkto ay nakuha, na kung saan ay karagdagang dissolved sa tubig. Ang nagreresultang aqueous concentrate ay ginagamot ng sulfate acid at ang V2O5 ay nakahiwalay dito. Upang ihiwalay ang purong vanadium mula sa oksido, maaari mong gamitin ang paraan ng calciumthermy - ang pagbawas ng mga metal gamit ang metallic calcium. Upang mabawasan ang mga teknolohikal na gastos sa reaksyon sa vanadium pentoxide, kadalasang ginagamit ang aluminyo sa halip na calcium. Makukuha din ang metal sa pamamagitan ng pagbabawas ng trivalent vanadium oxide na may karbon.
Biological role
Ang
Vanadium ay nasa mga buhay na organismo bilang isang trace element, na bahagi ng intercellular fluid ng marine echinoderms. Sa mga holothurian at sea urchin, nauugnay ito sa mga protina na nagsasagawa ng tungkulin ng pagdadala ng oxygen sa mga selula at pag-alis ng carbon dioxide. Ang nilalaman ng elemento ay hindi gaanong mahalaga sa mga organismo ng mga hayop na may mainit na dugo at mga tao, kung saan ito ay nasa komposisyon ng mga pancreatic enzymes, sa neuroglia at nephrons. Sa mga halaman, ang trace element ay kasangkot bilang isang enzyme sa madilim na bahagi ng photosynthesis at nakakaapekto sa antas ng chlorophyll pigment na matatagpuan sa mga chloroplast. Ito ay matatagpuan din sa nodule bacteria, na mga nitrogen fixer, sa mga tisyu ng mas mataas na fungi. Bilang bahagi ng chernozem, kasama ng mga compound ng boron, copper, zinc at manganese, ang vanadium oxide ay nakakaapekto sa pagkamayabong ng lupa.
Sa aming artikulo, pinag-aralan namin ang mga pangunahing katangian ng vanadium at mga oxide nito, at isinasaalang-alang din ang paggamit ng mga compound nito saindustriya.
