Ванадій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Ванадій (V)
Атомний номер 23
Зовнішній вигляд
простої речовини
м'ягкий, ковкий,
сріблясто-білий метал
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
50,9415 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 134 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
650,1(6,74) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Ar] 3d3 4s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 122 пм
Радіус іона (+5e)59 (+3e)74 пм
Електронегативність
(за Полінгом)
1,63
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення 5, 4, 3, 2, 0
Термодинамічні властивості
Густина 6,11 г/см³
Питома теплоємність 0,485 Дж/(K моль)
Теплопровідність 30,7 Вт/(м К)
Температура плавлення 2160 K
Теплота плавлення 17,5 кДж/моль
Температура кипіння 3650 K
Теплота випаровування 460 кДж/моль
Молярний об'єм 8,35 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
об'ємноцентрована
Період ґратки 3,020 Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая 390,00 K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Вана́дій (V)— хімічний елемент з атомним номером 23 та його проста речовина — рідкісний, м'який і ковкий метал. Ванадій міститься в деяких мінералах і використовується в основному для виробництва певних сплавів.

Загальна інформація[ред.ред. код]

Ванадій — метал сіро-сталевого кольору. Рідкісний. Середній вміст у земній корі - 0,02 мас.%. Відомо біля 80 мінералів - ванадатів природних, більшість з них - екзогенного походження. Основні мінерали: ванадиніт, карнотит, деклуазит.

Історія[ред.ред. код]

Ванадій названий на честь богині краси древніх скандинавів — легендарної Фрейї Ванадіс. Це ім'я елементу дав 1831 року Габріель Сефстрем, професор Гірничого інституту в Стокгольмі. Він виділив елемент зі шлаку, що утворюється при плавленні руди в доменних печах. Свою роботу Сефстрем здійснив разом із учнем Йоганном Якобом Берцеліусом.

Надчистий ванадій 99,9%, три зразки кристалів, показані різні текстури кристала і зеленувато окислені поверхні, а також куб ванадію високої чистоти (99,95%) 1 см³ для порівняння.

Об'єктивність вимагає сказати, що до Сефстрема цей елемент вже було виділено, і навіть не один, а два рази. У 1801 році мексиканський мінералог Андрес Мігель дель Ріо виявив у свинцевій руді елемент і назвав його «еритронієм». Проте він сумнівався у своїх висновках, а тому вирішив, що має справу з недавно відкритим хромом і не оприлюднив своєї знахідки. Трохи раніше від Сефстрема до відкриття цього елемента підійшов Фрідріх Велер, той самий, з яким пов'язують перший в історії синтез органічної речовини в лабораторії. Велер досліджував привезені з Мексики руди (з якими мав справу і Дель Ріо) і знайшов у них щось, але він недоречно захворів, а коли відновив роботу і визначив, що має справу з новими елементом, те було пізно — Сефстрем на той час опублікував повідомлення про своє відкриття. Отже, честь відкриття ванадію залишилася за Сефстремом.

Фрідріх Велер коли «прогавив» ванадій, так написав другу про свою невдачу: «Мені випало бути справжнім віслюком, прогледівши новий елемент у свинцевій руді. Берцеліус не без іронії сміявся з того, як невдало, без затятості, стукався Велер у будинок богині Ванадіс».

Проте насправді Сефстрем виділив із шлаку не чистий метал, а тверді і жаростійкі його сполуки — карбіди ванадію. Він здобув порошок чорного кольору, а в чистому вигляді ванадій — ковкий метал світло сірого кольору. Це з'ясувалося лише після 1867 року (тобто тридцять років після відкриття Сефстрема), коли ванадій та його сполуки як слід вивчили Генрі Енфільд Роско і Едуард Горнилі. У 1869 Роско вдалося вперше отримати ванадій 96-процентної чистоти. Метал виявився крихким і твердим, але, як вище говорилося, ванадій — ковкий, а не крихкий. Суперечності тут немає. По мірі видаления решти 4% домішок ванадій стає дедалі пластичнішим і ковкішим.

Отримання[ред.ред. код]

Ванадій

У промисловості ванадій отримують із залізних руд. Спочатку з його домішкою готують концентрат, у якому вміст ванадію сягає 8-16%. Далі окисненням ванадій переводять у вищий ступінь окислення +5 і відокремлюють легко розчинний у воді ванадат натрію (Na) NaVO3. При підкисленні розчину сірчаною кислотою випадає осад, який після висушування містить понад 90% ванадію. Первинний концентрат відновлюють в доменних печах і отримують концентрат ванадію, який далі використовують при виплавці сплаву ванадію і заліза - так званого феррованадію (містить від 35 до 80% ванадію). Металевий ванадій можна приготувати відновленням хлориду ванадію воднем (H), кальційтермічним відновленням оксидів ванадію (V2O5 або V2O3), термічною дисоціацією VI2 та іншими методами.

Застосування[ред.ред. код]

Застосовують у металургії, виробництві електронних приладів тощо. Біля 90% ванадію споживає чорна металургія як легуючі добавки до сталі та чавуну. Ванадій застосовують також як конструкційний матеріал в ядерних реакторах, а сплави на основі титану з добавками ванадію - в авіаційній і ракетній техніці. Сполуки ванадію часто отруйні. Використовують їх у медицині, фотографії, виробництві ванадієвої сталі, титанових сплавів, лакофарбовій промисловості тощо. Карбід ванадію VC використовують як покриття металевих поверхонь при плазмовому напиленні[1]. V2O5 - каталізатор окислення діоксиду сірки при промисловому синтезі сірчаної кислоти.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Колір сполук ванадію, зліва направо +2 (фіолетовий), +3 (зелений), +4 (синій), +5 (жовтий).

Ванадий досить інертний, стійкий до розведених кислот та лугів. Відомі сполуки в різних ступенях окиснення (+5, +4, +3, +2) Наприклад, оксиди: VO, V2O3, VO2,V2O5. Галогеніди VX2 (X = F, Cl, Br, I), VX3, VX4 (X = F, Cl, Br), VF5 та оксогалогеніди (VOCl, VOCl2, VOF3 ...).

Сполки Ванадію +2 и +3 — сильні відновники.

Посилання[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.