Ванадій

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 ((лат.)Vanadium)— хімічний елемент, в періодичній таблиці має код V і атомний номер 23. Рідкісний, м'який і ковкий метал, ванадій міститься в деяких мінералах і використовується в основному для виробництва певних сплавів. Це один з 26 елементів, який загалом знаходиться в довкіллі.

Загальна інформація

Ванадій (рос. ванадий, англ. vanadium; нім. Vanadium) – хімічний елемент. Символ V, ат. н. 23, ат.м. 50,9414; метал сіро-сталевого кольору. Рідкісний. Середній вміст у земній корі - 0,02мас.%. Відомо біля 80 мінералів - ванадатів природних, більшість з них - екзогенного походження. Основні мінерали: ванадиніт, карнотит, деклуазит.

Історія

Ванадій названий на честь богині краси древніх скандинавів — легендарної Фреї Ванадіс. Це ім'я елементу дав на 1831 р. Гавриїл Сефстрем, професор Гірничого інституту у Стокгольмі. Він виділив елемент зі шлаку, що утворюється при плавленні руди в доменних печах. Роботу Р. Сефстрем здійснив разом із своїм 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 Р. Сефстрема цей елемент вже було виділено, і навіть не один, а два рази. У 1801 р. мексиканський мінералог Андрес Мігель дель Ріо знайшов у свинцевій руді елемент і назвав його «еритронієм». Проте він сумнівається у своїх висновках, а тому вирішує, що має справу з недавно відкритим хромом і не оприлюднює своєї знахідки. Трохи раніше Р. Сефстрема до відкриття цього елемента підійшов Фрідріх Велер, той самий, з яким пов'язують перший в історії синтез органічної речовини в лабораторії. Ф. Велер досліджував привезені з Мексики руди (із 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 — Р. Сефстрем на той час опублікував повідомлення про своє відкриття. Отже, честь відкриття ванадію залишилася за Р. Сефстремом.

Ф. Велер коли «прогавив» ванадій, так написав другу про свою невдачі: «Мені випало бути справжнім віслюком, прогледівши новий елемент в 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 1667 р. (тобто тридцять років після відкриття Р. Сефстрема), коли ванадій та його сполуки як слід вивчили Генрі Енфільд Роско і Едуард Горнилі. У 1869 р. Р. 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 все більш пластичним і ковким. Вперше чистий ванадій отримано у 1867 г. англійським хіміком Г.Е.Роско.

Походження назви

Від імені давньоскандинавської богині краси Ванадіс.

Отримання

Ванадій

Ферованадій

У промисловості отримують ванадій 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 більше 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

Застосовують у металургії, виробництві електронних приладів тощо. Біля 90% В. споживає чорна металургія як легуючі добавки до сталі та чавуну. В. застосовують також як конструкційний матеріал в ядерних реакторах, а сплави на основі Ті з добавками В. - в авіац. і ракетній техніці. Сполуки В. 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. V₂O₅ - каталізатор окислення діоксиду сірки при промисловому синтезі сірчаної кислоти.

Хімічні властивості

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

• Хімічний елемент Ванадій - Енциклопедія Світ навколо нас

Література

• Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет - Донецьк:»Вебер», 2008. – 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
• Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.

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