Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Ванадій

   
 

Ванадій (Vanadium), V, хімічний елемент V групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 23, атомна маса 50,942; метал сіро-сталевого кольору. Природний В. складається з двох ізотопів: 51 V (99,75%) і 50 V (0,25%); останній слабо радіоактивний (період напіврозпаду Т 1/2 = 10 14 років). В. був відкритий в 1801 мексиканським мінералогом А. М. дель Ріо в мексиканській бурої свинцевим руді і названий по красивому червоному кольору нагрітих солей ЕРИТРОНУ (від грец. Erythros - червоний). У 1830 шведський хімік Н. Г. Сефстрем виявив новий елемент в залізній руді з Таберга (Швеція) і назвав його В. на честь древнескандинавской богині краси Ванадис. Англійський хімік Г. Роско в 1869 отримав порошкоподібний металевий В. відновленням VCl 2 воднем. У промисловому масштабі В. видобувається з початку 20 в.

Зміст В. в земній корі становить 1,5-10 -2 % за масою, це досить поширений, але розсіяне в породах і мінералах елемент. З великого числа мінералів В. промислове значення мають патрони, роскоеліт, деклуазіт, карнотіт, ванадиніт і деякі ін (див. Ванадієві руди ). Важливим джерелом В. служать титаномагнетитові і осадові (фосфористі) залізні руди, а також окислені мідно-свинцево-цинкові руди. В. витягують як побічний продукт при переробці уранової сировини, фосфоритів, бокситів і різних органічних відкладень (асфальтіти, горючі сланці). Див також Ванадати природні .

Фізичні та хімічні властивості. В. має об'емноцентрірованную кубічні грати з періодом a = 3,0282. У чистому стані В. ковок, легко піддається обробці тиском. Щільність 6,11 г/ см 3, t пл 1900? 25? С, t кип 3400? С; питома теплоємність (при 20-100? С) 0,120 кал / гград ; термічний коефіцієнт лінійного розширення (при 20-1000? С) 10,6 Ї10 -6 град -1 , питомий електричний опір при 20? З 24,8 Ї10 -8 ом Їм (24,8 Ї10 -6 ом Ї см ), нижче 4,5 До В. переходить у стан надпровідності. Механічні властивості В. високої чистоти після відпалу: модуль пружності 135,25 н/м2 (13520 кгс / мм 2), межа міцності 120 нм /м2 (12 кгс / мм 2), відносне подовження 17%, твердість за Бринеллю 700 мн /м2 (70 кгс / мм 2). Домішки газів різко знижують пластичність В., підвищують його твердість і крихкість.

При звичайній температурі Ст не піддається дії повітря, морської води і розчинів лугів; стійкий до неокисляющих кислотам, за винятком плавикової. За корозійної стійкості в соляній і сірчаній кислотах В. значно перевершує титан і нержавіючу сталь. При нагріванні на повітрі вище 300? З В. поглинає кисень і стає крихким. При 600-700? З В. інтенсивно окислюється з утворенням пятиокиси V 2O5, а також і нижчих окислів. При нагріванні В. вище 700? С в струмі азоту утворюється нітрид VN (t пл 2050? С), стійкий у воді і кислотах. З вуглецем В. взаємодіє при високій температурі, даючи тугоплавкий карбід VC (t пл 2800? С), що володіє високою твердістю.

В. дає з'єднання, що відповідають валентностям 2, 3, 4 і 5; відповідно цьому відомі окисли: VO і V 2O3 (що мають основний характер), VO 2 (амфотерний) і V 2O5 (кислотний). З'єднання 2 - і 3-валентного В. нестійкі і є сильними відновниками. Практичне значення мають сполуки вищих валентностей. Схильність В. до утворення сполук різної валентності використовується в аналітичній хімії, а також обумовлює каталітичні властивості V 2O5. Пятиокись В. розчиняється в лугах з утворенням ванадатів .

Отримання і застосування. Для вилучення В. застосовують: безпосереднє вилуговування руди або рудного концентрату розчинами кислот і лугів; випал вихідної сировини (часто з добавками NaCl) з подальшим вилуговуванням продукту випалу водою або розведеними кислотами. З розчинів методом гідролізу (при рН = 1-3) виділяють гідратовану пятиокись В. При плавці ванадийсодержащих залізних руд в домні В. переходить в чавун, при переробці якого в сталь отримують шлаки, що містять 10-16% V 2O5. Ванадієві шлаки піддають випалу з кухонною сіллю. Обпалений матеріал витравлюють водою, а потім розведеної сірчаної кислотою. З розчинів виділяють V 2O5. Остання служить для виплавки ферованадію (сплави заліза з 35-70% В.) і отримання металевого В. та його сполук. Ковкий металевий В. отримують кальціетерміческім відновленням чистої V 2O5 або V 2O3; відновленням V 2O5 алюмінієм; вакуумним углетерміческім відновленням V 2O3; магнієтермічеський відновленням VC1 3; термічної дисоціацією йодиду В. Плавлять В. у вакуумних дугових печах з витрачаються електродом і в електроннопроменевих печах.

Чорна металургія - основний споживач В. (до 95% усього виробленого металу). В. входить до складу швидкорізальної сталі, її замінників, малолегованих інструментальних і деяких конструкційних сталей. При введенні 0,15-0,25% В. різко підвищуються міцність, в'язкість, опір втоми і зносостійкість сталі. В., введений в сталь, є одночасно раскисляют і карбидообразующие елементом. Карбіди В., розподіляючись у вигляді дисперсних включень, перешкоджають росту зерна при нагріванні сталі. В. в сталь вводять у формі лигатурного сплаву - ферованадію. Застосовують В. і для легування чавуну. Новим споживачем В. виступає швидко розвивається промисловість титанових сплавів; деякі титанові сплави містять до 13% В. В авіаційній, ракетній та ін областях техніки знайшли застосування сплави на основі ніобію, хрому і танталу, містять присадки В. Розробляються різні за складом жароміцні і корозійностійкі сплави на основі В. з додаванням Ti, Nb, W, Zr і Al, застосування яких очікується в авіаційній, ракетній і атомній техніці. Цікаві надпровідні сплави і сполуки В. з Ga, Si і Ti.

Чистий металевий В. використовують в атомній енергетиці (оболонки для тепловиділяючих елементів, труби) і у виробництві електронних приладів.

З'єднання В. застосовують в хімічній промисловості як каталізатори, в сільському господарстві та медицині, в текстильній, лакофарбовій, гумовій, керамічної, скляної, фото і кінопромисловості.

З'єднання В. отруйні. Отруєння можливе при вдиханні пилу, що містить сполуки В. Вони викликають подразнення дихальних шляхів, легеневі кровотечі, запаморочення, порушення діяльності серця, нирок і т.п.

В. в організмі. В. - постійна складова частина рослинних і тваринних організмів. Джерелом В. служать вивержені породи і сланці (містять близько 0,013% В.), а також пісковики та вапняки (близько 0,002% В.). У грунтах В. близько 0,01% (в основному в гумусі); в прісних і морських водах 1Ї10 7-2Ї10 7%. У наземних і водних рослинах зміст В. значно вище (0,16-0,2%), ніж у наземних і морських тварин (1,5 Ї10 -5 -2Ї10 -4 %). Концентраторами В. є: моховинками Plumatella, молюск Pleurobranchus plumula, голотурія Stichopus mobii, деякі асцидії, з плесеней - чорний аспергилл, з грибів - поганка (Amanita muscaria). Біологічна роль В. вивчена на асцидію, в кров'яних клітинах яких В. знаходиться в 3 - і 4-валентних станів, тобто існує динамічна рівновага

Фізіологічна роль В. у асцидії пов'язана не з дихальним перенесенням кисню і вуглекислого газу, а з окислювально-відновними процесами - перенесенням електронів за допомогою так званої ванадиевой системи, ймовірно має фізіологічне значення і у ін організмів.


Літ.: Меерсон Г. А., Зеликман А. Н., Металургія рідких металів, М., 1955; Поляков А. Ю., Основи металургії ванадію, М., 1959; Ростокер У., Металургія ванадію, пров. з англ., М., 1959; Кіффер P., Браун Х., Ванадій, ніобій, тантал, пров. з нім., М., 1968; Довідник по рідких металах, [пер. з англ.], М., 1965, с. 98-121; Тугоплавкі матеріали в машинобудуванні. Довідник, М., 1967, с. 47-55, 130-32; Ковальський В. В., Резаева Л. Т., Біологічна роль ванадію в асцидії, "Успіхи сучасної біології", 1965, т. 60, в. 1 (4); Воwen Н. J. М., Trace elements in biochemistry, L. - N. Y., 1966.

© . Романьков. В. В. Ковальський.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua