20 ғасырдың ортасына қарай химия ғылымында стратегиялық маңызы бар металдар деген термин пайда болды. Бұл физикалық-химиялық қасиеттері оларды әскери-өнеркәсіптік кешен өндірісінде пайдалануға мүмкіндік беретін элементтер тобын білдірді. Біз хром, тантал, ниобий, молибден және вольфрам сияқты металдар туралы айтып отырмыз. Ванадий, оның қасиеттерін біз осы мақалада қарастырамыз, сонымен қатар қазіргі заманғы машина жасауда, қара металлургияда, құрал-сайман және химия өндірісінде қолданылатын металдар арасында орталық орындардың бірін алады. Метал оттегімен төрт оксид түзеді, оларда 2, 3, 4 және 5 валенттілігін көрсетеді. 5 біз оны толығырақ зерттейміз.
Ванадиймен танысыңыз
Химия ғылымында бұрыннан қалыптасқанхимиялық элементтің сипаттамасы оның Д. И.-нің периодтық жүйесіндегі орнынан басталуы керек деген ереже. Менделеев. Ванадийдің қарапайым зат ретіндегі химиялық формуласы V, реттік нөмірі 23, атомдық массасы 50, 9414. Ол төртінші периодта, бесінші топта орналасқан және ниобий мен танталмен бірге типтік өкілі болып табылады. отқа төзімді металдар. Таза заттың үлгілері пластик болып табылады және күміс-сұр түсті болады. Ванадий атомы d-элемент болып табылады, оның соңғы энергетикалық деңгейінде екі s-электроны бар, бірақ сол төртінші деңгейдің d-қосалқы деңгейінде орналасқан теріс бөлшектер де валентті болады.
Металл қай жерде кездеседі және оның физикалық қасиеттері қандай
Элементтің өзін табиғатта таза күйінде кездестіруге болмайды. Бірақ ол полиметалл және темір рудаларында міндетті компонент ретінде бар. Бұрын біз қарапайым заттың пластикалық және икемділігі туралы айтқан болатынбыз, енді ванадийдің маңызды физикалық қасиеттері сәйкесінше 3400 ° C және 1920 ° C-қа тең жоғары қайнау және балқу температуралары екенін қосамыз. Титан сияқты, ол азот, сутегі немесе оттегі сияқты қоспалармен ластанған кезде физикалық және химиялық параметрлерін күрт нашарлатады. Атап айтқанда, оның икемділігі мен механикалық беріктігі төмендейді, ал ванадий сынғыш болады.
Арнайы химиялық қасиеттері
Метал пассивацияға қабілетті, яғни. агрессивті химиялық орталардың: қышқылдардың, сілтілердің және тұздардың ерітінділеріне төтеп берудің бірегей қабілеті бар, оның бетінде қорғаныш қабықша түзеді -ванадий оксиді. Элементтің кристалдық торы текше құрылымға ие. Сондай-ақ, элементі бар болаттардың коррозияға төзімділігі өте жоғары екенін атап өткен жөн, бұл оларды көпір тіректері мен теңіздегі мұнай бұрғылау қондырғылары үшін жүк көтергіш бекіткіш ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Құрамында ванадий бар болаттарсыз заманауи құрал өндірісін елестету мүмкін емес. Ниобий, хром және титанмен бірге элемент ракета ғылымында және ғарыш өнеркәсібінде қолданылатын арнайы қорытпаларды қорыту үшін қолданылады. Бірақ концентрлі нитрат және сульфат қышқылдары, фторид сутегінің судағы ерітіндісі және хлорид пен нитрат қышқылдарының қоспасы акварегия деп аталатын металмен оңай әрекеттеседі. Ванадий элементі қарапайым зат ретінде хлормен, броммен, күкіртпен әрекеттесе алады және сәйкес тұздар түзіледі. Оттегімен ол химиялық қасиеттері бойынша айтарлықтай ерекшеленетін бірнеше оксидтер береді. Оларды толығырақ қарастырыңыз.
Негізгі және амфотерлі оксидтер
Метал екі оксид түзеді, VO және V2O3, олар типтік негізгі қасиеттерді көрсетеді. Зертханада тотықсыздандыру V2O5 жұқа ванадий ұнтағы арқылы тотықсыздану реакциясы арқылы өндіріледі. Негізгі оксидтер қышқыл ерітінділерімен әрекеттесіп, сәйкес тұздар түзеді. Ал қазірдің өзінде гидроксидтерді олардан сілтілермен алмасу реакциясын жүргізу арқылы алуға болады. Ванадий (III) оксиді карелианит минералының құрамдас бөлігі ретінде кездеседі және зертханада V2O5 күкіртпен қыздыру арқылы алынады, көмір немесе сутегі. Негізгі оксидтердің екеуі де күшті тотықсыздандырғыш қасиеттерге ие. VO2 оксиді – қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттесетін әдеттегі амфотерлі қосылыс. рН 7-ден төмен ерітіндіде оң зарядталған ванадил иондары VO2+ табылып, ерітіндіге ашық көк түс береді, ал сілтілі ортада поливанад қышқылының тұздары түзіледі. Ванадий (IV) оксиді суды тартады, яғни. гигроскопиялық зат, реакцияларда ол тотықсыздандырғыш сияқты әрекет етеді.
Ванадий гемипентоксиді
Формула V2O5 болатын қосылыс, - ең маңызды металл оксиді. Бұл суда еритін қызғылт сары түсті кристалды зат, ол сілтілермен әрекеттесіп ванадаттар – метаванад қышқылының HVO3 тұздарын түзеді. Ол сульфат қышқылын өнеркәсіптік өндірісте күкірт ангидридіне күкірт ангидридіне дейін тотығуда катализатор ретінде кеңінен қолданылады. Ванадий пентоксидінің ромб тәрізді кристалдық торы және қышқылдық оксидтік қасиеттері басым амфотерлік белгілері бар. Реакцияларда ол күшті тотықтырғыш ретінде әрекет етеді. Қосылыс шыны технологиясында, медицинада және органикалық синтезде қолданылады.
Ванадийді оның қосылыстарынан алу әдістері
Металдың темір рудасының құрамдас бөлігі екенін жоғарыда айттық. Домна өндірісінде элемент көміртегі мен фосфор қоспаларымен бірге шойынға өтеді. Болат балқытқанда қож құрамында ванадий оксиді 5 тұнбаға түседі, онда оның мөлшері 16% жетуі мүмкін. Оған қосуас тұзын қосып, қоспаны пештерде қуырып, одан әрі суда ерітілген өнім алынады. Алынған сулы концентрат сульфат қышқылымен өңделеді және одан V2O5 оқшауланады. Таза ванадийді оксидтен бөліп алу үшін кальций-термиялық әдісті – металдық кальцийді пайдаланып металдарды тотықсыздандыруды қолдануға болады. Ванадий пентоксидімен реакцияда технологиялық шығындарды азайту үшін көбінесе кальцийдің орнына алюминий қолданылады. Металды үш валентті ванадий оксидін көмірмен тотықсыздандыру арқылы да алуға болады.
Биологиялық рөл
Ванадий тірі организмдерде микроэлемент ретінде болады, ол теңіз эхинодермаларының жасушааралық сұйықтығының бөлігі болып табылады. Холотурийлер мен теңіз кірпілерінде ол оттегін жасушаларға тасымалдау және көмірқышқыл газын жою қызметін атқаратын ақуыздармен байланысты. Элементтің мазмұны жылы қанды жануарлар мен адам ағзаларында, ұйқы безі ферменттерінің құрамында, нейроглия мен нефрондарда шамалы. Өсімдіктерде микроэлемент фотосинтездің қараңғы фазасында фермент ретінде қатысады және хлоропласттарда орналасқан хлорофилл пигментінің деңгейіне әсер етеді. Ол жоғары сатыдағы саңырауқұлақтардың ұлпаларында азотты бекітетін түйінді бактерияларда да кездеседі. Қара топырақтың бір бөлігі ретінде бор, мыс, мырыш және марганец қосылыстарымен бірге ванадий оксиді топырақ құнарлылығына әсер етеді.
Біз өз мақаламызда ванадий мен оның оксидтерінің негізгі қасиеттерін зерттедік, сонымен қатар оның қосылыстарының өндірісте қолданылуын қарастырдық.өнеркәсіп.
