О ванадий, символ V, представляет собой переходный металл атомный номер 23 находится в группе 5 периодической таблицы. Он представляет несколько возможных степеней окисления, генерируя растворы разных ярких цветов. Металлический ванадий имеет хорошую коррозионную стойкость и сероватый цвет.
Элемент в основном используется в производстве сплава феррованадия, который придает стали выгодные свойства, такие как повышенная механическая и коррозионная стойкость. Он также является важным катализатором промышленность химический, действующий в нескольких промышленных процессах. Основным источником ванадия является ванадинит, однако трудно найти минерал, в котором ванадий является основным металлом.
Смотрите также: Тантал — еще один металл 5 группы Периодической таблицы.
Резюме о ванадии
Ванадий – это металл переходная группа 5 Периодическая таблица.
Его основными минеральными источниками являются ванадинит и карнотит, но его можно найти в нескольких природных источниках, таких как фосфатные породы и Нефть сырой.
Отображает множество состояний окисление возможно.
Он в основном используется в производстве сплава феррованадия.
Его открытие датируется началом 19-го века, а его название относится к скандинавской богине красоты Ванадис.
Свойства ванадия
Символ: в.
Атомный номер: 23.
Атомная масса: 50 942 у.е.
Электроотрицательность: 1,63.
Точка слияния: 1910°С.
Точка кипения: 3407°С.
Плотность: 6,0 г.см-3 (при 18,7°С).
Электронная конфигурация: [Воздух] 4 с2 3д3.
Химическая серия: группа 5; переходные металлы.
Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще ;)
Характеристики ванадия
Ванадий – это мягкий металл, с хорошей коррозионной стойкостью, серого цвета. Визуально он напоминает сталь. Его металлическая форма нерастворима в кислоты неокисляющие, за исключением плавиковой кислоты (HF), а в базы. Однако он может быть химически атакован азотной кислотой ( HNO3) и царская водка (смесь соляная кислота и азотная кислота в высокой концентрации).
Как и многие переходные металлы, ванадий имеет многостепени окисления возможно, обычно между +2 и +5. Однако известно, что существуют соединения, в которых он принимает заряд -1 или даже -3. Это широкое разнообразие возможных зарядов заметно по их реакциям.
При нагревании ванадий может реагировать либо с кислород сколько с галогены, о чем свидетельствуют следующие реакции:
4В + 5О2 → 2 В2О5
2В + 5Ф2 → 2 ВФ5
В + 2 Кл2 → винилхлорид4
2В + 3Х2 → 2 ВХ3, где X = Br или I
Соли ванадия, в которых он имеет степень окисления, равную +3, являются достаточно восстановительными, так как степень окисления +4 является наиболее стабильной для элемента.
Природный ванадий представляет собой смесь двух изотопов: 50 (с содержанием 0,25%) и 51 (с содержанием 99,75%). О 50V слаборадиоактивен, со временем период полураспада длинный, в пределах 3,9 х 1017 лет.
Читайте также: Никель — еще один металл с хорошей коррозионной стойкостью.
Где можно найти ванадий?
ванадий 22-й по распространенности элемент в земной коры, с расчетной концентрацией 97 мг / кг почвы, считается относительно распространенным металлом. Существует около 65 минералов ванадия, но в основном этот металл встречается:
в ванадините, Pb5(БАБУШКА4)3Cl;
в карнотите, К2(ОУ2)2(БАБУШКА4)·3ч2О;
в роскоэлите — слюде, содержащей ванадий;
в патроните полисульфид формулы VS4.
Также следует отметить ванадий из горные породы фосфаты, титаномагнетит, бокситы и органические материалы, такие как:
каменный уголь;
сырая нефть;
горючий сланец;
битуминозные пески.
Ванадий, кстати, самый распространенный металл в нефти, с содержанием около 1600 мг/кг. В битумах содержание ванадия может достигать 4760 мг/кг.
В мировые запасы ванадия превышают 63 млн тонн, однако, это считается металлом, который встречается по всей планете. Большинство минералов, содержащих ванадий, имеют его в качестве второстепенного элемента, и почти нет минералов, в которых ванадий является основным металлом.
Получение ванадия
Большая часть металлического ванадия полученный через вашего сокращения с использованием оксид ванадия V или хлорид ванадия IV. В качестве переходников обычно используются металлы. магний, кальций а также алюминий. Также возможно использование неметаллических редукторов, таких как углерод а также кремний.
Среди упомянутых элементов алюминий является наиболее распространенным в этом контексте. После восстановления ванадий необходимо доработать, чтобы удалить следы примесей. Для этого обычно используется один из следующих вариантов:
электролиз;
очистка электронным обменом;
термическое разложение иодида ванадия II.
В случае восстановления алюминия, например, используется алюминий высокой чистоты в методе, известном как процесс Гольдшмидта, разработанном в 1893 году. Он был использован Карлсоном для получения металлического ванадия.
3 В2О5 + 10 Ал ⇌ 6 В + 5 Ал2О3
Этот эксперимент проходит в атмосфера в аргон, и первоначально образуется сплав ванадия и алюминия с массовым содержанием ванадия около 11%. Затем при температуре 1700–1800 °С и в вакууме выходит алюминий.
В 1927 году Джон Марден и Малкольм Рич получили ванадий со средней чистотой 99 %, восстановив его кальцием и хлористый кальция. В этом случае реагенты помещали в емкость, после чего систему нагревали до 900–950 °С. После охлаждения системы был получен ванадий.
В2О5 + 5 Ca + 5 CaCl2 ⇌ 2 В + 5 CaO·CaCl2
Применение ванадия
Не менее 80% получаемого ванадия используется для производства феррованадиевого сплава, используемый в производстве стали и других сплавов. Добавление в сталь от 0,1 до 5% ванадия приводит к его взаимодействию с углеродом и образованию карбидов.
В результате сталь становится прочнее, тверже и обладает большей устойчивостью к ударам и коррозии. В инструментах обычно используют сталь с ванадием, а также с хромом. Ванадиевая сталь затем используется в:
режущие и строительные материалы;
транспортный и энергетический секторы.
Вне металлургии ванадий в составе V2О5, это обычно используется в качестве катализатора в реакции органический а также неорганический. Они имеют большое хозяйственное значение, например,
в производстве серная кислота, одна из наиболее часто используемых кислот в химической промышленности;
при превращении нафталина во фталевую кислоту;
в производстве полиамидов, таких как нейлон;
при окислении этиловый спирт в ацетальдегид, сахар в щавелевую кислоту и антрацен в антрахинон.
Кроме того, существует разработка ванадиевых аккумуляторов, которые использовались для хранения электроэнергии. Преимущество ванадия заключается в том, что он может сосуществовать в четырех различных степенях окисления в водной среде, создавая батарею с одним электроактивным элементом. Эти батареи также обещают быть более долговечными, стабильными, менее воспламеняющимися и генерировать легко перерабатываемые соединения.
Биологически ванадий представляется необходимым для человека, но его функция пока конкретно не известна.. Анион ванадата (VO4)3-, и его производные являются аналогами фосфатов, а это означает, что соединения ванадия являются потенциальными ингибиторами фосфатаз, рибонуклеаз и АТФаз.
Узнать больше: Рений — еще один химический элемент, используемый в производстве катализаторов.
Меры предосторожности с ванадием
Рабочие, подвергшиеся воздействию V-образного ванадия2О5 в промышленности сообщили о нескольких симптомах, таких как:
раздражение дыхательных путей;
язык с зеленоватым оттенком;
металлический привкус во рту;
раздражение горла;
кашель.
история ванадия
Открытие ванадия датируется 1801 годом., в Мехико, испанским химиком и минералогом Доном Андресом Мануэлем дель Рио. Он обнаружил металл из минерала ванадинита, добытого в городе Зимапан. Мексика.
Из-за цвета соединений ванадия дель Рио назвал его панхромий к новому элементу, но затем назвал его эритроний, намекая на красный цвет его солей. Однако испанец считал, что новый элемент представляет собой не более чем нечистую форму хрома.
Фридрих Вёлер, немецкий химик, приехал оценить ванадинит, изученный Андресом дель Рио, и обнаружил, что испанец действительно открыл новый элемент. Однако предполагается, что в то время немец страдал от интоксикации в результате воздействия плавиковой кислоты, HF, и не разрешил публикацию исследований.
В результате ванадий был заново открыт в 1830 году шведским химиком Нильсом Габриэлем Сефстрёмом.. Ученый решил назвать новый элемент ванадис, в честь скандинавской богини красоты и молодости, так как в растворе соединения ванадия всегда давали красивые цвета.
Только В 1867 году впервые был выделен ванадий.благодаря работе английского химика Генри Энфилда Роско из VCl2.
Решенные упражнения на ванадий
Вопрос 1
(PUC Campinas-SP) Ванадий (Z = 23), переходный элемент, является важным компонентом стали для производить тип сплава, который значительно улучшает ударную вязкость, механическую прочность и коррозионную стойкость железо. Сколько электронов находится на 3d-подуровне электронной конфигурации ванадия?
ДО 1
БИ 2
В) 3
Г) 4
Д) 5
Разрешение:
Альтернатива С
при выполнении электронная дистрибуция из химический элемент ванадия, Z = 23, имеем:
1с2 2 с2 2р6 3 с2 3р6 4 с2 3д3
Итак, количество электроны в 3d подуровне равно 3.
вопрос 2
Ванадий — металл, имеющий большое значение для химической промышленности, так как его соединение оксид ванадия V широко используется в качестве катализатора. Среди альтернатив укажите ту, которая содержит молекулярную формулу оксида ванадия V.
БАБУШКА5
Б) В2О4
С) ВО3
Г) В2О5
Е) ВО2
Разрешение:
Альтернатива D
Имя "окись ванадия V» указывает на то, что элемент имеет степень окисления, равную +5 в этом соединении. Поскольку в оксидах кислород имеет степень окисления -2, правильная формула оксида ванадия V - V.2О5, так как это единственный способ, при котором весь положительный заряд ванадия нейтрализуется всем отрицательным зарядом кислорода.
Стефано Араужо Новаис
Учитель химии
