Ö vanadyum, sembol V, bir geçiş metalidir atomik numara 23, Periyodik Tablonun 5. grubunda yer alır. Farklı ve çarpıcı renklerle çözümler üreten birkaç olası oksidasyon durumu sunar. Metal vanadyum iyi bir korozyon direncine ve grimsi bir renge sahiptir.
Eleman çoğunlukla çeliğe daha fazla mekanik ve korozyon direnci gibi avantajlı özellikler veren ferrovanadyum alaşımının üretiminde kullanılır. için de önemli bir katalizördür. sanayi kimyasal, çeşitli endüstriyel işlemlerde etkilidir. Vanadyumun ana kaynağı vanadinittir, ancak vanadyumun ana metal olduğu bir mineral bulmak zordur.
Ayrıca bakınız: Tantal - Periyodik Tablonun 5. grubundaki başka bir metal
Vanadyum hakkında özet
Vanadyum bir metal geçiş grubu 5 Periyodik tablo.
Ana mineral kaynakları vanadinit ve karnotittir, ancak fosfat kayaları gibi çeşitli doğal kaynaklarda bulunabilir. Petrol ham.
birçok durumunu görüntüler oksidasyon olası.
Esas olarak ferrovanadyum alaşımının imalatında kullanılır.
Keşfi 19. yüzyılın başlarına dayanıyor ve adı İskandinav güzellik tanrıçası Vanadis'e atıfta bulunuyor.
vanadyum özellikleri
Sembol: v.
Atomik numara: 23.
Atom kütlesi: 50.942 c.u.s.
Elektronegatiflik: 1,63.
Füzyon noktası: 1910°C.
Kaynama noktası: 3407°C.
Yoğunluk: 6.0 g.cm-3 (18.7°C'de).
Elektronik konfigürasyon: [Hava] 4s2 3 boyutlu3.
Kimyasal Seriler: grup 5; geçiş metalleri.
Şimdi durma... Reklamdan sonra devamı var ;)
Vanadyum Özellikleri
Vanadyum bir yumuşak metal, iyi korozyon direncine sahip, gri renkli. Görsel olarak benziyor Çelik. Metalik formu suda çözünmez. asitler hidroflorik asit (HF) hariç, oksitleyici olmayan ve içinde bazlar. Bununla birlikte, nitrik asit (HNO) tarafından kimyasal olarak saldırıya uğrayabilir.3) ve aqua regia (bir karışımı hidroklorik asit ve yüksek konsantrasyonda nitrik asit).
Birçok geçiş metali gibi vanadyum da birçokoksidasyon numaraları olası, genellikle +2 ile +5 arasındadır. Ancak -1 hatta -3 yükü benimsediği bileşiklerin olduğu bilinmektedir. Bu çok çeşitli olası yükler, tepkileri aracılığıyla algılanabilir.
Isıtma üzerine, vanadyum ikisinden biri ile reaksiyona girebilir. oksijen ile ne kadar halojenler, aşağıdaki reaksiyonlarla gösterildiği gibi:
4V + 5O2 → 2 V2Ö5
2V + 5F2 → 2 VF5
V + 2 Cl2 → VCI4
2V + 3X2 → 2 VX3, X = Br veya I ile
+3 oksidasyon sayısına sahip olduğu vanadyum tuzları, element için en kararlı +4 oksidasyon durumu olduğundan oldukça indirgeyicidir.
Doğal vanadyum, 50 (%0,25 bolluk ile) ve 51 (%99,75 bolluk ile) olmak üzere iki izotopun bir karışımıdır. Ö 50V biraz radyoaktiftir, yarım hayat uzun, 3,9 x 10 aralığında17 yaşında.
Siz de okuyun: Nikel - iyi korozyon direncine sahip başka bir metal
Vanadyum nerede bulunur?
vanadyum en bol bulunan 22. elementtir. yerkabuğu, tahmini 97 mg/kg toprak konsantrasyonu ile nispeten bol bir metal olarak kabul edilir. Yaklaşık 65 vanadyum minerali vardır, ancak metal çoğunlukla bulunur:
vanadinit içinde, Pb5(NENE4)3Cl;
karnotit içinde, K2(DÜ2)2(NENE4)·3H2Ö;
vanadyum içeren bir mika olan roskoelit içinde;
patronitte, formül VS'nin bir polisülfidi4.
Vanadyum da dikkate değerdir. kayalar fosfatlar, titanlı manyetit, boksit ve aşağıdakiler gibi organik malzemeler:
kömür;
ham petrol;
petrol şeyl;
bitümlü kumlar.
Vanadyum, bu arada, petrolde en çok bulunan metaldir, yaklaşık 1600 mg/kg içeriği ile. Bitümde vanadyum içeriği 4.760 mg/kg'a ulaşabilir.
saat dünya vanadyum rezervleri 63 milyon tonu aşıyorAncak bu, gezegenin her yerine yayılmış olarak oluşan bir metal olarak kabul edilir. Vanadyum içeren minerallerin çoğu, onu ikincil bir element olarak içerir ve vanadyumun ana metal olduğu neredeyse hiç mineral yoktur.
vanadyum elde etmek
Metalik vanadyumun çoğu Elde edilen vasıtasıyla senin azalmanın kullanarak vanadyum oksit V veya vanadyum klorür IV. Kullanılan redüktörler genellikle metallerdir. magnezyum, kalsiyum ve alüminyum. Metalik olmayan dişli kutuları kullanmak da mümkündür, örneğin karbon ve silikon.
Bahsedilen elementler arasında bu bağlamda en yaygın olanı alüminyumdur. İndirgemeden sonra vanadyum rafine edilmesi gerekiyor, safsızlıkların izlerini gidermek için. Bunun için genellikle aşağıdaki seçeneklerden biri kullanılır:
elektroliz;
elektronik değişim yoluyla arıtma;
vanadyum II iyodürün termal ayrışması.
Alüminyumun indirgenmesi durumunda, örneğin, 1893'te geliştirilen Goldschmidt Süreci olarak bilinen bir yöntemde yüksek saflıkta alüminyum kullanılır. Metalik vanadyum elde etmek için Carlson tarafından kullanıldı ve kullanıldı.
3 V2Ö5 + 10 Al ⇌ 6 V + 5 Al2Ö3
Bu deney şurada gerçekleşir: atmosfer içinde argonve başlangıçta kütlece yaklaşık %11 vanadyum ile bir vanadyum ve alüminyum alaşımı oluşturulur. Daha sonra, 1700–1800 °C arasındaki bir sıcaklıkta ve bir vakumda alüminyum dışarı çıkar.
1927'de John Marden ve Malcolm Rich, kalsiyum ile indirgenerek ortalama %99 saflıkta vanadyum ürettiler. klorür kalsiyum. Bu durumda, reaktifler bir kaba yerleştirildi ve sistem daha sonra 900-950 °C'ye ısıtıldı. Sistem soğutulduktan sonra vanadyum elde edildi.
V2Ö5 + 5 Ca + 5 CaCl2 ⇌ 2 V + 5 CaO·CaCl2
Vanadyum uygulamaları
Elde edilen vanadyumun en az %80'i ferrovanadyum alaşımı üretimi için kullanılır, çelik ve diğer alaşımların imalatında kullanılır. Çeliğe %0,1 ila %5 vanadyum eklenmesi, karbon ile etkileşime girmesine ve karbürler oluşturmasına neden olur.
Sonuç olarak, çelik daha güçlü, daha sert hale gelir ve şok ve korozyona karşı daha fazla dirence sahiptir. Aletlerde vanadyumlu çeliğin yanı sıra kromlu çeliğin kullanılması yaygındır. Vanadyum çeliği daha sonra şu alanlarda kullanılır:
kesme ve inşaat malzemeleri;
ulaşım ve enerji sektörleri.
Metalurjinin dışında, vanadyum, bileşimde V2Ö5, yaygın olarak katalizör olarak kullanılır reaksiyonlar organik ve inorganik. Bunlar büyük ekonomik öneme sahiptir, örneğin,
üretiminde sülfürik asit, kimya endüstrisinde en çok kullanılan asitlerden biri;
naftalinin ftalik aside dönüştürülmesinde;
naylon gibi poliamidlerin üretiminde;
oksidasyonunda etil alkol asetaldehide, şekerden oksalik aside ve antrasenden antrakinona.
Buna ek olarak, vanadyum pillerin geliştirilmesielektrik enerjisinin depolanması için kullanılmıştır. Vanadyumun avantajı, sulu bir ortamda dört farklı oksidasyon durumunda bir arada bulunabilmesi ve tek bir elektroaktif elemente sahip bir pil üretebilmesidir. Bu piller ayrıca daha dayanıklı, kararlı, daha az yanıcı olmayı ve kolayca geri dönüştürülen bileşikler üretmeyi vaat ediyor.
Biyolojik olarak, vanadyum insan için gerekli gibi görünüyor, fakat işlevi henüz tam olarak bilinmemektedir.. vanadat anyonu, (VO4)3-ve türevleri fosfat analoglarıdır, yani vanadyum bileşikleri fosfatazların, ribonükleazların ve ATPazların potansiyel inhibitörleridir.
Daha fazlasını bilin: Renyum - katalizörlerin üretiminde kullanılan başka bir kimyasal element
Vanadyum ile Önlemler
V-şekilli vanadyuma maruz kalan işçiler2Ö5 endüstrilerde aşağıdakiler gibi çeşitli belirtiler rapor edilmiştir:
solunum tahrişi;
yeşilimsi bir renge sahip dil;
ağızda metalik tat;
boğaz tahrişi;
öksürük.
vanadyumun tarihi
Vanadyumun keşfi 1801 yılına dayanmaktadır., Mexico City'de, İspanyol kimyager ve mineralog Don Andrés Manuel del Río tarafından. Zimapán şehrinden çıkarılan mineral vanadinitten metali keşfetti, Meksika.
Vanadyum bileşiklerinin renklerinden dolayı del Río ona bu ismi verdi. pankrom yeni öğeye, ancak daha sonra ona bir eritronyum, tuzlarının kırmızı rengine atıfta bulunur. Ancak İspanyol, yeni elementin saf olmayan bir krom formundan başka bir şey olmadığına inanıyordu.
Alman kimyager Friedrich Wöhler, Andrés del Río tarafından incelenen vanadiniti değerlendirmeye geldi ve aslında İspanyol'un yeni bir element keşfettiğini buldu. Bununla birlikte, o sırada Almanların hidroflorik asit, HF'ye maruz kalmaktan kaynaklanan zehirlenmelerden muzdarip olduğu ve çalışmaların yayınlanmasına izin vermediği tahmin edilmektedir.
Sonuç olarak, vanadyum 1830'da İsveçli kimyager Nils Gabriel Sefström tarafından yeniden keşfedildi.. Bilim adamı yeni elementi adlandırmaya karar verdi. vanadis, İskandinav güzellik ve gençlik tanrıçasını onurlandıran, çözümde vanadyum bileşikleri her zaman güzel renkler sundu.
Sadece 1867'de vanadyum ilk kez izole edildi., VCl'den İngiliz kimyager Henry Enfield Roscoe'nun çalışmasıyla2.
Vanadyum üzerinde çözülmüş alıştırmalar
soru 1
(PUC Campinas-SP) Bir geçiş elementi olan Vanadyum (Z = 23), çeliğin önemli bir bileşenini oluşturur. tokluğunu, mekanik mukavemetini ve korozyonunu önemli ölçüde artıran bir tür alaşım üretir. Demir. Vanadyum elektron konfigürasyonunun 3 boyutlu alt seviyesinde kaç elektron var?
1'E
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Çözünürlük:
alternatif C
yaparken elektronik dağıtım ile ilgili kimyasal element vanadyum, Z = 23, elimizde:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3 boyutlu3
Yani, sayısı elektronlar 3d alt düzeyde 3'e eşittir.
soru 2
Vanadyum, bileşiği vanadyum oksit V yaygın olarak katalizör olarak kullanıldığından kimya endüstrisi için büyük öneme sahip bir metaldir. Alternatifler arasında, vanadyum oksit V'nin moleküler formülünü içereni belirtin.
NENE5
B) V2Ö4
C) VO3
D) V2Ö5
E) SES2
Çözünürlük:
alternatif D
İsim "oksit vanadyum V”, elementin o bileşikte +5'e eşit bir oksidasyon numarasına sahip olduğunu gösterir. Oksitlerde oksijenin oksidasyon sayısı -2 olduğundan, vanadyum oksit V için uygun formül V'dir.2Ö5, vanadyumun tüm pozitif yükünün, tüm negatif oksijen yükü tarafından nötralize edilmesinin tek yolu olduğu için.
Stefano Araújo Novais
Kimya hocası
