О ванадій, символ V, є перехідним металом атомний номер 23 знаходиться в групі 5 періодичної системи. Він представляє кілька можливих ступенів окислення, генеруючи розчини з різними яскравими кольорами. Металевий ванадій має хорошу корозійну стійкість і сіруватий колір.
Елемент здебільшого використовується у виробництві ферованадієвого сплаву, який надає сталі переваги, наприклад, більшу механічну та корозійну стійкість. Це також важливий каталізатор промисловість хімічні, що діють у кількох промислових процесах. Основним джерелом ванадію є ванадиніт, однак важко знайти мінерал, в якому ванадій є основним металом.
Дивіться також: Тантал — ще один метал 5 групи Періодичної системи
Резюме про ванадій
Ванадій - це а метал перехідна група 5 ст Періодична таблиця.
Його основними мінеральними джерелами є ванадиніт і карнотит, але його можна знайти в кількох природних джерелах, таких як фосфатні породи та Нафта сирої.
Відображає багато станів окислення можливо.
В основному він використовується у виробництві феррованадійового сплаву.
Його відкриття датується початком 19 століття, а його назва відноситься до скандинавської богині краси Ванадіс.
Властивості ванадію
Символ: v.
Атомний номер: 23.
Атомна маса: 50 942 ц.у.е.
Електронегативність: 1,63.
Точка злиття: 1910°C.
Точка кипіння: 3407°C.
Щільність: 6,0 г.см-3 (при 18,7°C).
Електронна конфігурація: [Повітря] 4с2 3d3.
Хімічна серія: група 5; перехідні метали.
Не зупиняйся зараз... Після оголошення буде більше ;)
Характеристики ванадію
Ванадій - це а м'який метал, з хорошою корозійною стійкістю, сірого кольору. Візуально він нагадує сталь. Його металева форма нерозчинна в кислоти неокислювальні, за винятком плавикової кислоти (HF), а в бази. Однак він може бути хімічно атакований азотною кислотою (HNO3) і царської водки (суміш хлористого-воднева кислота і азотна кислота у високій концентрації).
Як і багато перехідних металів, ванадій має багатоступеня окислення можливо, зазвичай від +2 до +5. Однак відомо, що є сполуки, в яких він приймає -1 або навіть -3 заряд. Ця широка різноманітність можливих зарядів помітна через їхні реакції.
При нагріванні ванадій може реагувати з будь-яким кисень скільки з галогени, як показують такі реакції:
4В + 5О2 → 2 В2О5
2В + 5F2 → 2 VF5
V + 2 кл2 → VCl4
2В + 3Х2 → 2 VX3, де X = Br або I
Солі ванадію, в яких він має ступінь окиснення, рівний +3, досить відновні, оскільки ступінь окиснення +4 є найбільш стабільною для елемента.
Природний ванадій являє собою суміш двох ізотопів, 50 (з кількістю 0,25%) і 51 (з кількістю 99,75%). О 50V малорадіоактивний, з часом півжиття довгий, в межах 3,9 х 1017 років.
Читайте також: Нікель — ще один метал з хорошою корозійною стійкістю
Де можна знайти ванадій?
ванадій є 22-м найпоширенішим елементом у Земна кора, з орієнтовною концентрацією 97 мг/кг ґрунту, вважається відносно багатим металом. Існує близько 65 мінералів ванадію, але найчастіше зустрічається метал:
у ванадиніті, Pb5(БАБУСЯ4)3Cl;
в карнотиті, K2(ОУ2)2(БАБУСЯ4)·3 год2O;
у роскоеліті — слюда, що містить ванадій;
у патроніті — полісульфід формули VS4.
Також заслуговує на увагу ванадій з скелі фосфати, титановий магнетит, боксити та органічні матеріали, такі як:
вугілля;
сирої нафти;
горючих сланців;
бітумінозні піски.
Ванадій, до речі, є найбільш поширеним металом у нафті, з вмістом близько 1600 мг/кг. У бітумі вміст ванадію може досягати 4760 мг/кг.
В світові запаси ванадію перевищують 63 млн т, однак, це вважається металом, який поширюється по всій планеті. Більшість мінералів, що містять ванадій, мають його як другорядний елемент, і майже немає мінералів, в яких ванадій є основним металом.
Отримання ванадію
Значна частина металевого ванадію є отримано через вашого скорочення використання оксид ванадію V або хлорид ванадію IV. Використовуються редуктори, як правило, металеві. магній, кальцій і алюміній. Також можливе використання неметалевих коробок передач, напр вуглець і кремній.
Серед згаданих елементів найпоширенішим у цьому контексті є алюміній. Після відновлення ванадій потребує доопрацювання, щоб видалити сліди домішок. Для цього зазвичай використовується один з наступних варіантів:
електроліз;
очищення електронним обміном;
термічний розпад йодиду ванадію II.
У разі відновлення алюмінію, наприклад, використовується алюміній високої чистоти за методом, відомим як процес Гольдшмідта, розробленим у 1893 році. Він був використаний і використаний Карлсоном для отримання металевого ванадію.
3 В2О5 + 10 Al ⇌ 6 В + 5 Al2О3
Цей експеримент відбувається в атмосфера в аргон, і спочатку утворюється сплав ванадію та алюмінію з масою близько 11% ванадію. Потім при температурі 1700–1800 °C і у вакуумі алюміній виходить назовні.
У 1927 році Джон Марден і Малкольм Річ виробили ванадій із середньою чистотою 99% шляхом відновлення його кальцієм і хлорид кальцію. У цьому випадку реагенти поміщали в ємність, а потім систему нагрівали до 900–950 °С. Після охолодження системи отримували ванадій.
В2О5 + 5 Ca + 5 CaCl2 ⇌ 2 В + 5 CaO·CaCl2
Ванадієві аплікації
Принаймні 80% отриманого ванадію становить Використовується для виробництва феррованадійового сплаву, використовується у виробництві сталі та інших сплавів. Додавання до сталі від 0,1 до 5% ванадію викликає її взаємодію з вуглецем і утворення карбідів.
В результаті сталь стає міцнішою, твердішою і має більшу стійкість до ударів і корозії. В інструментах зазвичай використовують сталь з ванадієм, але також і з хромом. Тоді ванадієва сталь використовується в:
розкрою та будівельних матеріалів;
транспортний та енергетичний сектори.
Поза металургією ванадій, у складі В2О5, це зазвичай використовується як каталізатор в реакції органічний і неорганічні. Вони мають велике економічне значення, наприклад,
у виробництві сірчана кислота, одна з найбільш використовуваних кислот у всій хімічній промисловості;
при перетворенні нафталіну у фталеву кислоту;
у виробництві поліамідів, таких як нейлон;
при окисленні етиловий спирт до ацетальдегіду, цукор до щавлевої кислоти і антрацен до антрахінону.
Крім того, є розробка ванадієвих батарей, які використовувалися для зберігання електричної енергії. Перевага ванадію полягає в тому, що він може співіснувати в чотирьох різних ступенях окислення у водному середовищі, створюючи батарею з одним електроактивним елементом. Ці батареї також обіцяють бути більш довговічними, стабільними, менш займистими та створювати легко перероблені сполуки.
Біологічно ванадій здається, є важливим для людини, але його функція ще точно не відома.. Аніон ванадату (VO4)3-, а його похідні є фосфатними аналогами, тобто сполуки ванадію є потенційними інгібіторами фосфатаз, рибонуклеаз і АТФаз.
Дізнайтеся більше: Реній — ще один хімічний елемент, що використовується у виробництві каталізаторів
Запобіжні заходи при застосуванні ванадію
Працівники зазнали впливу V-подібного ванадію2О5 у галузях повідомляється про кілька симптомів, таких як:
подразнення дихальних шляхів;
язик зеленуватого забарвлення;
металевий присмак у роті;
подразнення горла;
кашель.
історія ванадію
Відкриття ванадію відноситься до 1801 року., в Мехіко, іспанським хіміком і мінералогом Доном Андресом Мануелем дель Ріо. Він відкрив метал із мінералу ванадиніту, видобутого з міста Зімапан, Мексика.
Через кольори сполук ванадію дель Ріо назвав його панхром до нового елемента, але потім назвав його a еритроній, натякаючи на червоний колір його солей. Однак іспанець вважав, що новий елемент є не чим іншим, як нечистою формою хрому.
Фрідріх Велер, німецький хімік, прийшов, щоб оцінити ванадиніт, вивчений Андресом дель Ріо, і виявив, що насправді іспанець відкрив новий елемент. Однак є припущення, що на той момент німець страждав від інтоксикації внаслідок впливу плавикової кислоти, HF, і не дозволив опублікувати дослідження.
В результаті ванадій була знову відкрита в 1830 році шведським хіміком Нільсом Габріелем Сефстремом.. Вчений вирішив назвати новий елемент ванадіс, вшановуючи скандинавську богиню краси і молодості, оскільки в розчині сполуки ванадію завжди представляли красиві кольори.
Тільки У 1867 році вперше був виділений ванадій., завдяки роботі англійського хіміка Генрі Енфілда Роско, з VCl2.
Вирішені вправи на ванадій
питання 1
(PUC Campinas-SP) Ванадій (Z = 23), перехідний елемент, є важливим компонентом сталі для виробляють тип сплаву, який значно покращує в'язкість, механічну міцність і корозію залізо. Скільки електронів знаходиться на 3d підрівні електронної конфігурації ванадію?
ДО 1
Б) 2
в) 3
Г) 4
Е) 5
Роздільна здатність:
Альтернатива C
при виконанні електронний розподіл з хімічний елемент ванадій, Z = 23, маємо:
1с2 2с2 2п6 3s2 3п6 4s2 3d3
Отже, кількість електрони на 3d підрівні дорівнює 3.
питання 2
Ванадій є металом, який має велике значення для хімічної промисловості, оскільки його сполука оксид ванадію V широко використовується як каталізатор. Серед альтернатив укажіть той, що містить молекулярну формулу оксиду ванадію V.
БАБА5
Б) В2О4
В) В.О3
Г) В2О5
E) В.О2
Роздільна здатність:
Альтернатива Д
Ім'я "оксид ванадію V» вказує, що елемент має ступінь окиснення, рівну +5 у цій сполукі. Оскільки в оксидах кисень має ступінь окиснення -2, то правильна формула для оксиду ванадію V є V.2О5, оскільки це єдиний спосіб, за допомогою якого весь позитивний заряд ванадію нейтралізується всім негативним зарядом кисню.
Стефано Араухо Новаїс
Вчитель хімії
