20. yüzyılın ortalarında, kimya biliminde stratejik öneme sahip metaller terimi ortaya çıktı. Fizikokimyasal özellikleri onları askeri-sanayi kompleksinin üretiminde kullanmayı mümkün kılan bir grup element anlamına geliyordu. Krom, tantal, niyobyum, molibden ve tungsten gibi metallerden bahsediyoruz. Bu yazıda özelliklerini ele alacağımız vanadyum, modern makine mühendisliği, demir metalurjisi, alet ve kimyasal üretiminde kullanılan metaller arasında da merkezi yerlerden birini haklı olarak işgal ediyor. Metal, oksijenle birlikte 2, 3, 4 ve 5'lik bir değer gösteren dört oksit oluşturur. 5 bunu daha ayrıntılı olarak inceleyeceğiz.
Vanadyum ile tanışın
Kimya biliminde, köklü birbir kimyasal elementin karakterizasyonunun, D. I.'nin periyodik sistemindeki konumu ile başlaması gerektiğini belirten kural. Mendeleyev. Basit bir madde olarak vanadyumun kimyasal formülü V, seri numarası 23, atom kütlesi 50, 9414'tür. Dördüncü periyotta, beşinci grupta bulunur ve niyobyum ve tantal ile birlikte tipik bir temsilcisidir. refrakter metaller. Saf madde örnekleri plastiktir ve gümüşi gri bir renge sahiptir. Vanadyum atomu bir d elementidir, son enerji seviyesinde iki s-elektronu vardır, ancak aynı dördüncü seviyenin d- alt seviyesinde bulunan negatif parçacıklar da değerlik olacaktır.
Metal nerede bulunur ve fiziksel özellikleri nelerdir
Elementin kendisi saf haliyle doğada bulunamaz. Ancak polimetalik ve demir cevherlerinde zorunlu bir bileşen olarak bulunur. Daha önce basit bir maddenin plastisitesi ve dövülebilirliğinden bahsetmiştik, şimdi vanadyumun önemli fiziksel özelliklerinin sırasıyla 3400 °C ve 1920 °C'ye eşit yüksek kaynama ve erime noktaları olduğunu ekleyeceğiz. Titanyum gibi, nitrojen, hidrojen veya oksijen gibi safsızlıklarla kirlendiğinde fiziksel ve kimyasal parametrelerini büyük ölçüde bozar. Özellikle sünekliği ve mekanik mukavemeti azalır ve vanadyum kırılgan hale gelir.
Özel kimyasal özellikler
Metal pasivasyon yeteneğine sahiptir, yani. agresif kimyasal ortamların etkisine dayanma konusunda benzersiz bir yeteneğe sahiptir: yüzeyinde koruyucu bir film oluşturan asit, alkali ve tuz çözeltileri -vanadyum oksit. Elemanın kristal kafesi kübik bir yapıya sahiptir. Ayrıca, elementi içeren çeliklerin korozyon direncinin çok yüksek olduğu ve bu nedenle köprü destekleri ve açık deniz petrol sondaj kuleleri için yük taşıyıcı bağlantı elemanları olarak kullanılmalarına izin verdiği belirtilmelidir. Vanadyum içeren çelikler olmadan modern alet üretimini hayal etmek imkansızdır. Niyobyum, krom ve titanyum ile birlikte element, roket bilimi ve uzay endüstrisinde kullanılan özel alaşımları alaşımlamak için kullanılır. Bununla birlikte, konsantre nitrat ve sülfat asitleri, sudaki bir hidrojen florür çözeltisi ve aqua regia adı verilen bir klorür ve nitrat asitleri karışımı metal ile kolayca etkileşime girer. Vanadyum elementi basit bir madde olarak klor, brom, kükürt ile reaksiyona girebilir ve karşılık gelen tuzlar oluşur. Oksijen ile, kimyasal özelliklerinde büyük farklılıklar gösteren birkaç oksit verir. Bunları daha fazla düşünün.
Temel ve amfoterik oksitler
Metal, tipik temel özellikler sergileyen VO ve V2O3 olmak üzere iki oksit oluşturur. Laboratuvarda monoksit, indirgeme reaksiyonu V2O5 ince vanadyum tozu ile çıkarılır. Bazik oksitler, karşılık gelen tuzları oluşturmak için asit çözeltileri ile reaksiyona girer. Ve zaten alkalilerle bir değişim reaksiyonu gerçekleştirilerek onlardan hidroksitler elde edilebilir. Vanadyum (III) oksit, karelianit mineralinin bir bileşeni olarak bulunur ve laboratuvarda V2O5 ile kükürt ısıtılarak elde edilir, kömür veya hidrojen. Her iki bazik oksit de güçlü bir şekilde belirgin indirgeme özelliklerine sahiptir. Oksit VO2 hem asitler hem de alkalilerle reaksiyona giren tipik bir amfoterik bileşiktir. pH'ı 7'den küçük bir çözeltide, pozitif yüklü vanadil iyonları VO2+ bulunur ve çözeltiye açık mavi bir renk verir ve alkali bir ortamda polivanadik asit tuzları oluşur. Vanadyum (IV) oksit suyu çeker, yani. higroskopik bir maddedir, reaksiyonlarda indirgeyici ajan gibi davranır.
Vanadyum hemipentoksit
Formülü V2O5, olan bileşik en önemli metal oksittir. Metavanadik asit HVO3 tuzları - vanadatlar oluşturmak için alkalilerle reaksiyona giren suda çözünür turuncu kristalli bir maddedir. Sülfat asidinin endüstriyel üretiminde kükürt dioksitin sülfürik anhidrite oksidasyonunda katalizör olarak yaygın olarak kullanılır. Vanadyum pentoksit, eşkenar dörtgen bir kristal kafese ve asidik oksit özelliklerinin baskın olduğu amfoterisite belirtilerine sahiptir. Reaksiyonlarda güçlü bir oksitleyici ajan gibi davranır. Bileşik cam teknolojisinde, tıpta ve organik sentezde kullanılır.
Bileşiklerinden vanadyum çıkarma yöntemleri
Metalin demir cevherinin bir bileşeni olduğundan daha önce bahsetmiştik. Yüksek fırın üretiminde element, karbon ve fosfor safsızlıkları ile birlikte dökme demire geçer. Çelik eritildiğinde, içeriğinin% 16'ya ulaşabileceği cüruf bileşiminde vanadyum oksit 5 çökelir. buna eklemesofra tuzu ve karışımın fırınlarda kavrulmasıyla, suda daha fazla çözünen bir ürün elde edilir. Elde edilen sulu konsantre, sülfat asidi ile işlenir ve V2O5 ondan izole edilir. Saf vanadyumu oksitten izole etmek için kalsiyumtermi yöntemini kullanabilirsiniz - metallerin metalik kalsiyum kullanarak indirgenmesi. Vanadyum pentoksit ile reaksiyonda teknolojik maliyetleri az altmak için genellikle kalsiyum yerine alüminyum kullanılır. Metal ayrıca üç değerlikli vanadyum oksitin kömürle indirgenmesiyle de elde edilebilir.
Biyolojik rol
Vanadyum, canlı organizmalarda, deniz derisidikenlilerinin hücreler arası sıvısının bir parçası olan bir eser element olarak bulunur. Holothurianlarda ve deniz kestanelerinde, hücrelere oksijen taşıma ve karbondioksiti uzaklaştırma işlevini yerine getiren proteinlerle ilişkilidir. Elementin içeriği, sıcak kanlı hayvanların ve insanların organizmalarında, pankreas enzimlerinin bileşiminde, nöroglia ve nefronlarda önemsizdir. Bitkilerde eser element, fotosentezin karanlık fazında bir enzim olarak yer alır ve kloroplastlarda bulunan klorofil pigmentinin seviyesini etkiler. Ayrıca yüksek mantarların dokularında nitrojen fiksatörü olan nodül bakterilerinde de bulunur. Çernozem'in bir parçası olarak bor, bakır, çinko ve manganez bileşikleri ile birlikte vanadyum oksit toprak verimliliğini etkiler.
Makalemizde vanadyumun ve oksitlerinin temel özelliklerini inceledik ve ayrıca bileşiklerininendüstri.
