Vanadyum periyodik tablodaki kimyasal bir elementtir. Metalin üretimi ve kullanımı

← Vanadyum → Krom

V
↓
Not Basit bir maddenin görünümü Atomun özellikleri İsim, sembol, numara Vanadyum (V), 23 Atom kütlesi
(molar kütle) 50.9415(1)a. sabah (/ mol) Elektronik konfigürasyon 3 boyutlu 3 4s 2 Atom yarıçapı 134:00 Kimyasal özellikler Kovalent yarıçap 122:00 İyon yarıçapı (+5g)59 (+3g)74 pm Elektronegatiflik 1,63 (Pauling ölçeği) Elektrot potansiyeli 0 Oksidasyon durumları 5, 4, 3, 2, 0 İyonlaşma enerjisi
(ilk elektron) 650,1 (6,74) kJ/mol (eV) Basit bir maddenin termodinamik özellikleri Yoğunluk (normal şartlarda) 6,11 g/cm³ Erime noktası 2160K (1887°C) Kaynama noktası 3650K (3377°C) Ud. füzyon ısısı 17,5 kJ/mol Ud. buharlaşma ısısı 460 kJ/mol Molar ısı kapasitesi 24,95 J/(K mol) Molar hacim 8,35 cm³/mol Basit bir maddenin kristal kafesi Kafes yapısı kübik
vücut merkezli Kafes parametreleri 3,024Å Debye sıcaklığı 390 Diğer özellikler Isı iletkenliği (300 K) 30,7 W/(mK) CAS numarası 7440-62-2

Hikaye

Kimyasal özellikler

Kimyasal olarak vanadyum oldukça inerttir. Deniz suyuna, hidroklorik, nitrik ve sülfürik asitlerin seyreltilmiş çözeltilerine ve alkalilere karşı dayanıklıdır.

Vanadyum oksijenle birlikte birkaç oksit oluşturur: VO, V 2 O 3, VO 2, V 2 O 5. Turuncu V2O5 asidik bir oksittir, koyu mavi VO2 amfoteriktir, geri kalan vanadyum oksitler baziktir.

Aşağıdaki vanadyum oksitler bilinmektedir:

İsim	Formül	Yoğunluk	Erime noktası	Kaynama noktası	Renk
Vanadyum(II) oksit	V.O.	5,76 gr/cm³	~1830 °C	3100°C	Siyah
Vanadyum(III) oksit	V2O3	4,87 g/cm³	1967°C	3000°C	Siyah
Vanadyum(IV) oksit	SES 2	4,65 gr/cm³	1542°C	2700°C	Koyu mavi
Vanadyum(V) oksit	V2O5	3,357 gr/cm³	670°C	2030°C	Kırmızı-sarı

Vanadyum halojenürler hidrolize edilir. Halojenlerle vanadyum, VX 2 (X = , ,), VX 3, VX 4 (X = , , ), VF 5 ve birkaç oksohalojenür (VOCl, VOCl 2, VOF 3, vb.) bileşimlerinin oldukça uçucu halojenürlerini oluşturur. .

+2 ve +3 oksidasyon durumlarındaki vanadyum bileşikleri güçlü indirgeyici ajanlardır; +5 oksidasyon durumunda ise oksitleyici ajanların özelliklerini sergilerler. Refrakter vanadyum karbür VC (t pl =2800 °C), vanadyum nitrür VN, vanadyum sülfür V2S5, vanadyum silisit V3Si ve diğer vanadyum bileşikleri bilinmektedir.

V 2 O 5 bazik oksitlerle etkileşime girdiğinde, vanadatlar- HVO 3 muhtemel bileşime sahip vanadik asit tuzları.

Başvuru

80 % [ Üretilen vanadyumun tamamı alaşımlarda, özellikle de paslanmaz ve takım çeliklerinde kullanılır.

Nükleer hidrojen enerjisi

Vanadyum klorür, nükleer-hidrojen enerjisinde suyun termokimyasal ayrışmasında kullanılır (General Motors'un vanadyum-klorür döngüsü, ABD). Metalurjide vanadyum F harfiyle gösterilir.

Sülfürik asit üretiminde Metalurji

Çelik üretiminde ve bimetal üretiminde alaşım katkı maddesi olarak (özellikle molibden ve nikel ile birlikte etkili bir şekilde) kullanılır.

Otomotiv endüstrisi

Vanadyum, otomobil motor pistonları gibi çok yüksek mukavemet gerektiren parçalarda kullanılır. Amerikalı sanayici Henry Ford, vanadyumun otomobil endüstrisindeki önemli rolüne dikkat çekti. "Vanadyum olmasaydı araba da olmazdı." - Ford konuştu.

Elektronik

Vanadyum ve titanyum dioksit bazlı bir malzeme, bilgisayarları ve diğer elektronikleri oluşturmak için kullanılır.

Petrol üretimi

Vanadyum çeliği, petrol sondajı için dalgıç sondaj platformları oluşturmak için kullanılır.

Hatıralık ürünler

Üretme

Biyolojik rol ve etkiler

Vanadyum ve tüm bileşikleri zehirli. En toksik bileşikler beş değerlikli vanadyumdur. Oksit (V) son derece toksiktir (yutulması ve solunması halinde zehirlidir, solunum sistemini etkiler). Fareler için vanadyum(V) oksidin ağızdan öldürücü LD50 dozu 10 mg/kg'dır.

Vanadyum ve bileşikleri suda yaşayan organizmalar (çevre) için çok toksiktir.

Vanadyumun yağ asitlerinin sentezini engelleyebildiği ve kolesterol oluşumunu baskılayabildiği tespit edilmiştir. Vanadyum bir dizi enzim sistemini inhibe eder. ], fosforilasyonu ve ATP sentezini inhibe eder, koenzim A seviyesini azaltır ve monoamin oksidaz aktivitesini ve oksidatif fosforilasyonu uyarır. Şizofrenide kandaki vanadyum içeriğinin önemli ölçüde arttığı da bilinmektedir. ] .

Vanadyumun vücuda aşırı alımı genellikle çevresel ve endüstriyel faktörlerle ilişkilidir. Toksik dozlarda vanadyuma akut olarak maruz kalan işçilerde, gözlerin derisinde ve mukozalarında, üst solunum yollarında lokal inflamatuar reaksiyonlar ve bronşlarda ve alveollerde mukus birikmesi görülür. Astım ve egzama gibi sistemik alerjik reaksiyonlar da ortaya çıkar; vücudun temel biyokimyasal parametrelerindeki bozuklukların eşlik ettiği lökopeni ve aneminin yanı sıra.

Vanadyum hayvanlara (25-50 mcg/kg dozlarında) uygulandığında, büyüme geriliği, ishal ve ölüm oranında artış kaydedilmiştir.

Toplamda ortalama bir kişi (vücut ağırlığı 70 kg) 0,11 mg vanadyum içerir. İnsanlar için toksik doz 0,25 mg, öldürücü doz ise 2-4 mg'dır.

Bugün bilinen 115 kimyasal elementin çoğu, isimlerini Yunan mitlerinin kahramanları olan tanrıların onuruna almıştır. Diğerleri kaşifleri ve ünlü bilim adamlarını soyadlarıyla adlandırdı. Bazıları ise ülkelerin, şehirlerin ve coğrafi bölgelerin adlarını taşıyordu. Vanadyum gibi bir elementin adının tarihi özellikle ilginçtir. Ve bu metalin kendisi oldukça önemlidir ve özel özelliklere sahiptir. Bu nedenle, ona daha ayrıntılı olarak bakalım.

Vanadyum periyodik tablodaki kimyasal bir elementtir

Bu unsuru konumuna göre karakterize edersek, birkaç ana noktayı vurgulayabiliriz.

Dördüncü ana dönem, beşinci grup, ana alt grup içinde yer alır.
Seri numarası - 23.
Elementin atom kütlesi 50.9415'tir.
Kimyasal sembol V'dir.
Latince adı vanadyumdur.
Rusça adı vanadyumdur. Formüllerdeki kimyasal element "vanadyum" olarak okunur.
Tipik bir metaldir ve onarıcı özellikler gösterir.

Elementler sistemindeki konumuna bakıldığında, basit bir madde olarak bu elementin tantal ve niyobyumun özelliklerine benzer özelliklere sahip olacağı açıktır.

Atomun yapısının özellikleri

Vanadyum, genel elektronik formül 3d 3 4s 2 ile ifade edilen kimyasal bir elementtir. Açıkçası, bu konfigürasyon nedeniyle hem değerlik hem de oksidasyon durumu farklı değerler sergileyebilir.

Bu formül, vanadyumun özelliklerini basit bir madde olarak tahmin etmemizi sağlar; çok sayıda farklı bileşik oluşturan tipik bir metaldir.

Karakteristik değerlik ve oksidasyon durumu

3d alt seviyesinde eşleşmemiş üç elektronun varlığı nedeniyle vanadyum +3 oksidasyon durumu sergileyebilir. Ancak o tek değil. Toplamda dört olası değer vardır:

Aynı zamanda iki göstergesi olan vanadyum da vardır: IV ve V. Bu atomun çok sayıda bileşiği olmasının nedeni budur ve hepsi güzel bir renge sahiptir. Sulu kompleksler ve metal tuzları özellikle bununla ünlüdür.

Vanadyum: kimyasal element. İsmin tarihi

Bu metalin keşif tarihinden bahsedersek 18. yüzyılın başlarına dönmeliyiz. İşte bu dönemde, 1801 yılında, Meksikalı del Rio, bir örneğini incelediği kurşun kayanın bileşiminde bilmediği bir elementi keşfetmeyi başardı. Bir dizi deney yaptıktan sonra del Rio, çok sayıda güzel renkli metal tuzu elde etti. Ona "erythron" adını verdi, ancak daha sonra onu krom tuzları ile karıştırdı, bu yüzden keşifte palmiye ağacını almadı.

Daha sonra başka bir bilim adamı olan İsveçli Sefström, bu metali demir cevherinden izole ederek elde etmeyi başardı. Bu kimyagerin elementin yeni ve bilinmeyen olduğundan hiç şüphesi yoktu. Bu nedenle keşfeden odur. Jens Berzelius ile birlikte keşfedilen elemente vanadyum adını verdi.

Neden tam olarak bu? Eski İskandinav mitolojisinde aşkın, azmin, sadakatin ve bağlılığın kişileşmiş hali olan bir tanrıça vardır. Adı Vanadis'ti. Bilim insanları elementin bileşiklerinin özelliklerini inceledikten sonra bunların çok güzel ve renkli olduğu açıkça ortaya çıktı. Ve alaşımlara metal eklenmesi onların kalitesini, sağlamlığını ve stabilitesini önemli ölçüde artırır. Bu nedenle alışılmadık ve önemli bir metale tanrıça Vanadis'in adı verildi.

Vanadyum daha sonra elde edilen kimyasal bir elementtir. Sadece 1869'da İngiliz kimyager G. Roscoe, metali serbest formda kayalardan ayırmayı başardı. Bir diğer bilim adamı F. Weller ise Del Rio'nun keşfettiği "kromun" vanadyum olduğunu kanıtladı. Ancak Meksikalı bu günü görecek kadar yaşamadı ve keşfinden hiçbir zaman haberdar olmadı. Elementin adı G.I. sayesinde Rusya'ya geldi.

Basit madde vanadyum

Basit bir madde olarak söz konusu atom bir metaldir. Bir takım fiziksel özelliklere sahiptir.

Renk: gümüş-beyaz, parlak.
Yoğunluğu 6,11 g/cm3 olduğundan kırılgan, sert ve ağırdır.
Erime noktası 1920 0 C olup, refrakter metal olarak sınıflandırılmasını sağlar.
Havada oksitlenmez.

Doğada serbest halde bulunması mümkün olmadığından insanlar onu çeşitli minerallerden ve kayalardan izole etmek zorunda kalmaktadır.

Vanadyum, ısıtıldığında ve belirli koşullar altında oldukça yüksek kimyasal aktivite sergileyen kimyasal bir metal elementtir. Standart çevresel parametrelerden bahsedersek, yalnızca konsantre asitlerle, kral suyuyla reaksiyona girebilir.

Bazı metal olmayanlarla ikili bileşikler oluşturur; reaksiyonlar yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir. Alkali eriyiklerde çözünür, kompleksler - vanadatlar oluşturur. Güçlü bir oksitleyici madde olarak oksijen, vanadyumda çözünür ve karışımın ısıtılma sıcaklığı ne kadar yüksek olursa o kadar çok çözünür.

Doğada oluşum ve izotoplar

Söz konusu atomun doğadaki yaygınlığından bahsedecek olursak vanadyum dağınık olarak sınıflandırılan bir kimyasal elementtir. Hemen hemen tüm büyük kayaların, cevherlerin ve minerallerin bir parçasıdır. Ancak hiçbir yerde %2'den fazla değil.

Bunlar aşağıdaki türlerdir:

vanadinit;
patronluk taslamak;
karnotit;
sakin ol.

Söz konusu metali bileşimde de bulabilirsiniz:

bitki külü;
okyanus suyu;
ascidianların, holothurianların cesetleri;
karasal bitki ve hayvanların organizmaları.

Vanadyum izotoplarından bahsedersek, bunlardan sadece iki tanesi vardır: büyük çoğunluğu% 99,77 olan kütle numarası 51 ve dağınık radyoaktif olan ve ihmal edilebilir miktarlarda meydana gelen kütle numarası 50 olan.

Vanadyum bileşikleri

Bu metalin kimyasal bir element olarak çok sayıda farklı bileşik oluşturmaya yetecek aktiviteye sahip olduğunu yukarıda belirtmiştik. Dolayısıyla vanadyum içeren aşağıdaki madde türleri bilinmektedir.

Oksitler.
Hidroksitler.
İkili tuzlar (klorürler, florürler, bromürler, sülfürler, iyodürler).
Oksibileşikler (oksiklorürler, oksibromürler, oksitriflüorürler ve diğerleri).
Karmaşık tuzlar.

Bir elementin değerliği oldukça geniş çeşitlilik gösterdiğinden birçok madde elde edilir. Hepsinin ana ayırt edici özelliği renkleridir. Vanadyum, bileşikleri renginin beyaz ve sarıdan kırmızı ve maviye, yeşil, turuncu, siyah ve mor tonları da dahil olmak üzere değişebildiğini gösteren kimyasal bir elementtir. Atoma bu ismi vermelerinin nedeni kısmen budur, çünkü gerçekten çok güzel görünüyor.

Ancak bileşiklerin birçoğu yalnızca oldukça sıkı reaksiyon koşulları altında elde edilir. Ayrıca bunların çoğu insanlar için tehlikeli olan toksik maddelerdir. Maddelerin toplanma durumu çok farklı olabilir. Örneğin klorürler, bromürler ve florürler çoğunlukla koyu pembe, yeşil veya siyah kristallerdir. Oksitler ise toz halindedir.

Metalin üretimi ve kullanımı

Vanadyum kayalardan ve cevherlerden izole edilerek elde edilir. Üstelik metalin %1'ini bile içeren minerallerin vanadyum açısından son derece zengin olduğu kabul ediliyor. Demir ve vanadyum karışımının numunesi ayrıldıktan sonra konsantre bir çözeltiye aktarılır. Sodyum vanadat, daha sonra% 90'a kadar metal içeriğine sahip yüksek konsantrasyonlu bir numunenin elde edildiği asitleştirme yoluyla ondan izole edilir.

Bu kurutulmuş kalıntı daha sonra bir fırında kalsine edilir ve vanadyum metalik durumuna indirgenir. Bu formda malzeme kullanıma hazırdır.

Vanadyum endüstride yaygın olarak kullanılan kimyasal bir elementtir. Özellikle makine mühendisliği ve çelik alaşımlarının eritilmesinde. Metalin çeşitli ana kullanımları tanımlanabilir.

Tekstil endüstrisi.
Cam yapımı.
Seramik ve kauçuk üretimi.
Boya ve vernik endüstrisi.
Kimyasalların üretimi ve sentezi (sülfürik asit üretimi).
Nükleer reaktörlerin imalatı.
Havacılık ve gemi yapımı, makine mühendisliği.

Vanadyum, başta çelik olmak üzere hafif, güçlü, korozyona dayanıklı alaşımların üretiminde çok önemli bir alaşım bileşenidir. Boşuna "otomotiv metali" denmiyor.

Sayfa 1

Bileşiklerdeki vanadyum, niyobyum ve tantalın değerliği II, III, IV ve V'dir. Değer V, normal koşullar altında en kararlı olanıdır.

Kil, kireçtaşı, kumtaşı, kömür ve demir cevheri gibi ikincil kayaları oluşturan bileşiklerdeki vanadyumun değeri henüz kesin olarak belirlenmemiştir. Hillebrand bir zamanlar bu kayalardaki vanadyumun beş değerlik durumda olduğuna inanıyordu, ancak Batı Colorado'daki vanadyumun üç değerlikli olduğu ortaya çıkan bazı vanadyum içeren kumtaşlarının incelenmesi bu görüşün savunulamaz olduğunu gösterdi.

Vanadyum oksit katalizörlerinin çalıştırılmasında vanadyumun değeri genellikle oksidi hazırlamak için alınan bileşime (V.2 O5, V2O4, V2O3) değil, reaksiyon karışımının bileşimine ve işlem koşullarına bağlıdır. Bir hidrojen-oksijen karışımını katalize ederken vanadyum oksitler, başlangıç bileşimlerine bakılmaksızın V2O6'ya oksitlenir.

Kil, kireçtaşı, kumtaşı, kömür ve demir cevheri gibi ikincil kayaları oluşturan bileşiklerdeki vanadyumun değeri henüz kesin olarak belirlenmemiştir. Hillebrand bir zamanlar bu kayalardaki vanadyumun beş değerlikli durumda olduğuna inanıyordu, ancak Batı Colorado'daki bazı vanadyum içeren kumtaşları üzerinde yapılan ve vanadyumun üç değerlikli olduğu ortaya çıkan bir çalışma bu görüşün tutarsızlığını gösterdi.

Vanadyumun değerindeki bir azalmanın neden olduğu renkteki tutarlı değişiklik, Zn'nin NHUVO'ların hidroklorik asit çözeltisi üzerindeki etkisi ile açıkça ortaya çıkar. Beş değerlikli niyobyum, asidik bir ortamda çinko ile Mb3'e indirgenirken, Ta5 hiç indirgenmez.

Bununla birlikte, katalizör bileşenleri arasındaki reaksiyon ürünlerinde oksidatif-hidrolitik titrasyon yöntemiyle belirlenen vanadyumun (ve titanyumun) değerinin birçok durumda önemli ölçüde hafife alındığı vurgulanmalıdır.

Vanadyum ve kromun daha yüksek değerlilik derecelerinin normal potansiyellerinin bu yakınlığı, bu elementlerin redoks reaksiyonlarının büyük benzerliğini belirler.

En yaygın olarak incelenen iyi katalizörler vanadyum bileşiklerinden (vanadyum değerliği üç veya daha yüksektir) ve alüminyumun alkil türevlerinden oluşur. Bileşenlerden birinin halojen içermesi gerekir. Katalitik sistemin bileşenlerinin, bir monomerin varlığında reaksiyon karışımına ayrı ayrı eklenmesi tercih edilir. Aktif bir katalizörün ortalama ömrü kısadır ve 30°C'de yaklaşık 5-10 dakikadır.

Böylece, 1 mol A1 (C2H5) 2C1 oluşumu ile vanadyumun değeri bir birim azalır ve 1 mol A1 (C2H5) 2OC2H5 oluşumu ile iki birim azalır. A1 (C2H5) 3: VOC13 başlangıç molar oranı 2'den fazla olduğunda çözeltideki klor içeriği artar. Bu, vanadyumu tek değerlikli forma indirgemenin ve dengeyi kurmanın zorluğuyla açıklanmaktadır.

Böylece, 1 mol A1 (C2H5) 2C1 oluşumu ile vanadyumun değeri bir birim azalır ve 1 mol A1 (C2H5) 2OC2H5 oluşumu ile iki birim azalır. Başlangıç molar oranı A1 (C2H5) 3:VOCl3 2'den fazla olduğunda çözeltideki klor içeriği artar. Bu, vanadyumu tek değerlikli forma indirgemenin ve dengeyi kurmanın zorluğuyla açıklanmaktadır.

Düşük valanslı vanadyum oksitler daha yüksek erime noktalarına sahiptir, dolayısıyla düşük vanadyum valansının korunması zeolit bozunmasının azaltılmasına yardımcı olabilir.

Dolayısıyla bu mekanizmaya göre, vanadyumun değerindeki bir değişiklik nedeniyle oksijenin etkisi altında metal oksidasyonu meydana gelir.

Yukarıdaki diyagramlardan, 1 mol Al (C2H5) 2C1 oluşumuyla vanadyumun değerinin bir birim, 1 mol (C2H5) 2AlClH5 oluşumuyla iki birim azaldığı görülebilir. Daha sonra, A1 (C2H8)3'ün ilk aşamada VOC13 ile etkileşiminin yalnızca vanadyum-oksijen bağı yoluyla ve RA1 (OR) G1 durumunda - vanadyum-klor bağı yoluyla gerçekleştiği bulundu.

Bobo'nun çalışmasında keşfedilen beş kimyasal bileşik, vanadyumun değerine bağlı olarak özelliklerine göre iki gruba ayrılıyor. Birincisi seyreltik asitlerde kolayca çözünür, ikincisi ise yalnızca konsantre asitlerde çözünür. UVO5 çözülmesi en zor olanıdır; yalnızca konsantre sıcak sülfürik asitte çözünür. Birinci grubun bileşikleri termal olarak kararsızdır, VaO5 - UVOs5'in erime noktasına yakın sıcaklıklarda erir veya ayrışırlar, 750 C'de ayrışma ile erir ve parametreleri biraz değiştirilmiş UsO'lar içeren gözenekli bir preparat oluşur. İkinci grubun bileşikleri termal olarak daha kararlıdır. C'nin üzerinde uranyum oksit ve vanadyum dioksite ayrışır. C, orijinal bileşikteki vanadyumun değerine uygun olarak UVOS ve V2O5'e ayrışır.

Birincil aktif merkezlerin kendiliğinden ikincil / daha az aktif / monomoleküler bir mekanizma ile dönüşebileceğine, polimer zincirinin büyüme reaksiyonunda yer alabileceğine veya vanadyumun değerinin azalmasıyla devre dışı kalabileceğine inanılıyordu. Bu son reaksiyonun bimoleküler olduğu görülmektedir ve nihalkili kapsayabilir.

Vanadyum(Vanadyum), V, Mendeleev'in periyodik sisteminin V grubunun kimyasal elementi; atom numarası 23, atom kütlesi 50,942; metal gri-çelik rengi. Doğal vanadyum iki izotoptan oluşur: 51 V (%99,75) ve 50 V (%0,25); ikincisi zayıf derecede radyoaktiftir (yarılanma ömrü T ½ = 10 14 yıl). Vanadyum, 1801 yılında Meksikalı mineralog A. M. del Rio tarafından Meksika kahverengi kurşun cevherinde keşfedildi ve ısıtılmış tuzların güzel kırmızı rengi nedeniyle eritronyum (Yunanca eritrostan - kırmızı) olarak adlandırıldı. 1830'da İsveçli kimyager N. G. Sefström, Taberg'den (İsveç) demir cevherinde yeni bir element keşfetti ve ona Eski İskandinav güzellik tanrıçası Vanadis'in onuruna Vanadyum adını verdi. 1869'da İngiliz kimyager G. Roscoe, VCl2'yi hidrojenle indirgeyerek toz halinde metalik Vanadyum elde etti. Vanadyum, 20. yüzyılın başından beri endüstriyel ölçekte çıkarılmaktadır.

Vanadyumun yerkabuğundaki içeriği kütlece %1,5.10-2'dir; oldukça yaygın bir elementtir, ancak kayalar ve mineraller içinde dağılmıştır. Çok sayıda vanadyum mineralinden patronit, roskoelit, dekloysit, karnotit, vanadinit ve diğerleri endüstriyel öneme sahiptir. Vanadyumun önemli bir kaynağı titanomagnetit ve tortul (fosforlu) demir cevherlerinin yanı sıra oksitlenmiş bakır-kurşun-çinko cevherleridir. Vanadyum, uranyum hammaddelerinin, fosforitlerin, boksitlerin ve çeşitli organik yatakların (asfaltit, bitümlü şist) işlenmesi sırasında yan ürün olarak çıkarılır.

Vanadyumun fiziksel özellikleri. Vanadyum, periyodu a=3.0282Å olan, vücut merkezli kübik bir kafese sahiptir. Saf haliyle vanadyum dövülebilir ve basınçla kolayca işlenebilir. Yoğunluk 6,11 g/cm3; erime sıcaklığı 1900°С, kaynama sıcaklığı 3400°С; özgül ısı kapasitesi (20-100°C'de) 0,120 cal/g derece; doğrusal genleşmenin termal katsayısı (20-1000°C'de) 10,6·10 -6 derece -1; 20°C'de elektriksel direnç 24,8·10 -8 ohm·m (24,8·10 -6 ohm·cm); 4,5 K'nin altında Vanadyum süper iletken duruma geçer. Tavlamadan sonra yüksek saflıkta vanadyumun mekanik özellikleri: elastik modül 135,25 n/m2 (13520 kgf/mm2), gerilme mukavemeti 120 n/m2 (12 kgf/mm2), uzama %17, Brinell sertliği 700 mn /m2 (70 kgf/ mm2). Gaz safsızlıkları vanadyumun sünekliğini keskin bir şekilde azaltır ve sertliğini ve kırılganlığını arttırır.

Vanadyumun kimyasal özellikleri. Vanadyum normal sıcaklıklarda havadan, deniz suyundan ve alkali çözeltilerden etkilenmez; Hidroflorik asit hariç, oksitleyici olmayan asitlere karşı dayanıklıdır. Hidroklorik ve sülfürik asitlerdeki korozyon direnci açısından Vanadyum, titanyum ve paslanmaz çeliğe göre önemli ölçüde üstündür. Vanadyum 300°C'nin üzerindeki havada ısıtıldığında oksijeni emer ve kırılgan hale gelir. 600-700°C'de Vanadyum, düşük oksitlerin yanı sıra V205 oksiti oluşturmak üzere yoğun bir şekilde oksitlenir. Vanadyum bir nitrojen akışında 700°C'nin üzerine ısıtıldığında, su ve asitlerde stabil olan nitrür VN oluşur (kaynama noktası 2050°C). Vanadyum yüksek sıcaklıklarda karbonla reaksiyona girerek yüksek sertliğe sahip refrakter karbür VC'yi (en 2800°C) verir.

Vanadyum 2, 3, 4 ve 5 değerliklerine karşılık gelen bileşikler verir; Buna göre aşağıdaki oksitler bilinmektedir: VO ve V203 (doğası itibariyle bazik), VO2 (amfoterik) ve V205 (asidik). 2 ve 3 değerlikli vanadyumun bileşikleri kararsızdır ve güçlü indirgeyici maddelerdir. Daha yüksek değerliklere sahip bileşikler pratik öneme sahiptir. Vanadyumun farklı değerlikli bileşikler oluşturma eğilimi analitik kimyada kullanılır ve ayrıca V2O5'in katalitik özelliklerini de belirler. Vanadyum (V) oksit alkalilerde çözünerek vanadatlar oluşturur.

Vanadyumun Hazırlanması. Vanadyumun çıkarılması için aşağıdakiler kullanılır: cevher veya cevher konsantresinin asit ve alkali çözeltileriyle doğrudan liçi; hammaddenin kavrulması (çoğunlukla NaCl katkı maddeleri ile) ve ardından kavurma ürününün su veya seyreltik asitlerle süzülmesi. Hidratlanmış Vanadyum (V) oksit, çözeltilerden hidroliz yoluyla (pH = 1-3'te) izole edilir. Vanadyum içeren demir cevherleri yüksek fırında eritildiğinde vanadyum dökme demire dönüştürülür ve çeliğe işlendiğinde% 10-16 V2O5 içeren cüruf elde edilir. Vanadyum cürufları sofra tuzu ile kavrulur. Yanmış malzeme önce suyla, sonra da seyreltik sülfürik asitle süzülür. V 2 O 5 çözeltilerden izole edilir. İkincisi ferrovanadyumun (%35-70 vanadyumlu demir alaşımları) eritilmesi ve metalik vanadyum ve bileşiklerinin elde edilmesi için kullanılır. Dövülebilir metal Vanadyum, saf V205 veya V203'ün kalsiyum-termal indirgenmesiyle elde edilir; V205'in alüminyum ile indirgenmesi; V203'ün vakumlu karbon-termal indirgenmesi; VCl3'ün magnezyum-termal indirgenmesi; vanadyum iyodürün termal ayrışması. Vanadyum, tüketilebilir elektrotlu vakumlu ark fırınlarında ve elektron ışınlı fırınlarda eritilir.

Vanadyum uygulaması. Vanadyumun ana tüketicisi demir metalurjisidir (üretilen tüm metallerin %95'ine kadar). Vanadyum, yüksek hız çeliğinin, onun ikamelerinin, düşük alaşımlı takım çeliklerinin ve bazı yapı çeliklerinin bir parçasıdır. %0,15-0,25 Vanadyumun eklenmesiyle çeliğin mukavemeti, tokluğu, yorulma direnci ve aşınma direnci keskin bir şekilde artar. Çeliğe katılan vanadyum hem oksitleyici hem de karbür oluşturucu bir elementtir. Dağınık kalıntılar halinde dağıtılan vanadyum karbürleri, çelik ısıtıldığında tane büyümesini önler. Vanadyum çeliğe ana alaşım olan ferrovanadyum formunda eklenir. Vanadyum aynı zamanda dökme demirin alaşımlanmasında da kullanılır. Vanadyumun tüketicisi titanyum alaşımı endüstrisidir; bazı titanyum alaşımları %13'e kadar vanadyum içerir. Havacılık, roket ve diğer teknoloji alanlarında vanadyum katkı maddeleri içeren niyobyum, krom ve tantal bazlı alaşımlar kullanım alanı bulmuştur. Havacılık, roket ve nükleer teknolojide kullanılmak üzere Ti, Nb, W, Zr ve Al ilavesiyle Vanadyum bazlı çeşitli ısıya dayanıklı ve korozyona dayanıklı alaşım bileşimleri geliştirilmektedir. Vanadyumun Ga, Si ve Ti ile süperiletken alaşımları ve bileşikleri ilgi çekicidir.

Saf metalik Vanadyum nükleer enerjide (yakıt elemanlarının kabukları, borular) ve elektronik cihazların üretiminde kullanılır. Vanadyum bileşikleri kimya endüstrisinde katalizör olarak, tarım ve tıpta, tekstil, boya ve vernik, kauçuk, seramik, cam, fotoğraf ve film endüstrilerinde kullanılmaktadır.

Vanadyum bileşikleri zehirlidir. Vanadiz bileşiklerini içeren tozun solunmasıyla zehirlenme mümkündür. Solunum yollarının tahriş olmasına, akciğer kanamalarına, baş dönmesine, kalbin, böbreklerin işleyişinde bozukluklara vb. neden olurlar.

Vücuttaki vanadyum. Vanadyum bitki ve hayvan organizmalarının değişmez bir bileşenidir. Vanadyumun kaynağı magmatik kayalar ve şeyllerin (yaklaşık %0,013 Vanadyum içerir) yanı sıra kum taşları ve kireçtaşlarıdır (yaklaşık %0,002 Vanadyum). Topraklarda Vanadyum yaklaşık %0,01'dir (esas olarak humusta); tatlı ve deniz sularında 1·10 -7 -2·10 -%7. Kara ve su bitkilerinde vanadyum içeriği kara ve deniz hayvanlarına (%1,5·10-5 - 2·10 -4) göre çok daha yüksektir (%0,16-0,2). Vanadyum yoğunlaştırıcılar şunlardır: bryozoan Plumatella, yumuşakça Pleurobranchus plumula, deniz hıyarı Stichopus mobii, bazı ascidians, küflerden - siyah aspergillus, mantarlardan - mantardan (Amanita muscaria).

Vanadyum- gümüş-gri renkli bir madde (fotoğrafa bakınız), metal grubuna aittir. Kimyasal olarak inerttir ve sülfürik, nitrik ve hidroklorik asitlere karşı dayanıklıdır.

Elementin 1801'e kadar uzanan oldukça uzun bir keşif geçmişi var. Çeşitli kaynaklarda birçok bilim adamı tarafından keşfedilmiştir. Ancak, Eski İskandinav güzellik tanrıçası Vanadis'in onuruna ona şimdiki adını veren kişi, Berzelius adında bilgili bir İsveçli idi.

Doğada yerkabuğunda ve suda çok az miktarlarda ve bileşikler halinde bulunur.

Vanadyumun ana tüketicileri demir metalurjisi, titanyum endüstrisi, havacılık ve füze teknolojisidir. Element, saf haliyle nükleer enerjide ve kimyasal cihazların üretiminde, bileşikler halinde ise tarım, tıp, film ve fotoğraf endüstrilerinde, boya ve vernik, tekstil, kauçuk ve cam endüstrilerinde aktif olarak kullanılmaktadır.

Vanadyumun etkisi ve insan vücudundaki biyolojik rolü

Makroelementin etkisi insan vücudunun tüm organlarına uzanır: kemik dokusu, kalp, kaslar, böbrekler, akciğerler, tiroid bezi. Ve bu, vücuttaki elementin toplam içeriğinin yaklaşık 1 mcg olmasına rağmen, yani. gramın milyonda biri. Bilim adamları vanadyumun vücudumuz için gerekli olup olmadığını uzun süre tartıştılar ve ancak 20. yüzyılın ikinci yarısında biyokimyasal reaksiyonlardaki rolünün olumlu olduğu ve dolayısıyla sağlık için gerekli olduğu kabul edildi.

Elementin biyolojik rolü çok önemlidir ve vücudun işlevlerine katılımı oldukça çeşitlidir:

Dedikleri gibi küçük ama uzak bir unsur.

Günlük norm

Ortalama günlük makro besin gereksinimi 2 mcg'dir (diğer kaynaklara göre 10-25 mcg). Bu miktar tamamen gıda ile sağlanmaktadır. Bu miktarın yaklaşık% 1'i vücut tarafından emilir, geri kalanı böbrekler tarafından atılır.

Vanadyum eksikliği

Makrobesin eksikliği oldukça nadirdir ve diyabet ve aterosklerozdan kaynaklanabilir. Bu bir çeşit kısır döngü, çünkü... elementin eksikliği bu hastalıkların gelişmesine neden olabilir.

Vanadyum eksikliğinde ortak bir bulgu, kanın biyokimyasal bileşimi dikkate alındığında kolesterol düzeylerinin azalması ve trigliserit ve fosfolipid düzeylerinin artmasıdır. Bir elementin eksikliğinin en zor komplikasyonu şizofreninin ortaya çıkması olabilir, ancak bu tür vakalar izole edilmiştir.

Şu anda yalnızca hayvanlarda olası sonuçlara ilişkin veriler bulunmaktadır. Eksiklik kemiklerin durumunu, tiroid bezini ve hamileliğin seyrini etkiledi.

Aşırı vanadyum

Makro besin maddelerinin fazlalığı çoğunlukla cam, yakıt ve asfalt üretimi çalışanlarında bulunabilir. Meslek hastalıkları astım, egzama, deri, solunum organları ve görme iltihabıdır.

Bir elementin dozunu 0,25 mg dahilinde almak toksik kabul edilir ve 2-4 mg onu öldürücü yapar.İlk durumda, alerjik belirtilerle akut zehirlenme meydana gelebilir, kandaki lökosit ve hemoglobin seviyesi azalır. Kanser ve solunum yolu hastalıkları riski artar.

Risk altındaysanız daha fazla proteinli gıda yemeli ve aynı zamanda vücuttaki krom seviyesini de arttırmalısınız.

Zor çevre koşulları vücutta vanadyum birikmesine katkıda bulunur. Sonuçlar yüksek tansiyon ve sinir sisteminin bozulması şeklinde fark edilir.

Hangi kaynakları içeriyor?

Vanadyum içeren ürünler vücudun ana element kaynağıdır. İçeriği deniz ürünleri ve mantarlarda en yüksektir; tuhaf bir şekilde, mantarlar arasında lider mantardır. Ayrıca maydanoz, ıspanak, karabiber, karaciğer, et, bitkisel yağ, soya fasulyesi ve tahıllarda (özellikle kahverengi pirinç) de bol miktarda bulunur.

Bal, daha önce listelenenler arasında en uygun kaynak olarak kabul edilir. Ancak sebze ve meyvelerde pratik olarak yoktur. Ayrıca hayvansal yağlara, tereyağına, çikolataya, makarnaya ve süzme peynire çok fazla güvenmeyin.

Askorbik asit, demir ve alüminyum emilimi artırır.

Kullanım endikasyonları

Bir makro elementin reçetelenmesine yönelik endikasyonlar esas olarak homeopatik niteliktedir. Antiinflamatuar, antispazmodik ve anjiyoprotektif bir ilaç olarak reçete edilir.

Vanadyum ateroskleroz, yüksek kolesterol düzeyleri ve “cüruflanmış” damarlardan kaynaklanan metabolik bozukluklar için kullanılır.