XX əsrin ortalarında kimya elmində strateji əhəmiyyət kəsb edən metallar termini meydana çıxdı. Bu, fiziki-kimyəvi xassələri onları hərbi sənaye kompleksinin istehsalında istifadə etməyə imkan verən bir qrup elementi nəzərdə tuturdu. Söhbət xrom, tantal, niobium, molibden və volfram kimi metallardan gedir. Bu məqalədə xassələrini nəzərdən keçirəcəyimiz vanadium da haqlı olaraq müasir maşınqayırmada, qara metallurgiyada, alət və kimya istehsalında istifadə olunan metallar arasında mərkəzi yerlərdən birini tutur. Metal oksigenlə dörd oksid əmələ gətirir və onların tərkibində 2, 3, 4 və 5 valentlik göstərir. 5 bunu daha ətraflı öyrənəcəyik.
Vanadiumla tanış olun
Kimya elmində çoxdan formalaşmış bir elm varkimyəvi elementin xarakteristikasının D. İ.-nin dövri sistemindəki mövqeyindən başlamalı olduğunu bildirən qayda. Mendeleyev. Sadə bir maddə kimi vanadiumun kimyəvi formulu V, seriya nömrəsi 23, atom kütləsi 50, 9414. Dördüncü dövrdə, beşinci qrupda yerləşir və niobium və tantal ilə birlikdə tipik bir nümayəndəsidir. odadavamlı metallar. Təmiz maddənin nümunələri plastikdir və gümüşü-boz rəngə malikdir. Vanadium atomu d-elementidir, onun son enerji səviyyəsində iki s-elektronu var, lakin eyni dördüncü səviyyənin d- alt səviyyəsində yerləşən mənfi hissəciklər də valentlik olacaq.
Metal harada tapılır və onun fiziki xassələri nələrdir
Elementin özü təbiətdə təmiz formada tapıla bilməz. Lakin polimetal və dəmir filizlərində məcburi komponent kimi mövcuddur. Əvvəllər sadə bir maddənin plastikliyi və elastikliyi haqqında danışdıq, indi əlavə edəcəyik ki, vanadiumun vacib fiziki xüsusiyyətləri müvafiq olaraq 3400 ° C və 1920 ° C-yə bərabər olan yüksək qaynama və ərimə nöqtələridir. Titan kimi, azot, hidrogen və ya oksigen kimi çirklərlə çirkləndikdə fiziki və kimyəvi parametrlərini kəskin şəkildə pisləşdirir. Xüsusilə, onun çevikliyi və mexaniki gücü azalır və vanadium kövrək olur.
Xüsusi kimyəvi xassələr
Metal passivləşdirmə qabiliyyətinə malikdir, yəni. aqressiv kimyəvi mühitlərin təsirinə tab gətirmək üçün unikal bir qabiliyyətə malikdir: turşuların, qələvilərin və duzların məhlulları, səthində qoruyucu bir film meydana gətirərək -vanadium oksidi. Elementin kristal qəfəsi kubik quruluşa malikdir. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, elementi olan poladların korroziyaya davamlılığı çox yüksəkdir ki, bu da onları körpü dayaqları və dənizdəki neft qazma qurğuları üçün daşıyıcı bərkidici kimi istifadə etməyə imkan verir. Müasir alət istehsalını vanadium tərkibli poladlar olmadan təsəvvür etmək mümkün deyil. Niobium, xrom və titanla birlikdə element raket elmində və kosmik sənayedə istifadə olunan xüsusi ərintiləri əritmək üçün istifadə olunur. Bununla belə, konsentratlaşdırılmış nitrat və sulfat turşuları, hidrogen floridin suda məhlulu və aqua regia adlanan xlorid və nitrat turşularının qarışığı metal ilə asanlıqla qarşılıqlı əlaqədə olur. Vanadium elementi sadə bir maddə kimi xlor, brom, kükürd ilə reaksiya verə bilər və müvafiq duzlar əmələ gəlir. Oksigenlə kimyəvi xassələri ilə çox fərqlənən bir neçə oksid verir. Onları daha ətraflı nəzərdən keçirin.
Əsas və amfoter oksidlər
Metal tipik əsas xassələri nümayiş etdirən iki oksid, VO və V2O3 əmələ gətirir. Laboratoriyada monooksid V2O5 incə vanadium tozu reduksiya reaksiyası ilə hasil edilir. Əsas oksidlər turşu məhlulları ilə reaksiyaya girərək müvafiq duzları əmələ gətirir. Onsuz da qələvilərlə mübadilə reaksiyası apararaq onlardan hidroksidlər əldə etmək olar. Vanadium (III) oksidi karelianit mineralının tərkib hissəsi kimi tapılır və laboratoriyada V2O5 kükürdlə qızdırılmaqla əldə edilir, kömür və ya hidrogen. Hər iki əsas oksid güclü şəkildə azaldıcı xüsusiyyətlərə malikdir. VO2 oksidi həm turşularla, həm də qələvilərlə reaksiya verən tipik amfoter birləşmədir. PH 7-dən az olan məhlulda məhlula açıq mavi rəng verən müsbət yüklü vanadil ionları VO2+ tapılır və qələvi mühitdə polivanadik turşu duzları əmələ gəlir. Vanadium (IV) oksidi suyu çəkir, yəni. hiqroskopik maddədir, reaksiyalarda azaldıcı kimi davranır.
Vanadium hemipentoksid
Düsulu V2O5 olan birləşmə, ən vacib metal oksididir. Bu suda həll olunan narıncı kristal maddədir və qələvilərlə reaksiyaya girərək vanadatlar - metavanadik turşu HVO3 duzlarını əmələ gətirir. Sulfat turşusunun sənaye istehsalında kükürd dioksidin kükürd anhidridinə oksidləşməsində katalizator kimi geniş istifadə olunur. Vanadium pentoksid rombvari kristal qəfəsə malikdir və turşu oksid xüsusiyyətlərinin üstünlük təşkil etdiyi amfoterlik əlamətlərinə malikdir. Reaksiyalarda özünü güclü oksidləşdirici agent kimi aparır. Bu birləşmə şüşə texnologiyasında, tibbdə və üzvi sintezdə istifadə olunur.
Vanadiumun birləşmələrindən çıxarılması üsulları
Əvvəldə qeyd etdik ki, metal dəmir filizinin tərkib hissəsidir. Yüksək soba istehsalında element karbon və fosforun çirkləri ilə birlikdə çuquna keçir. Polad əridildikdə, şlakın tərkibində vanadium oksidi 5 çökür, burada onun miqdarı 16% -ə çata bilər. Üstünə əlavəsüfrə duzu və qarışığı sobalarda qovuraraq, daha sonra suda həll olunan bir məhsul əldə edilir. Yaranan sulu konsentrat sulfat turşusu ilə müalicə olunur və V2O5 ondan təcrid olunur. Saf vanadiumu oksiddən təcrid etmək üçün kalsiumtermiya üsulundan - metal kalsiumdan istifadə edərək metalların reduksiyasından istifadə edə bilərsiniz. Vanadium pentoksid ilə reaksiyada texnoloji xərcləri az altmaq üçün tez-tez kalsium əvəzinə alüminium istifadə olunur. Metal üçvalentli vanadium oksidi kömürlə reduksiya etməklə də əldə edilə bilər.
Bioloji rol
Vanadium canlı orqanizmlərdə dəniz exinodermlərinin hüceyrələrarası mayesinin bir hissəsi olan mikroelement kimi mövcuddur. Holoturianlarda və dəniz kirpilərində oksigenin hüceyrələrə daşınması və karbon qazının çıxarılması funksiyasını yerinə yetirən zülallarla əlaqələndirilir. Elementin tərkibi pankreas fermentlərinin tərkibində olduğu isti qanlı heyvanların və insanların orqanizmlərində, neyrogliya və nefronlarda əhəmiyyətsizdir. Bitkilərdə mikroelement fotosintezin qaranlıq fazasında ferment kimi iştirak edir və xloroplastlarda yerləşən xlorofil piqmentinin səviyyəsinə təsir göstərir. Daha yüksək göbələklərin toxumalarında azot fiksatorları olan nodül bakteriyalarında da olur. Çernozemin bir hissəsi olaraq bor, mis, sink və manqan birləşmələri ilə birlikdə vanadium oksidi torpağın münbitliyinə təsir göstərir.
Məqaləmizdə vanadium və onun oksidlərinin əsas xassələrini tədqiq etdik, həmçinin birləşmələrinin istifadəsini nəzərdən keçirdik.sənaye.
