Վանադիում: քիմիական միացություն
Վանադիում (լատին․՝ Vanadium), քիմիական նշանը՝ V, պարբերական համակարգի 4-րդ պարբերության, 5-րդ խմբի տարր, կարգահամարը՝ 23, ատոմական զանգվածը՝ 50,9414։ Անցումային տարր է։ Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 3s2Зр63d34s2։ К և Լ թաղանթները լրացված են։
| |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Պարզ նյութի արտաքին տեսք | |||||
 արծաթա-սպիտակ գույնի պլաստիկ մետաղ,  | |||||
| Ատոմի հատկություններ | |||||
| Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ | Վանադիում /Vanadium (V), V, 23 | ||||
| Ատոմային զանգված (մոլային զանգված) | 50,9415(1) զ. ա. մ. (գ/մոլ) | ||||
| Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա | [Ar] 3d3 4s2 | ||||
| Ատոմի շառավիղ | 134 պմ | ||||
| Քիմիական հատկություններ | |||||
| Կովալենտ շառավիղ | 122 պմ | ||||
| Իոնի շառավիղ | (+5e)59 (+3e)74 պմ | ||||
| Էլեկտրաբացասականություն | 1,63 (Պոլինգի սանդղակ) | ||||
| Էլեկտրոդային պոտենցիալ | 0 | ||||
| Օքսիդացման աստիճաններ | 5, 4, 3, 2, 0 | ||||
| Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն) | 650,1 (6,74) կՋ/մոլ (էՎ) | ||||
| Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ | |||||
| Հալման ջերմաստիճան | 2160 К (1887 °C) | ||||
| Եռման ջերմաստիճան | 3650 К (3377 °C) | ||||
| Մոլյար ջերմունակություն | 24,95 Ջ/(Կ·մոլ) | ||||
| Մոլային ծավալ | 8,35 սմ³/մոլ | ||||
| Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց | |||||
| Բյուրեղացանցի կառուցվածք | խորանարդ | ||||
| Բյուրեղացանցի տվյալներ | 3,024 | ||||
| Դեբայի ջերմաստիճան | 390 Կ | ||||
| Այլ հատկություններ | |||||
| Ջերմահաղորդականություն | (300 Կ) 30,7 Վտ/(մ·Կ) | ||||
| CAS համար | CAS գրանցման համար? | ||||
| 23 | Վանադիում |
50,942 | |
| 3d34s2 | |
Բնական վանադիումը բաղկացած է 51V (99,75%) կայուն և 50V (0,25 %, T1/2=1014 տարի) թույլ ռադիոակտիվ իզոտոպներից։ Ստացվել են 46-54 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվ իզոոպները, որոնցից կարևոր են 48V (T½= = 16 օր, 49V (330 օր և 52V (3,6 ր)։
Պատմություն և անվանում
Վանադիումն հայտնաբերելն միացությունները տեղական կապարային գորշ հանքանյութից անջատել է մեքսիկացի հանքաբան Ա․ Դել Ռիոն (1801) և ըստ տաքացրած աղերի գույնի անվանել էրիթրոնիում (հունարեն՝ ερνδρός - կարմիր)։ Ավելի ուշ, վանադիումը նույնացնելով քրոմի հետ, Դել Ռիոն հրաժարվեց իր հայտնագործությունից։
Վանադիումը նորից հայտնաբերեց շվեդ քիմիկոս Ն․ Սեֆստրեմը (1830)՝ անջատելով այն Տաբերգայից (Շվեյցարիա) բերված երկաթահանքից և միացությունների գույների պատճառով անվանեց վանադիում, ի պատիվ սկանդինավյան գեղեցկության աստվածուհի Վանադիսի։ 1831 թվականին Ֆ․ Վյոլերն ապացուցեց էրիթրոնիումի և Վանադիումի նույնությունը։
Մետաղական վանադիում անջատել է անգլիացի քիմիկոս Հ․ Ռոսկոն՝ ջրածնով վերականգնելով վանադիումի (II) քլորիդը (1869)։ Վանադիումի արտադրությունը կազմակերպվել է 20-րդ դարի սկզբին (կապված ավտոմոբիլաշինության հետ)։
Բնության մեջ
.jpg)
Վանադիումը բնության մեջ տարածված տարր է, կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 1,5•10−2%-ը։ Ցրված է բազմաթիվ ապարներում և միներալներում, մեծ կուտակումներ չի առաջացնում։ Հայտնի են վանադիում պարունակող 65 միներալներ, որոնցից արդյունաբերական նշանակություն ունեն պատրոնիտը, ռոսկոելիտը, դեկլուազիտը՝ կարնոտիտը, վանադինիտը և այլն։
Վանադիումը կենդանի օրգանիզմների մշտական բաղադրիչն է (բույսերը պարունակում են 0,16-0,2 %, կենդանիների օրգանիզմները՝ 1․5• 10−5-2•10−4 % վանադիում)։ Վանադիումի աղբյուր են հրաբխային ապարները և թերթաքարերը (պարունակում են մոտ 0,013 % վանադիում), ավազային և կրաքարային ապարները (0,002 %), հողը (0,01 %), ջրերը (մինչև 2•10−7)։
Վանադիում են կուտակում որոշ մամռակենդանիներ, փափկամորթներ, ասցիդիաներ, բորբոսասնկեր, Amanita muscaria թունավոր սունկը և այլն։ Վանադիումի կենսաբանական դերը ուսումնասիրված է ասցիդիաներում։
Հանքավայրեր
Գտնվում է Պերուի, ԱՄՆ-ի, Ֆինլանդիայի, Ավստրալիայի, Հայաստանի, Ռուսաստանի հանքանյութերում։
Ստացում
Վանադիումի արտադրության կարևոր հումքերն են տիտանամագնետիտային և նստվածքային երկաթահանքերը և պղինձ-կապար-ցինկային օքսիդացված հանքանյութերը։ Վանադիումը լուծահանում են հանքանյութից կամ խտանյութից թթուների կամ ալկալիների լուծույթով։ Երբեմն հանքանյութը ենթարկում են նախնական օքսիդացնող բովման։
Դոմնային վառարաններում վանադիումը անցնում է չուգունի, իսկ պողպատ ստանալիս՝ խարամի մեջ։ Վանադիումային խարամները բովում են NaCl-ի հետ, ապա լուծա հանում ջրով կամ նոսր ծծմբական թթվով։ Լուծույթներից նստեցնում են V2Օ5-ը (հիդրոլիզ)։ Այն օգտագործում են ֆեռավանադիում (35-70 % վանադիում պարունակող երկաթի համաձուլվածք), մետաղական վանադիում և վանադիումի միացություններ ստանալու համար։
Օքսիդը վերականգնում են մետաղական կալցիումով, ալյումինով կամ ածխածնով։ Մաքուր վանադիում ստանում են յոդիդի ջերմային դիսոցմամբ։ Վանադիումը հալում են էլեկտրոնաճառագայթային կամ աղեղային վառարաններում։ Արտադրվող վանադիումի մինչև 95 %-ն օգտագործվում է սև մետալուրգիայում (արագահատ և կառուցվածքային պողպատներ)։
Ֆիզիկական հատկություններ
Վանադիում սպիտակ, մոխրագույն, պողպատափայլ մետաղ է, խտությունը՝ 6110 կգ/մ3, հալման ջերմաստիճանը՝ 1920 °C, եռմանը՝ մոտ 3400 °C։ Մաքուր վանադիում պլաստիկ է, տեսակարար էլեկտրահաղորդականությունը՝ 4,03•104 օհմ−1 սմ−1։ 4,5 K-ից ցածր ջերմաստիճաններում գերհաղորդիչ է։ d-տարր է։ Բյուրեղացանցի կառուցվածքը խորանարդ է, a=3,024 Å, z=2 տվյալներով։ Միացություններում ունի +2-ից +5 օքսիդացման աստիճաններ, առավել կայուն է քառարժեք և հնգարժեք վանադիումը։
Վանադիումի միացությունները թունավոր են՝ գրգռում են շնչուղիները, առաջացնում են արյունահոսություն թոքերում, գլխապտույտ, խաթարում են սրտի, երիկամների և այլ օրգանների աշխատանքը։
Քիմիական հատկություններ
Սովորական պայմաններում քիմիապես կայուն է օդում, ծովի ջրում, աղերի, ալկալիների և նոսր թթուների (HCl, HNO3, H2SO4) լուծույթներում։ Լուծվում է ֆտորաջրածնական և օքսիդացնող թթուներում։ Օդում տաքացնելիս (300 °C) կլանում է թթվածին և դառնում փխրուն, 600-700 °C-ում արագ օքսիդանում է՝ առաջացնելով V2O5 (մասամբ նաև այլ օքսիդներ)։
| Անվանում | Բանաձև | Խտություն | Հալման ջերմաստիճան | Եռման ջերմաստիճան | Գույն |
|---|---|---|---|---|---|
| Վանադիումի օքսիդ(II) | VO | 5,76 գ/սմ³ | ~1830 °C | 3100 °C | Սև |
| Վանադիումի օքսիդ(III) | V2O3 | 4,87 գ/սմ³ | 1967 °C | 3000 °C | Սև |
| Վանադիումի օքսիդ(IV) | VO2 | 4,65 գ/սմ³ | 1542 °C | 2700 °C | Մուգ կապույտ |
| Վանադիումի օքսիդ(V) | V2O5 | 3,357 գ/սմ³ | 670 °C | 2030 °C | Կարմրա-դեղին |
Տաքացնելիս միանում է նաև հալոգենների և հալկոգենների հետ։ Ազոտի և ածխածնի հետ առաջացնում է դժվարահալ և շատ կարծր միացություններ՝ նիտրիդ (VN) և կարբիդ (VC)։ Վանադիումի օքսիդը՝ V2O5, կարմիր, դեղնավուն, թունավոր բյուրեղական նյութ է։ Օքսիդիչ է։ Վատ է լուծվում ջրում (0,07 գ 100 գ ջրում), լավ՝ ալկալիներում։
Վանադիումական թթուների՝ xV2O5•yH20 աղերը՝ վանադատները գունավոր նյութեր են։ Վանադիումի (IV) օքսիդը՝ VO2, ամֆոտեր է, թթուներում առաջացնում է օքսիկատիոն վանադիլ՝ VO2+։ Մյուս օքսիդները՝ VO և V3O3, հիմնային են և անկայուն։
Կիրառություն
Արտադրվող վանադիումի մինչև 95 %-ն օգտագործվում է սև մետալուրգիայում (արագահատ և կառուցվածքային պողպատներ)։ Վանադիումը պողպատին հաղորդում է կայունություն, մածուցիկություն և մաշակայունություն։
Վանադիումն օգտագործվում է նաև տիտանային համաձուլվածքների, ինքնաթիռաշինության և հրթիռաշինության մեջ։ Մաքուր վանադիումն օգտագործվում է ատոմային էներգետիկայում և էլեկտրոնային սարքաշինության մեջ, վանադիումի միացությունները՝ գյուղատնտեսության, բժշկության, նաև մանածագործական, խեցեգործական, ապակու և կինոֆոտոարդյունաբերության մեջ։
Իզոտոպներ
Բնական վանադիումը բաղկացած է 51V (99,75%) կայուն և 50V (0,25 %, T1/2=1014 տարի) թույլ ռադիոակտիվ իզոտոպներից։ Ստացվել են 46-54 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվ իզոոպները, որոնցից կարևոր են 48V (T½= = 16 օր, 49V (330 օր և 52V (3,6 ր)։
Տես նաև
Ծանոթագրություններ
Գրականություն
- Slebodnick, Carla; և այլք: (1999). «Modeling the Biological Chemistry of Vanadium: Structural and Reactivity Studies Elucidating Biological Function». In Hill, Hugh A.O.; և այլք: (eds.). Metal sites in proteins and models: phosphatases, Lewis acids, and vanadium. Springer. ISBN 978-3-540-65553-4. ;
- Günter Bauer et. al.: Vanadium and Vanadium Compounds. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2000, .
- Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.
Արտաքին հղումներ
- Վանադիոմը Webelements-ում
- Վանադիումը քիմիկան տարրերի հայտնի գրադարանում
- Vanadium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- National Instrument Vanadium Technical Report(չաշխատող հղում) Vanadium recovery methods
- ATSDR – ToxFAQs: Vanadium
Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից։  |
This article uses material from the Wikipedia Հայերեն article Վանադիում, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). Բովանդակությունը թողարկված է CC BY-SA 4.0 թույլատրագրով, եթե այլ բան նշված չէ։ Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Հայերեն (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.