20-кылымдын орто ченинде химия илиминде стратегиялык маанидеги металлдар деген термин пайда болгон. Бул физикалык-химиялык касиеттери аларды аскердик-өнөр жай комплексинин өндүрүшүндө колдонууга мүмкүндүк берген элементтердин тобун билдирген. Кеп хром, тантал, ниобий, молибден жана вольфрам сыяктуу металлдар жөнүндө болуп жатат. Ванадий, анын касиеттери биз ушул макалада карап чыгабыз, ошондой эле азыркы машина курууда, кара металлургияда, инструменталдык жана химиялык өндүрүштө колдонулган металлдардын арасында борбордук орундардын бирин ээлейт. Металл кычкылтек менен төрт оксидди түзүп, аларда 2, 3, 4 жана 5 валенттүүлүгүн көрсөтөт. 5 биз аны кененирээк изилдейбиз.
Ванадий менен таанышуу
Химия илиминде эбак калыптанып калганхимиялык элементтин мүнөздөмөсү анын Д. И. мезгилдик системасындагы абалынан башталышы керек деген эреже. Менделеев. Жөнөкөй зат катары ванадийдин химиялык формуласы V, сериялык номери 23, атомдук массасы 50, 9414. Ал төртүнчү мезгилде, бешинчи топто жайгашкан жана ниобий жана тантал менен бирге типтүү өкүлү болуп саналат. отко чыдамдуу металлдар. Таза заттын үлгүлөрү пластик жана күмүш-боз түскө ээ. Ванадий атому d-элемент, анын акыркы энергетикалык деңгээлинде эки s-электрону бар, бирок ошол эле төртүнчү деңгээлдеги d-кошумча деңгээлинде жайгашкан терс бөлүкчөлөр да валенттүү болот.
Металл кайдан табылган жана анын физикалык касиеттери кандай
Элементтин өзүн жаратылышта таза түрүндө табууга болбойт. Бирок ал полиметалл жана темир рудаларында милдеттүү компонент катары бар. Мурда биз жөнөкөй заттын пластикалуулугу жана ийилгичтиги жөнүндө сөз кылсак, эми ванадийдин маанилүү физикалык касиеттери 3400°С жана 1920°Сге барабар кайноо жана эрүү чекиттери экенин кошумчалайбыз. Титан сыяктуу эле, азот, суутек же кычкылтек сыяктуу аралашмалар менен булганганда физикалык жана химиялык параметрлерин кескин начарлатат. Атап айтканда, анын ийкемдүүлүгү жана механикалык бекемдиги азайып, ванадий морт болуп калат.
Атайын химиялык касиеттери
Метал пассивацияга жөндөмдүү, б.а. агрессивдүү химиялык чөйрөлөрдүн: кислоталардын, щелочтордун жана туздардын эритмелеринин таасирине туруштук берүү үчүн уникалдуу жөндөмгө ээ, анын бетинде коргоочу пленканы пайда кылат -ванадий оксиди. Элементтин кристалл торчосу куб түзүлүшкө ээ. Ошондой эле элементти камтыган болоттордун коррозияга туруктуулугу өтө жогору экендигин белгилей кетүү керек, бул аларды көпүрө таянычтары жана деңиздеги мунай бургулоочу станоктор үчүн жүк көтөрүүчү бекиткич катары колдонууга мүмкүндүк берет. Курамында ванадий бар болотторсуз заманбап инструменталдык өндүрүштү элестетүү мүмкүн эмес. Ниобий, хром жана титан менен бирге элемент ракета илиминде жана космос өнөр жайында колдонулган атайын эритмелерди эритүүдө колдонулат. Бирок концентрацияланган нитрат жана сульфат кислоталары, суутек фторидинин суудагы эритмеси, хлорид менен нитрат кислоталарынын аралашмасы акварегия деп аталган металл менен оңой өз ара аракеттенишет. Ванадий элементи жөнөкөй зат катары хлор, бром, күкүрт менен реакцияга кирип, тиешелүү туздар пайда болот. кычкылтек менен, ал химиялык касиеттери боюнча абдан айырмаланган бир нече оксиддерди берет. Аларды кененирээк карап көрүңүз.
Негизги жана амфотердик оксиддер
Металл эки оксидди түзөт, VO жана V2O3, алар типтүү негизги касиеттерди көрсөтөт. Лабораторияда монооксид V2O5 майда ванадий порошок калыбына келтирүү реакциясы аркылуу казылып алынат. Негизги оксиддер кислота эритмелери менен реакцияга кирип, тиешелүү туздарды пайда кылат. Ал эми буга чейин эле гидроксиддерди щелочтор менен алмашуу реакциясын жүргүзүү менен алардан алууга болот. Ванадий (III) оксиди карелианит минералынын составында кездешет жана лабораторияда V2O5 күкүрт менен ысытуудан, көмүр же суутек. Негизги оксиддердин экөө тең айкын төмөндөтүүчү касиетке ээ. VO2 оксиди – кислоталар жана щелочтор менен реакцияга кирген типтүү амфотердик кошулма. рН 7ден аз болгон эритмеде оң заряддуу ванадил иондору VO2+ табылып, эритмеге ачык көк түс берет жана щелочтуу чөйрөдө поливанад кислотасынын туздары пайда болот. Ванадий (IV) оксиди сууну өзүнө тартат, б.а. гигроскопиялык зат, реакцияларда өзүн калыбына келтирүүчү зат сыяктуу көрсөтөт.
Ванадий гемипеноксиди
Формуласы V2O5 болгон кошулма, эң маанилүү металл оксиди. Бул сууда эрүүчү кызгылт сары кристаллдык зат, ал щелочтор менен реакцияга кирип, ванадаттар - метаванаддык кислота HVO3 туздарын пайда кылат. Ал сульфат кислотасын өнөр жай өндүрүшүндө күкүрттүн диоксидин күкүрт ангидридине чейин кычкылдантууда катализатор катары кеңири колдонулат. Ванадий пентоксиди ромб сымал кристалл торчосуна жана кислоталык оксиддик касиеттери басымдуулук кылган амфотердүүлүктүн белгилерине ээ. Реакцияларда өзүн күчтүү кычкылдандыргыч катары алып жүрөт. Бул кошулма айнек технологиясында, медицинада жана органикалык синтезде колдонулат.
Ванадийди анын кошулмаларынан алуу ыкмалары
Металл темир рудасынын курамына кирет деп жогоруда айтканбыз. Домна өндүрүшүндө элемент көмүртек жана фосфор аралашмалары менен бирге чоюнга өтөт. Болотту эриткенде шлактын составында ванадий оксиди 5 чөктүрүлөт, мында анын мазмуну 16%ке жетиши мүмкүн. Ага кошууашкана тузун кошуп, аралашманы мештерде кууруп, андан ары сууда эритип турган продукт алынат. Алынган суулуу концентрат сульфат кислотасы менен иштетилет жана андан V2O5 бөлүнүп алынат. Таза ванадийди оксидден бөлүп алуу үчүн кальций термиялык ыкмасын – металлдык кальцийди колдонуу менен металлдарды калыбына келтирүүнү колдонсо болот. Ванадий пентоксиди менен реакцияда технологиялык чыгымдарды азайтуу үчүн көбүнчө кальцийдин ордуна алюминий колдонулат. Металлды үч валенттүү ванадий оксидин көмүр менен калыбына келтирүү аркылуу да алууга болот.
Биологиялык ролу
Ванадий тирүү организмдерде микроэлемент катары бар, ал деңиз эхинодермаларынын клетка аралык суюктугунун бир бөлүгү болуп саналат. Холотурийлерде жана деңиз кирпилеринде бул клеткаларга кычкылтекти ташуу жана көмүр кычкыл газын чыгаруу функциясын аткарган белоктор менен байланышкан. Элементтин курамы жылуу кандуу жаныбарлардын жана адамдардын организмдеринде анча деле чоң эмес, ал уйку безинин ферменттеринин курамында, нейроглия жана нефрондордо болот. Өсүмдүктөрдө микроэлемент фотосинтездин караңгы фазасында фермент катары катышып, хлоропласттарда жайгашкан хлорофилл пигментинин деңгээлине таасир этет. Ал ошондой эле жогорку козу карындардын ткандарында азотту бекитүүчү түйүн бактерияларында кездешет. Черноземанын курамында бор, жез, цинк жана марганец кошулмалары менен катар ванадий кычкылы кыртыштын асылдуулугуна таасирин тийгизет.
Биздин макалабызда ванадийдин жана анын оксиддеринин негизги касиеттерин изилдедик, ошондой эле анын бирикмелерининөнөр жай.
