ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Главная › Металлы

21.10.2020

Удивительный металл, который неизвестно зачем накапливают асцидии и мухоморы. Ванадия много в морской и минеральной воде. А источники горы Фудзиямы содержат рекордное (до 54 микрограмм на литр) количество металла. Отчего природа так распорядилась своим богатством, еще предстоит выяснить ученым.

История ⌛

Ванадий — металл, который открыли два раза.

Первый раз это было, когда минералог дель-Рио исследовал свинцовые руды из Мексики.

«Сводил» руду с разными веществами и получал соли и окислы неведомого металла. Ученого очаровали цвета соединений, потому он и назвал новый металл панхромием (многоцветный). Правда, потом он переименовал новый элемент в эритроний (красный). Этот цвет имеют один из окислов ванадия и некоторые его соли.

Дель-Рио сообщил ученому миру об открытии, и ревнивые химики ринулись перепроверять опыты. То же проделал и минералог. То ли он разочаровался в открытии, то ли что-то еще, но от открытия он отказался.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

«Второе пришествие» нового элемента состоялось через 30 лет. Химик Сефстрем исследует шведскую руду, и находит отвергнутый элемент. Сефстрему повезло — он работал с Берцелиусом, а его авторитет в мире химии не подвергался сомнению. Так что металл признали, а открыватели нового элемента дали ему название ванадий.

Имя дали в честь прекрасной скандинавской богини любви и войны Фрейи, или Ванадис.

Свойства ????

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Только характеристиками сильно отличается.

Химические свойства ванадия:

  1. При нагреве до 200-300 градусов образует с галогенами соединения (йодид, бромид, фторид).
  2. Нагрейте металл до 700 градусов, и он прореагирует с азотом; получится нитрид 2VN.
  3. В реакции с кислородом дает несколько разновалентных окислов. Известны модификации окисла ванадия V2O5, существующие при высоких давлениях.
  4. С водородом образует твердые растворы.

Рекомендуем:  РОДИЙ — царственная роза платиноидов

Известны следующие оксиды ванадия:

Систематическоенаименование
Хим. формула
Плотность, г/см³
Температура плавления, °C
Температура кипения, °C
Молярная масса, г/моль
Цвет
Оксид ванадия(II) VO 5,76 ~1830 3100 66,94 Чёрный
Оксид ванадия(III) V2O3 4,87 1967 3000 149,88 Чёрный
Оксид ванадия(IV) VO2 4,571 г/см³ 1542 2700 82,94 Тёмно-голубой
Оксид ванадия(V) V2O5 3,357 670 2030 181,88 Красно-жёлтый

Растворяется в смеси HF + HNO3.

Со щелочами не реагирует. С металлами образует сплавы.

Свойства атома
Название, символ, номер

Атомная масса
(молярная масса)

Электронная конфигурация

Радиус атома

Химические свойства
Ковалентный радиус

Радиус иона

Электроотрицательность

Электродный потенциал

Степени окисления

Энергия ионизации
(первый электрон)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

Температура плавления

Температура кипения

Уд. теплота плавления

Уд. теплота испарения

Молярная теплоёмкость

Молярный объём

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

Параметры решётки

Температура Дебая

Прочие характеристики
Теплопроводность

Номер CAS

Вана́дий / Vanadium (V), 23
50,9415(1)[1] а. е. м. (г/моль)
[Ar] 3d3 4s2
134 пм
122 пм
(+5e)59 (+3e)74 пм
1,63 (шкала Полинга)
5, 4, 3, 2, 0
 650,1 (6,74) кДж/моль (эВ)
6,11[2] г/см³
2160 К (1887 °C)
3650 К (3377 °C)
17,5 кДж/моль
460 кДж/моль
24,95[2] Дж/(K·моль)
8,35 см³/моль
кубическая
объёмноцентрированная
3,024 Å[2]
390 K
(300 K) 30,7 Вт/(м·К)
7440-62-2

Вот такой тяжелый характер у металла.

Добыча: из руды, асцидий и мухоморов ⛏️

Основными месторождениями владеют:

  • Китай;
  • ЮАР;
  • США;
  • Россия;
  • Армения.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Лидером в производстве ванадия является Китай, он и диктует цены на металл.

Некоторые мухоморы тоже очень богаты ванадием. Так что и в наших лесах можно открывать добычу ценного элемента.

Рекомендуем:  НИКЕЛЬ — «пасынок» в семье серебристых металлов

Наш пострел везде поспел ⚙️

Применение ванадия и его соединений ограничивается довольно высокой ценой. Но во многих случаях эти вещества просто необходимы.

Почти весь ванадий (по разным данным от 87% до 90%) использует черная и цветная металлургия.

По статистике ванадий лидер среди легирующих металлов. Используется для придания сплавам требуемых свойств.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторожденияРЭМ изображение кристаллов ванадия, полученных методом электролиза

  • Ванадиевая лигатура придает сплавам износоустойчивость, хорошо повышает вязкость и прочность сплавов.
  • Все свойства ценного металла еще не исследованы; металлурги и ученые находят все больше привлекательных характеристик металла Ванадис.
  • Оставшиеся проценты используют:
  • автомобильная промышленность;
  • электроника;
  • производители серной кислоты (в качестве катализатора вместо очень дорогой платины);
  • в литиевых аккумуляторах и батареях;
  • при крекинге нефти;
  • производство красок и керамики.

Соединения ванадия использует атомно-водородная энергетика.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторожденияБруски ванадия 99,95 % чистоты, полученные переплавкой в электронном пучке. Поверхность брусков протравлена для проявления структуры

Многоцветьем соединений ванадия пользуются в производстве тканей для их окраски.

Война требует порох, а для его производства нужна серная кислота.

Купить металл богини Ванадис ????

Металл продают в виде порошка и слитков. Желающие могут купить прокат ванадия: проволоку, прутки, листы, полосы, трубчатый профиль.

Ванадий — удовольствие не дешевое. Посмотрите цены и убедитесь.

Продукция Цена в рублях за килограмм
Лист От 20 000
Пруток От 30 000
Проволока От 45 000

Однако металл богини Ванадис того стоит.

Ванадий — дважды открытый Ссылка на основную публикацию ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Ванадий. Свойства ванадия. Применение ванадия

Описание и свойства ванадия

Ванадий первоначально был обнаружен мексиканцем А.М. Дель Рио в рудах бурого цвета, содержащих свинец, которые при нагревании давали красноватый цвет.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Но официальное признание элемент получил позднее, когда его обнаружил химик из Швеции Н.Г.Сефстрем при исследовании железной руды из местного месторождения и дал ему название Ванадий созвучное с именем Ванадис, которое носила древнегреческая богиня красоты.

По внешнему виду металл напоминает сталь своим серебристо-серым цветом. Но на этом сходство заканчивается. Строение ванадия: кубическая объемноцентрированная решетка с параметрами a=3,024A и z=2. Плотность составляет 6,11 г/ см3.

Плавится он при температуре 1920о С, а кипеть начинает при 3400оС. А вот нагревание на открытом воздухе до температуры выше 300оС снижает пластические свойства металла и делает его хрупким, повышая при этом твердость. Понять такое поведение помогает строение атома металла.

Ванадий элемент, имеющий атомный номер 23 и атомную массу 50,942, он относится к V группе четвертого периода системы Д. Менделеева. А это означает, что атом ванадия состоит из 23-х протонов, 23-х электронов и 28-ми нейтронов.  

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Несмотря на то что это элемент V группы, валентность ванадия не всегда равна 5. Она бывает 2, 3. 4 и 5 с положительным знаком. Разные значения валентности объясняются разными вариантами заполнения электронных оболочек, при которых они приходят в стабильное состояние.

Известно, что положительное значение валентности определяется числом отданных атомом химического элемента электронов, а отрицательное – числом электронов, присоединенных к внешнему энергетическому уровню для формирования его стабильности. Электронная формула ванадия — 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d3. 

Он может легко отдать два электрона с 4-го подуровня, при этом его степень окисления обусловлена 2-х валентным положительным проявлением. Но атом этого элемента способен отдавать еще 3 электрона с предшествующей внешнему подуровню орбиты и проявить максимальную степень окисления, равную +5.

Читайте также:  Кому полезно носить Янтарь - лечебные свойства смолы

Оксиды этого элемента с валентностью от 2-х до 5 различны по своему химическому проявлению. Оксиды VO и V2O3 имеют основной характер, VO2 – амфотерный и V2O5 – кислотный.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Чистый металл отличается своей пластичностью и поэтому хорошо обрабатывается ковкой, штамповкой, прессованием и прокаткой. Обработка сваркой и резкой должны проходить в инертной среде, т. к. при нагревании теряется пластичность.

При обработке металл практически не подвержен наклепу и может выдержать большие нагрузки при обжатии в холодном виде без промежуточного отжига. Он устойчив к коррозии и не изменяется под влиянием воды, в том числе и морской, а также слабых растворах некоторых кислот, солей и щелочей.

Месторождения и добыча ванадия

Ванадий химический элемент, достаточно распространенный в земных породах, но в чистом виде не встречается, присутствуя в минералах в рассеянном состоянии. Скопления его в породах присутствуют очень редко. Это редкий металл. Руда с содержанием 1% чистого вещества относится к категории богатой.

В промышленности не пренебрегают даже рудами с содержанием 0,1% дефицитного элемента. В малых концентрациях он встречается более чем в сорока минералах. Значимыми для промышленности можно назвать роскоэлит, называемый ванадиевой слюдкой, в котором содержится до 29% пятиокиси V2O5, карнотит (урановая слюдка), содержащий 20% V2O5, и ванадинит с содержанием 19% V2O5.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Крупные месторождения руд, содержащие металл, находятся в Америке, ЮАР, России, Финляндии и Австралии. Большое месторождение есть в горах Перу, где он представлен патронитом V2S5, содержащим серу. При его обжиге образуется концентрат, содержащий до 30% V2O5.

Найден минерал в Киргизии и Казахстане. Знаменитое Кызылординское месторождение является одним из крупнейших. В России его добывают в основном в Краснодарском крае (Керченское месторождение) и на Урале (Гусевогорское месторождение титаномагнетитов).

Технология извлечения металла зависит от требований к его чистоте и области использования. Основные методы, применяемые в технологии его получения – это йодидный, кальцетермический, алюминотермический, углетермический в вакууме, хлоридный.

В основе технологии йодидного метода лежит термическая диссоциация йодида ванадия. Распространенным является получение металла восстановлением V2O5 термическим методом с применением кальция или алюминия.

При этом происходит реакция по формуле: V2O5+5Ca = 2V+5CaC+1460 кДж с выделением тепла, которого достаточно для расплавления образовавшегося V, что позволяет ему стекать и собираться в твердом виде. Чистота металла, полученного таким способом, достигает 99,5%.

Современный способ извлечения V — это восстановление оксидов в условиях вакуума углеродом при температуре от 1250о С до 1700о С. Метод хлоридной добычи заключается в восстановлении VCl3 жидким магнием.

Применение ванадия

Одно из основных применений металл нашел в качестве легирующей добавки — феррованадия для улучшения качества сталей. Добавление ванадиевой лигатуры повышает прочностные параметры сталей, а также ее вязкость, износостойкость и другие характеристики.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

При этом добавка выполняет функцию как раскислителя, так и карбидообразующего компонента. Карбиды равномерно располагаются в сплаве, предотвращая структурный рост зерен стали при нагревании. Легированный ванадием чугун также способствует улучшению его качеств.

Применяется ванадий для улучшения сплавов на основе титана. Есть сплавы титана, в составе которых содержится до 13% этой легирующей добавки. Присутствует ванадий также в сплавах ниобия, тантала и хрома, используемых в авиационной промышленности, а также алюминиевых, титановых и других материалах авиации и ракетостроения.

Уникальность элемента позволяет использовать его в атомной отрасли при производстве канальных труб ТВЭЛов для атомных станций, т. к. он, как и цирконий, обладает свойством малого поперечного захвата тепловых нейтронов, что важно при протекании ядерных реакций. В атомно-водородной технологии используют хлорид ванадия для термохимического взаимодействия с водой.

Используют ванадий в химической и сельскохозяйственной отрасли, медицине, стекольном производстве, текстильной области, лакокрасочном производстве и изготовлении аккумуляторов. Широко распространены ручные инструменты и оснастка из сплава хром ванадий, отличающиеся своей прочностью.

Одно из последних направлений — это электроника. Особенно интересным и перспективным является материал на основе диоксидов титана и ванадия. Соединенные определенным образом, они создают систему, обладающую способностью значительно увеличивать память и скорость компьютеров и других электронных устройств.

Цена ванадия

В качестве готового сырья ванадий выпускают в виде слитков, прутков, кругов, а также оксидов. В ассортименте многих предприятий, занимающихся производством этого тугоплавкого металла, представлены сплавы различных марок. Цена во многом зависит от назначения, чистоты металла, способа производства, а также вида продукции.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Например, Екатеринбургское предприятие НПК «Специальная металлургия» реализует слитки по цене 7 тыс. за кг, лом — по цене от 440 до 500 тыс. за тонну, слитки марки ВНМ-1 по цене 500 тыс.за тонну. Цена может меняться также в зависимости от рыночных условий и спроса на продукцию.

Ванадий: свойства, способы добычи и применение

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторожденияВанадий: свойства, способы добычи и применение

Ванадий – твёрдый пластичный металл серебристо-белого цвета. Самый редко встречающийся из чёрных металлов в земной коре, получивший своё название в честь древней скандинавской богини за красивую окраску соединений.

Свойства физические:

  • Прочный, пластичный минерал кристаллической структуры.
  • Хорошо поддаётся сварке.
  • Тугоплавкий элемент, температура плавления порядка +19000C.
  • Температура кипения равняется +34000C.
  • Плотность составляет 6,11т/м3.
  • При нагревании свыше +3000C теряет пластичность, и приобретает хрупкость. То же самое происходит и при соединении ванадия с азотом, водородом и кислородом. Однако в подобных случаях повышается его твёрдость.

В химическом отношении ванадий достаточно стоек к коррозии и воздействию неконцентрированных кислот, а также щелочей. При вступлении в реакцию с кислородом образует целый набор оксидов.

Методы добычи

Главной проблемой при добыче ванадия является то, что сам металл пребывает в земной коре только в рассеянном состоянии и собственных минералов не образует.

Его присутствие ощущается в железных и титанованадиевых рудах, являющихся основными источниками промышленного получения минерала.

Наиболее важными минералами в таком случае выступают ванадинит, патронит, титановые минералы, встречающиеся в биолитах, бокситах, битумных сланцах и ооливитовых рудах.

Йодидный

В основе метода, используемого для термической диссоциации йодида, с целью получения ванадия высокой степени чистоты, лежит:

  • Первичное образование летучего соединения в одной из зон закрытой камеры при нагревании до +400-6000C. Именно при таких условиях происходит химическая реакция соединения, в результате которой появляется иодид ванадия в газообразной форме.
  • Вторичное разложение иодида с осаждением чистого металла на камерных поверхностях. Осуществляется данный процесс при температуре в +1300-17000C.

Кальциетермический

Процесс восстановления оксида ванадия в герметичной стальной бомбе, предварительно заключённой внутрь магнезитового тигля, носит название кальциетермического метода добычи. Так как в роли восстановителя выступает кальций. Реакция связана со значительным выделением тепла, вполне достаточного для плавки ванадия, чистота которого по окончании процесса достигает 99,5%.

Читайте также:  Как добывают жемчуг: секреты подводного мира

Тем не менее, способ не получил широкого распространения вследствие необходимости тщательной предварительной подготовки исходных материалов: кальция в виде металлической стружки и пятиокиси ванадия.

Алюмотермический

Алюмотермия, основы которой были заложены в середине XIX века выдающимся русским химиком Н. Н. Бекетовым, представляет собой способ восстановления оксидов металлов (в нашем случае ванадиевого ангидрида) металлическим алюминием. При этом температура проводимой реакции может достигать нескольких тысяч градусов по Цельсию.

Естественно, что столь жёсткие технологические условия приводят к целому ряду проблем, среди которых:

  • Необходимость особо тщательной подготовки, как самих исходных материалов, так и места проведения реакции (футеровка, розжиг, защита от взрывов).
  • Большой расход алюминия.
  • Нестабильность процесса при разной концентрации кислорода в сырье.
  • Пониженное количество продукции на выходе.

Вакуумный углетермический

Один из самых перспективных методов, суть которого заключается в предварительном восстановлении пятиокиси ванадия до трёхокиса в водородной среде при температуре +500-6000C.

После чего в специально созданном вакууме под воздействием углерода, содержащегося в газовой саже, подмешиваемой к перерабатываемому продукту, осуществляется реакция восстановления ванадия до спектрально чистых материалов.

Температурный режим реакции поддерживается на уровне +1250-17000C.

Преимуществом данной технологии является возможность непрерывного контроля, возможность организации удаления газов и низкая стоимость восстановительного компонента.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Хлоридный

Используемый в качестве сырья феррованадий подвергают хлорированию. Далее, полученный хлорид ванадия восстанавливают с помощью жидкого расплавленного в газообразном аргоне магния. В результате этого процесса получают губчатый металлический ванадий 99,5% чистоты.

Процесс более безопасен и эффективен в экономическом плане, чем кальцие- и алюмотермические технологии.

Повышение чистоты металла

Уровень современного потребления требует получения ванадия высокого уровня чистоты. Так как даже незначительное количество примесей в виде азота, водорода, кислорода и углерода существенным образом снижают его механические свойства. При этом они ещё и трудно удаляемые. Другие химические элементы не оказывают столь негативного влияния на качество металла.

Электронная бомбардировка

Один из способов повышения частоты ванадия заключается в вакуумной переплавке методом электронной бомбардировки. Нагрев в таком случае весьма эффективен и позволяет получать специальные сорта металла, востребованные даже в атомных реакторах.

Электрорафинирование

Применяется для дальнейшей очистки чернового ванадия от примесей.

Кальциетермический ванадий в виде кусков используемых в качестве анода и молибденовый стержень, являющийся катодом, помещают в расплав при температуре +6200C.

Двухступенчатый процесс, осуществляемый в инертной газовой среде под воздействием напряжения в 0,5 В, позволяет получить пластичный материал для ядерной энергетики.

Сфера применения

Водородная энергетика

Водород в качестве топлива начинает играть всё большую роль в современной энергетической отрасли. Существует много способов его получения.

Один из них – термохимическое разложение воды проводится при помощи катализатора, в качестве которого выступает хлорид ванадия.

Технология, основанная на использовании тепла ядерных реакторов, была в своё время разработана крупнейшей американской компанией «Дженерал Моторс».

Производство серной кислоты

Более ста лет назад ванадий смог заменить платину при производстве серной кислоты. Его присутствие значительно ускоряет медленно текущую реакцию между сернистым ангидридом и кислородом, да и в количественном отношении ванадия требуется значительно меньше, чем драгоценного металла.

Автомобильная промышленность

Благодаря своим уникальным свойствам ванадий находит широкое применение в автомобилестроении. Важность этого элемента в данной отрасли подчёркивал ещё Генри Форд – знаменитый американский предприниматель.

Дело в том, что даже десятые доли процента присутствия этого элемента в стали значительно увеличивают её прочность и упругость. А это, в свою очередь уменьшает вес готового автомобиля, увеличивает срок службы элементов его конструкции, сокращает расход топлива и позволяет сохранять долговечность покрышек и дорожного полотна.

Причиной такой экономии является использование ванадиевой стали для изготовления валов, осей, шестерён, рессор и моторов.

Металлургия

Львиную долю – свыше 90% производимого ванадия потребляет металлургия.

Использование этого металла в качестве легирующего материала позволяет получать быстрорежущие, высокопрочные, конструкционные, инструментальные, нержавеющие марки сталей.

Кроме того, с его помощью создаются титановые сплавы, обладающие повышенной прочностью. Не зря ванадий занимает лидирующие позиции среди элементов, используемых для легирования в чёрной и цветной металлургии.

Понятно, что столь ценные по своим качествам металлические сплавы находят широкое применение в машиностроении, производстве средств вооружения, на транспорте, в энергетике и космической отрасли.

Нефтедобыча

Помимо того, что ванадиевая сталь отлично зарекомендовала себя в качестве материала для строительства морских нефтяных платформ, сам металл очень часто присутствует в тяжёлых фракциях нефти. Кроме того, ванадий является катализатором ряда нефтеперерабатывающих процессов.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Месторождения в России и мире

Хотя ванадий встречается гораздо чаще цветных металлов, но непосредственно собственные месторождения этого химического элемента достаточно редки. Гораздо чаще он является сопутствующим элементом других минералов.

По своему происхождению залежи этого минерала, имеющие практическое значение подразделяются на месторождения выветривания, магматические, метаморфогенные, осадочные и россыпные.

На территории России:

  • Магматические залежи представлены:
  • Восточно-Уральскими месторождениями – Первоуральским, Качканарским, Гусевогорским.
  • Западно-Уральскими – Копанским, Кусинским, Маткальским и Медведевским.
  • Карело-Кольскими. Елеть Озером и Пудожгорским.
  • Кузнецко-Саянскими. Кедранским и Лысаковским.
  • Восточно-Забайкальскими. Кручининским.
  • Сибирскими трапповыми. Байкитиковым и Камышевским месторождениями.
  • Осадочные залежи с высоким уровнем содержания ванадия – это нефтяные сернистые месторождения Поволжья и Урала.

Крупнейшие зарубежные ванадиевые месторождения:

  • Магматические. Лак-Тио, Миллз, Пьюиджелон в Канаде; Тегавус в США; Родсенд и Сельвог в Норвегии; Таберг в Швеции; Бушвельд в ЮАР; Баррамби в Австралии.
  • Выветривания. Брокен-Хилл на территории Замбии. Абенаб, Берг-Аунас, Тсумеб в Намибии. Также месторождения подобного типа распространены в США, Мексике, Аргентине, Австралии.
  • Прибрежно-морские россыпи ванадия находятся на берегах Индии, Австралии и Новой Зеландии.
  • Характерным представителем осадочного асфальтитного месторождения с высоким содержанием патронита, является МинасРагра в Перу.
  • Метаморфенные залежи имеются в США, Норвегии и Финляндии (Отанмяки).

Мировые запасы

По данным 2012 года разведанные запасы ванадия в месторождениях составляли 14 млн. тонн. Из них:

  • 5,1 млн. тонн приходилось на Китай.
  • 5 млн. тонн – на Россию.
  • 3,5 млн. тонн на ЮАР.
  • 0,4 млн. тонн на другие страны мира.

Страны, добывающие ванадий

Мировое производство ванадия в 2018 году составило 73 тыс. тонн. Лидерами на рынке выпуска этого минерала к тому времени стали: Китай, Россия, ЮАР и Бразилия.

Ванадий (V, Vanadium)

Химический элемент с «божественным» названием Ванадий (от древнескандинавской Vanadis, дочери Ванов, которая была богиней любви и красота у скандинавских народов) был открыт дважды.

В самом начале XIX столетия новый металл открыл Андрес Мануэль Дель Рио, профессор минералогии из Мехико в свинцовых рудах мексиканских горных пород.

Читайте также:  ЧЕРНЫЙ НЕФРИТ: мистика и практика бяньши

Но для химиков из Европы это открытие показалось сомнительным.

В 1830 году Нильс Сефстрём (химик из Швеции) открыл ванадий в железной руде. За необыкновенную красоту соединений, образуемых новым металлом, его назвали Ванадий.

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Общая характеристика ванадия

Ванадий – химический элемент с атомным номером 23, занимает место в побочной подгруппе V группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Пластичный ковкий металл серебристо-стального цвета,

Нахождение ванадия в природе

Ванадий является рассеянным элементом, встречается в осадочных и магматических породах, сланцах и железных рудах. Месторождения ванадия имеются в Австралии, Перу, Турции, Англии, ЮАР и США (calorizator). На территории России ванадий добывают в Ферганской долине, на Урале, в Киргизии, центральном Казахстане, Красноярском крае и Оренбургской области.

В организме человека ванадий присутствует в жировой ткани, костях и подкожных иммунных клетках.

Физические и химические свойства ванадия

Внешний вид ванадия больше всего напоминает сталь, это пластичный металл с температурой плавления 1920˚С. Не подвержен действию воздуха, морской воды и щелочных растворов при нормальной температуре.

Суточная потребность в ванадии

Суточная потребность 6-63 мкг/сутки (ВОЗ, 2000). Всего 1% поступающего извне ванадия всасывается в организме, остальное выводится с мочой.

Продукты питания богатые ванадием

Дополнительный приём препаратов, содержащих ванадий, обычно не назначается, суточная потребность в микроэлементе покрывается за счёт продуктов питания. Ванадий содержат злаки (рожь и овёс, пшеница и ячмень), крупы (неочищенный рис и гречка), бобовые (горох, фасоль), а также некоторые овощи, фрукты и ягоды (салат, редис, свекла, морковь и картофель, груши, вишня и земляника).

ВАНАДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Полезные свойства ванадия и его влияние на организм

Ванадий играет заметную роль в регулировании липидного и углеводного обмена, принимает участие в активной выработке энергии. Медики отмечают, что уменьшение уровня холестерина связано с количеством поступающего в организм ванадия. Является стимулирующим фактором для движения кровяных клеток, которые поглощают болезнетворные микробы (фаоцитов).

Взаимодействие ванадия с другими

Токсичность ванадия снижается при его взаимодействии с хромом и белками. Обратный эффект дают соединения железа и алюминия, а также витамин С.

Признаки нехватки ванадия

Дефицит ванадия представлен единичными случаями ванадийдефицитной шизофрении, а также связан с патологией углеводного обмена.

Признаки избытка ванадия

Избыток ванадия значительно более распространен и связан с производством асфальта, стекла, топливной продукции (мазут, бензин, и т.д.). Обладает гипертензивным действием (ВОЗ, 1997).

Установлена связь генеза маниакально-депрессивных состояний и невротической реактивной депрессии с повышением уровня ванадия в крови.

Описана ванадиевая природа эндемичного рассеянного склероза — жирорастворимые комплексы ванадия техногенного происхождения кумулируются в миелиновых оболочках и в коре мозга, приводя к развитию рассеянного склероза.

Применение ванадия в жизни

Основным потребителем ванадия является металлургическая промышленность. Введение ванадия в состав сплавов нержавеющей, быстрорежущей и инструментальной стали увеличивается прочность и износоустойчивость стали.

Также ванадий применяется в атомно-водородной энергетике, в производстве серной кислоты, как химический источник тока.

Тугоплавкий металл ванадий

Калькулятор металлопроката С высоким эл. сопротивлением

Является одним из важнейших легирующих элементов, позволяющий получать качественные прочные материалы. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Ванадий (V) — химический элемент пятой группы периодической системы Д.И. Менделеева, атомный номер 23, атомная масса 50,94. Металл серебристого оттенка, внешне напоминающий сталь, относится к классу тугоплавких. Имеет плотность 6,11 г/см3, температуру плавления tпл. = 1887 °С, температуру кипения tкип. = 3377 °С. Обладает хорошей прочностью и пластичностью.

Описываемый химический элемент относится к редким тугоплавким металлам. Целиком находится в рассеянном состоянии и не образует собственных минералов. Основные источники получения ванадия — железные руды, содержащие V как примесь.

Впервые ванадий был открыт мексиканским ученым профессором минералогии Андресом Мануэлем Дель Рио и получил название “эритроний”. Однако, это открытие не было признано европейским научным миром. Повторно об обнаружении нового химического элемента было объявлено шведским химиком Нильсом Сефстремом, который нашел его в железной руде.

Свойство Значение
Атомный номер 23
Атомная масса, а.е.м 50,94
Радиус атома, пм 134
Плотность, г/см³ 6,11
Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль) 24,95
Теплопроводность, Вт/(м·K) 30,7
Температура плавления, °С 1887
Температура кипения, °С 3377
Теплота плавления, кДж/моль 17,5
Теплота испарения, кДж/моль 460
Молярный объем, см³/моль 8,35
Группа металлов Тугоплавкий металл
Свойство Значение
Ковалентный радиус, пм 122
Радиус иона, пм (+5e) 59 (+3e) 74
Электроотрицательность (по Полингу) 1,63
Электродный потенциал 0
Степени окисления 5, 4, 3, 2, 0

Применение в промышленном производстве находит как чистый металл, так и сплавы на его основе.

  • ВЭЛ-1, ВЭЛ-2, ВЭЛ-3, — чистый ванадий, содержащий до 99,84% V, полученный электролитическим способом; поставляется в виде порошка.
  • ВнМ-1, ВнМ-2 — чистый V в виде слитков, полученных электронно-дуговой плавкой; содержание V составляет до 99,34% и 99,04% соответственно.
  • ВнП-1, ВнП-2 — чистый ванадий в виде прутков круглого сечения.
  • ВнПр-1, ВнПр-2 — чистый V в виде проволоки.
  • ВнПл-1, ВнПл-2 — чистый V в виде полос.
  • ВВ-8 — сплав ванадий-вольфрам с 6-8% W.
    Достоинства:

  • имеет высокую температуру плавления;
  • имеет хорошие технологические и механические свойства — хорошая пластичность и свариваемость, прочность;
  • имеет меньшую стоимость по сравнению с другими металлами со схожими характеристиками.
    Недостатки:

  • относительно небольшой процент содержания в земной коре.

Ванадий и его соединения находят применение во множестве промышленных отраслей, однако наибольший их объем востребован для нужд металлургической и химической промышленности. Основная доля мирового потребления ванадия – примерно 87% – приходится на металлургическую промышленность (80% + 7% – черная и цветная металлургия соответственно). Рассматриваемый металл применяется в основном для легирования высококачественных конструкционных сталей с целью оптимизации их эксплуатационных характеристик. По данным статистики, в настоящее время V является мировым лидером среди легирующих элементов.

Ванадию присуща высокая химическая активность, определяющая возможность его применения в различных промышленных отраслях, включая химическую.

Для нужд химической промышленности используется множество соединений этого металла, прежде всего, соли ванадиевых кислот (ванадаты), оксиды и карбиды ванадия. Конкретными примерами использования V являются производство красителей и получение катализаторов.

Неоспоримо преимущество ванадия при производстве высококачественного инструмента, выполненного из различных хром-ванадиевых сталей.

Современное промышленное производство предлагает широкий спектр стандартных изделий, активно используемых в различных областях. Из круглого проката можно выделить ванадиевый пруток и проволоку. Плоский прокат представляет ванадиевый лист и полоса. К исходному сырью можно отнести слитки и порошок ванадия, которые занимают основополагающее место в цепочке производства изделий из данного металла.

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *