Ванадий

Ванадий представляет из себя синтетический элемент, отмечаемый знаком «V». Ядерная масса ванадия 50,9415 а. е. м., ядерный номер – 23. Это жесткий стальной, вязкий и легкоплавкий сплав, редкий в природе. Входит в состав не менее чем 60 минералов и может находиться в старом бензине.

характеристики ванадия

Неоцененное изобретение

Сплав ванадий в первый раз был замечен мексиканским минерологом испанского возникновения Андресом Мануэлем Дель Рио в 1801 году. Специалист извлек свежий элемент из примера полученной в Мексике «бурой» полновесной руды. Как выяснилось, соли сплава владеют огромным многообразием цветов, потому Дель Рио изначально представил его «panchromium» (от греческого «παγχρ?μιο» — «многоцветный»).

Позднее минеролог переназвал элемент в erythronium (от греческого «ερυθρ?ς» — «ярко-красный»), поскольку огромная часть солей покупала алой тон при согревании. Вроде бы, неописуемая фортуна порадовалась неизвестному в Европе научному работнику. Изобретение нового синтетического элемента ванадия обещало если не популярность, то, по меньшей мере, признание коллег. Но из-за неимения веского престижа в академическом мире завоевание мексиканца пробойкотировали.

В 1805 году французский химик Ипполит В. Колле-Декотильс представил, что свежий элемент, исследованный Дель Рио, был лишь эталоном хромата свинца с примесями. В итоге мексиканский специалист, чтобы полностью не потерять лицо перед научной работницей братией, утвердил заявление Колле-Декотиля и отказался от собственного открытия. Тем не менее, его завоевание не исчезло в небытие. Сегодня Андрес Мануэль Дель Рио объявлен как пионер необычного сплава.

Вторичное изобретение

В 1831 году швед Нильс Габриэль Сефстрем снова нашел синтетический элемент ванадий в оксиде, приобретенному им при функционировании с стальной рудой. В роли его обозначения эксперт избрал букву «V», которая еще не была предписана ни одному объекту. Сефстрем представил свежий сплав из-за его прекрасной и насыщенной расцветки в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис.

Весть подняла высокий энтузиазм в академическом обществе. вспомнили о работах мексиканского минеролога. В том же 1831 году Фридрих Велер перепроверил и доказал прошлое изобретение Дель Рио. А геолог Джордж Уильям Фезерстонхауп даже рекомендовал представить сплав «рионием» в честь первооткрывателя, однако инициатива поддержана не была.

сплав ванадий

Незаметный

Выделение сплава ванадия в чистом виде выяснилось трудным. До данного специалисты работали только с его солями. Поэтому настоящие характеристики ванадия лупили не известны. В 1831 году Берцелиус рассказал о получении металлизированного вещества, однако Генри Энфилд Роско обосновал, что Берцелиус практически сделал нитрид ванадия (VN). В итоге Роско сделал сплав в 1867 году методом восстановления хлорида ванадия (VCl2) под действием водорода. С 1927 года аккуратный ванадий приобретают методом восстановления пентаоксида ванадия при участии кальция. Если хотите приобрести что-либо из ванадия-сделать это можно тут, на сайте www.auremo.org.

1-ое стоковое индустриальное применение элемента относится к 1905 году. Сплав прибавляли в стальной сплав для производства автошасси спорткаров, а позднее – в Форд Модель T. Характеристики ванадия дают возможность уменьшить вес системы, синхронно повышая стабильность на натяжение. К слову, германский химик Мартин Хенце нашел ванадий в клетках крови (либо целомических клетках) океанских жителей – акцидий – в 1911 году.

ванадий синтетические характеристики

Физические характеристики

Ванадий представляет из себя вязкий серо-синий сплав средней твердости с железным ярким светом и насыщенностью 6,11 г/сантиметров³. Определенные источники представляют источник как нежный, имея ввиду его хорошую изящество. Кристальная конструкция элемента труднее многих металлов и сталей.

Ванадий владеет отличной стойкостью к ржавчине, щелочам, серной и соляной кислотам. Он окисляется на воздухе при температуре около 660°С (933К, 1220°F), впрочем пассивирование оксида происходит даже при комнатной температуре. Плавится этот источник при достижении температуры 1920°С, а при 3400°С — закипает.

Диоксид

Наиболее коммерчески значительным объединением считается пятиокись ванадия. Это коричнево-желтое жесткое вещество, впрочем при свежевыпакованном осаждении из земного раствора его оттенок считается оранжевым.

диоксид ванадия

Диоксид применяется в роли катализатора для принятия серной кислоты. Это объединение окисляет диоксид серенькой (SO2) в триоксид (SO3). В данной окислительно-восстановительной реакции сера окисляется от +4 до +6, а ванадий понижается с +5 до +4. Формула ванадия смотрится так:

V2O5 + SO2 → 2VO2 + SO3

Катализатор регенерируется окислением воздуха:

2VO2 + O2 → V2O5

Подобные процессы окисления применяются в изготовлении малеинового ангидрида, фталевого ангидрида и нескольких прочих масштабных естественных объединений.

Данный диоксид также используют при получении феррованадия. Его греют с железом и ферросилицием с прибавлением извести. При применении алюминия приобретают железо-ванадиевый сплав совместно с оксидом алюминия в роли стороннего продукта. Из-за большого коэффициента термического противодействия диоксид ванадия (V) находит применение в роли материала-детектора в болометрах и микроболометрических массивах в тепловизионных устройствах.

Характеристики

Необычный сплав имеет следующие характеристики:

  • Кристальная конструкция: кубическая объемно-центрированная.
  • Звукопроводимость: 4560 м/с (при 20°C).
  • Валентность ванадия: V (намного реже IV, III, II).
  • Термическое усиление: 8,4 мкм/(м·К) (при 25°С).
  • Теплопроводность: 30,7 Вт/(м·К).
  • Электрическое противодействие: 197 nΩ·м (при 20°C).
  • Гипноз: парамагнитный.
  • Магнитная впечатлительность: +255·10-6 сантиметров3/тля (298K).
  • Модуль упругости: 128 ГПа.
  • Модуль сдвига: 47 ГПа.
  • Масштабный модуль упругости: 160 ГПа.
  • Показатель Пуассона: 0,37.
  • Верность по шкале Мооса: 6,7.
  • Верность по Виккерсу: 628-640 МПа.
  • Верность по Бринеллю: 600-742 Мпа.
  • Группа элемента: переходный сплав.
  • Электронная форма: 3d32.
  • Ласка плавления: 21,5 кДж/тля.
  • Ласка испарения: 444 кДж/тля.
  • Мольная теплоемкость: 24,89 Дж/(тля·К).

Ванадий в таблице Менделеева располагается в 5-й команде (подгруппа ванадия), 4-м времени, d-блоке.

Распределение

Ванадий в рамках Вселенной составляет приблизительно 0,0001% от совместного размера вещества. Он распространен также довольно часто, как медь и металл. Бросал замечен в спектральном свечении Солнца и прочих звезд.

Элемент считается 20-м по распространенности в земной коре. Сплав ванадий в кристальной фигуре довольно исключителен, однако объединения данного источника встречаются в 65 разных минералах. Экономически важными из них считаются минерал (VS4), ванадинит (Pb5(VO4)3Cl) и карнотит (K2(UO2)2(VO4)2·3H2O).

Ионы ванадила в обилии популярны в океанской воде и имеют среднюю концентрацию 30 нМа. Определенные источники минеральной воды также имеют данные ионы в больших концентрациях. К примеру, источники около горы Фудзи имеют до 54 мкг/л.

ванадий синтетический элемент

Добыча

Огромную часть данного необычного сплава приобретают из ванадиевого магнетита, найденного в ультраосновных магматических габбровых породах. Сырье достается преимущественно в Северной Африке, северо-западном КНР и на западе РФ. В 2013 году эти страны сделали не менее 97 % всего ванадия (79 000 тонн в взвешенном выражении).

Сплав также находится в бокситах и месторождениях сырой нефти, угля, топких сланцев и битуминозных песков. В сырой нефти было сообщено о концентрациях до 1200 промилле. Из-за окислительных качеств ванадия (определенных его оксидов) после сжигания подобных нефтепродуктов часть элемента могут пробудить ржавчину в силовых агрегатах и котлах.

По анализам, 110 000 тонн вещества каждый год угождает в окружающую среду методом сжигания старого бензина. Сегодня создаются технологии по извлечению дорогого вещества из углеводородов.

Изготовление

Преимущественно ванадий применяется в роли добавок к металлическим сплавам, именуемым ферросплавами. Сплав приобретают прямо методом восстановления консистенции из оксида ванадия с валентностью (V), оксидов железа и чистого железа в электрической печи.

Сплав приобретают с применением многостадийного процесса, который стартует с обжига размельченной ванадий-магнетитовой руды с прибавлением хлорида натрия (NaCl) либо карбоната натрия (Na2CO3) при температуре около 850°С с получением метаванадата натрия (NaVO3). Земной настой данного вещества подкисляют, получая поливанадатную соль, которая реконструируется кальциевым сплавом. В роли замены мелкосерийному изготовлению пятиокись ванадия реконструируется водородом либо магнием.

Также применяются другие способы, во всех из которых ванадий выполняется как сторонний продукт прочих действий. Его чистка доступна йодидным способом, спроектированным Антоном Юрием ван Аркелем и Яном Хендриком де Лесом в 1925 году. Он предполагает формирование иодида ванадия (III) и его следующее деление с получением чистого сплава:

2 V + 3I2 ? 2 VI3

Довольно диковинный способ принятия данного элемента разработали жители страны восходящего солнца. Они разжижают на подводных плантациях асцидии (вид хордовые), которые едят ванадий из океанской жидкости. Потом их создают и сжигают. Из сложившегося пепла извлекают дорогой бросал. К слову, его концентрация в такой ситуации намного выше, чем на наиболее состоятельных месторождениях.

сплавы ванадия

Сплавы

Что собой представляют сплавы ванадия? Примерно 85 % выпускаемого необычного сплава применяют для принятия феррованадия либо в роли присадки к стали. В самом начале XX столетия было найдено, что даже незначительное число ванадия существенно повышает стабильность стали. Этот элемент формирует постоянные нитриды и карбиды, что может привести к усовершенствованию данных сталей и сплавов.

С всего этого времени замечено применение ванадия в осях, рамах, коленчатых валах, шестернях и прочих значительных компонентах колесного автотранспорта. Есть 2 компании сплавов:

  • Высокоуглеродистые с содержанием от 0,15 % до 0,25 % ванадия.
  • Быстрорежущие приборные стали (HSS) с содержанием от 1% до 5% этого элемента.

Для сталей марки HSS вполне может быть достигнута верность выше HRC 60. Они применяются в хирургических приборах. В порошковой металлургии сплавы могут иметь до 18 % ванадия. Повышенное содержание карбидов в этих сплавах существенно улучшает износоустойчивость. Из них производят приборы и ножики.

Благодаря собственным свойствам, ванадий выравнивает бета-форму титана, улучшает его стабильность и температурную надежность. Комбинированный с алюминием в титановых сплавах, он применяется в быстрых силовых агрегатах , скоростных летательных аппаратах и зубных имплантатах. Наиболее часто встречаемым сплавом для цельнотянутых труб считается титан 3/2,5, имеющий 2,5 % ванадия. Данные элементы обширно популярны в аэрокосмической, оборонной и велосипедной индустрии. Иным часто встречаемым сплавом, производимым преимущественно в листах, считается титан 6AL-4V, где 6 % алюминия и 4% ванадия.

Несколько ванадиевых сплавов показывают сверхпроводящие характеристики. Первый фазисный проводник А15 представлял собой объединение ванадия V3Si, которое было обретено в 1952 году. Ванадиево-галлиевая картина применяется в сверхпроводящих магнитах. Конструкция сверхпроводящей фазы A15 V3Ga подобна конструкции не менее известных сверхпроводников: станнида триниобия (Nb3Sn) и ниобий-титана (Nb3Ti).

Не так давно специалисты узнали, что в Средние столетия в определенные эталоны персидской и бязевой стали прибавляли незначительное число ванадия (от 40 до 270 элементов на млн). Это развивало характеристики клинков. Но непонятно, где и как доставали необычный сплав. Вероятно, он заходил в состав определенных руд.

ванадий применение

Применение

Кроме металлургии, ванадий применяется и для прочих задач. Разделение термического нейтронного захвата и длинный момент полураспада изотопов, возникающих при захвате нейтронов, делают этот сплав оптимальным элементом для применения внутри ядерного реактора.

Наиболее известный диоксид ванадия — пентаоксид V2O5 — применяется в роли катализатора при изготовлении серной кислоты и в роли окислителя в изготовлении малеинового ангидрида. Пеноксид ванадия применяется при производстве керамических изделий.

Сплав считается значительным компонентом комбинированных металлоксидных катализаторов, применяемых при окислении пропана и пропилена в акролеин, акриловую кислоту либо аммоксидирование пропилена до акрилонитрила. Другой диоксид ванадия – двуокись VO2 – применяется при изготовлении пустых покрытий, которые блокируют инфракрасное распространение при некоторой температуре.

Ванадиевая редокс-батарея представляет из себя электрический элемент, состоящий из земных ионов ванадия в разных состояниях окисления. Батареи такого вида были в первый раз предложены в 1930 гг., а платное применение стартовало с 1980-х. Ванадат применяют для обороны стали от ржавчины.

Ванадий имеет значительное значение для состояния здоровья человека. Он помогает выверять углеродистый и липидный размен, принимает участие в выработке энергии. В день рекомендуется употреблять 6-63 мкг (данные ВОЗ) вещества, поступающего с пищевыми продуктами. Его достаточно в крупах, бобковых, овощах, зелени, плодах.

Оставить комментарий

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