Վանադիում

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
23 ՏիտանՎանադիումՔրոմ
Ջրածին Հելիում Լիթիում Բերիլիում Բորр Ածխածին Ազոտ Թթվածին Ֆտոր Նեոն Նատրիում Մագնեզիում Ալյումին Սիլիցիում Ֆոսֆոր Ծծումբ Քլոր Արգոն Կալիում Կալցիում Սկանդիում Տիտան Վանադիում Քրոմ Մանգան Երկաթ Կոբալտ Նիկել Պղինձ Ցինկ Գալիում Գերմանիում Արսեն Սելեն Բրոմ Կրիպտոն Ռուբիդիում Ստրոնցիում Իտրիում Ցիրկոնիում Նիոբիում Մոլիբդեն Տեխնեցիում Ռութենիում Ռոդիում Պալադիում Արծաթ Կադմիում Ինդիում Անագ Ծարիր Թելուր Յոդ Քսենոն Ցեզիում Բարիում Լանթան Ցերիում Պրազեոդիում Նեոդիում Պրոմեթիում Սամարիում Եվրոպիում Գադոլինիում Տերբիում Դիսպրոզիում Հոլմիում Էրբիում Թուլիում Իտերբիում Լյուտեցիում Հաֆնիում Տանտալ Վոլֆրամ Ռենիում Օսմիում Իրիդիում Պլատին Ոսի Սնդիկ Թալիում Կապար Բիսմունտ Պոլոնիում Աստատ Ռադոն Ֆրանցիում Ռադիում Ակտինիում Թորիում Պրոտակտիում Ուրան Նեպտունիում Պլուտոնիում Ամերիցիում Կյուրիում Բերկլիում Կալիֆորնիում Էյնշտեյնիում Ֆերմիում Մենդելեևիում Նոբելիում Լոուրենցիում Ռեզերֆորդիում Դուբնիում Սիբորգիում Բորիում Հասիում Մեյտներիում Դարմշտադտիում Ռենտգենիում Կոպերնիցիում Ունունտրիում Ֆլերովիում Ունունպենտիում Լիվերմորիում Ունունսեպտիում ՈւնունօկտիումՔիմիական տարրերի պարբերական համակարգ
23V
Cubic-body-centered.svg
Electron shell 023 Vanadium.svg
Պարզ նյութի արտաքին տեսք
Վանադիում
արծաթա-սպիտակ գույնի պլաստիկ մետաղ,
Silicon Spectra.jpg
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ Վանադիում /Vanadium (V), 23
Ատոմային զանգված
(մոլային զանգված)
50,9415(1)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա [Ar] 3d3 4s2
Ատոմի շառավիղ 134 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտային 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
Իոնիզացման էներգիա
(առաջին էլեկտրոն)
 650,1 (6,74) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Խտություն (ս. պ.-ում) 6,11 գ/սմ³
Հալման ջերմաստիճան 2160 К (1887 °C)
Եռման ջերմաստիճան 3650 К (3377 °C)
Մոլյար ջերմունակություն 24,95[2] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ 8,35 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղացանց
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
V
50,942
3d34s2

Վանադիում (լատ.՝ Vanadium), քիմիակն 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։

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 եև 48V (T½= = 16 օր, 49V (330 օր և 52V (3,6 ր)։

Պատմություն և անվանում[խմբագրել]

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[խմբագրել]

Վանադիում

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 կենսբանական դերը ուսումնասիրված է ասցիդիաներում։

Հանքավայրեր[խմբագրել]

Գտնվում է Պերույի, ԱՄՆ-ի, Ֆինլանդիայի, Ավստրալիայի, Հայաստանի, Ռուսաստանի[3] հանքանյութերում։

Ստացում[խմբագրել]

Ասցիդիաներում պարունակվում է բարձր կոնցենտրացիայով վանադիումի

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[խմբագրել]

Վանադիում 99,95 % մաքրությամբ
Ձախից աջ։ [V(H2O)6]+2 (մանուշակագույն), [V(H2O)6]+3 (կանաչ), [VO(H2O)5]+2 (կապույտ) and [VO(H2O)5]+3 (դեղին).

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[խմբագրել]

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

Վանադիումի օքսիդները
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[խմբագրել]

Knarre.jpg

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[խմբագրել]

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 եև 48V (T½= = 16 օր, 49V (330 օր և 52V (3,6 ր)։

Տես նաև[խմբագրել]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (en) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 349. — 623 с. — 100 000 экз.
  3. Электронная библиотека НЕФТЬ-ГАЗ

Գրականություն[խմբագրել]

Արտաքին հղումներ[խմբագրել]

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։ CC-BY-SA-icon-80x15.png