Oxid vanadičitý: vzorce, vlastnosti

Do poloviny 20. století se v chemické vědě objevil výraz "kovy strategického významu". To znamenalo skupinu prvků, jejichž fyzikálně-chemické vlastnosti umožnily jejich použití ve výrobě vojensko-průmyslového komplexu. Jedná se o kovy, jako je chrom, tantal, niob, molybden a wolfram. Vanad, jehož vlastnosti budou diskutovány v tomto článku jsou také oprávněně zaujímá centrální místo mezi kovy používané v moderní technice, hutnictví železa, chemický průmysl a instrumentální. S kyslíkem formy oxidu kovu, čtyři, v něm ukazuje mocenství 2, 3, 4 a 5. Největší praktický význam je sloučenina s nejvyšším stupněm oxidace kovu - V₂

Seznamujeme se s vanádem

V chemické vědě existuje dlouhodobé pravidlo, které uvádí, že charakteristika chemického prvku musí začínat jeho pozicí v periodickém systému D.I. Mendeleevova univerzita. Chemický vzorec vanadu jako jednoduché látky je V, pořadové číslo je 23 a hmotnost atomu je 50,9414. Je umístěn ve čtvrtém období, pátá skupina a společně s niobem a tantal je typickým zástupcem žáruvzdorných kovů. Vzorky čistá látka Plastové a mají stříbřitě šedou barvu. Vanad atom je d-prvek má úroveň energie v posledních dvou s-elektrony, ale bude také negativní valence a ty částice, které jsou umístěny na d-podúrovních čtvrté úrovni.

Kde se kov setká a jaké jsou jeho fyzikální vlastnosti

Element samotný ve své čisté podobě se nenachází v přírodě. Je však přítomen jako povinná složka v polymetalických a železných rudách. Dříve jsme hovořili o plasticitu a tvárnosti jednoduchá substance, teď dodat, že důležité fyzikální vlastnosti vanadu - vysoká teplota varu a body tání, jsou rovny 3400 ° C a 1920 ° C. Stejně jako titan, výrazně zhoršuje jeho fyzikálně-chemické parametry, když je kontaminován nečistotami, jako je dusík, vodík nebo kyslík. Zvláště se snižuje jeho plasticita a mechanická pevnost a vanád se stává křehkým.

Zvláštní chemické vlastnosti

Kov je schopen pasivace, tj. má jedinečnou schopnost odolat působení agresivních chemických médií: roztoků kyselin, zásad a solí, vytvářející na svém povrchu ochrannou fólii - oxid vanadu. Křišťálová mřížka prvku má kubickou strukturu. Všimněte si také, že se odolnost proti korozi z ocelí obsahujících členu je vysoká, což umožňuje jejich použití jako ložisko závęsy mostní pilíře a pobřežní ropné plošiny. Je nemožné si představit moderní instrumentální výrobu bez ocelí obsahujících vanadu. Spolu s niobem, chromem a titanem se prvek používá k legování speciálních slitin používaných v raketové technice a vesmírném průmyslu. Koncentrované dusičnany a sulfátová kyselina, roztok fluorovodíku ve vodě a směs chloridových a dusičnanových kyselin, nazvaná královská vodka, snadno reagují s kovem. Prvek vanadu jako jednoduchá látka může reagovat s chlórem, bromem, sírou a vzniknou odpovídající soli. S kyslíkem dává několik oxidů, které se velmi liší v chemických vlastnostech. Zvažme je dále.

Základní a amfoterní oxidy

Kov tvoří dva oxidy - VO a V₂O₃, které vykazují typické základní vlastnosti. V laboratoři je oxid uhelnatý produkován redukční reakcí V₂O₅ jemný vanadový prášek. Základní oxidy reagují s kyselými roztoky za vzniku odpovídajících solí. A již od nich je možné získat hydroxidy, které provádějí reakci výměny s alkalickými látkami. Oxid vanadičitý (III) se nalézá jako složka minerálního karélianitu, ale je získán za laboratorních podmínek za zahřívání V₂O₅ se sírou, uhlím nebo vodíkem. Oba základní oxidy mají silně výrazné redukční vlastnosti. VO Oxide₂ - to je typická amfoterní sloučenina, která reaguje jak s kyselinami, tak s alkalickými látkami. V roztoku, jehož hodnota pH je menší než 7, pozitivně nabitý vanadylový iont VO²⁺, přičemž roztok má světle modrou barvu a v alkalickém prostředí se tvoří soli kyseliny polyvanadové. Vápenný oxid (IV) přitahuje vodu, tj. je hygroskopická látka, chová se jako reakční činidlo jako redukční činidlo.

Vanadium hemipenoxid

Sloučenina, jejíž vzorec V₂O_5, - nejdůležitější oxid kovu. Tato oranžová, oranžová krystalická látka reaguje s alkalickými látkami za vzniku vanadátů - soli kyseliny metavanadové HVO₃. Široce se používá jako katalyzátor při reakci oxidace oxidu siřičitého na anhydrid kyseliny sírové v průmyslové výrobě kyseliny sírové. Oxid vanadičitý má kosočtverečnou krystalickou mřížku a příznaky amfotericity s převahou vlastností oxidu kysličníku. V reakcích se chová jako silný oxidační prostředek. Sloučenina se používá v technologiích výroby skla, medicíny a organické syntézy.

Způsoby extrakce vanadu ze sloučenin

Dříve jsme zmínili, že kov je součástí železné rudy. Při výrobě vysokých pecí přechází prvek spolu s nečistotami uhlíku a fosforu do litiny. Kdy ocelové tavení oxid vanadia 5 je uložen v struktuře strusky, kde jeho obsah může dosáhnout 16%. Přidáním soli a pečení směsi v pecích se získá produkt, který se následně rozpustí ve vodě. Výsledný vodný koncentrát se zpracuje s kyselinou sírovou a V₂O₅. Pro izolaci čistého vanadu z oxidu lze použít metodu calcicthermium - redukci kovů pomocí kovového vápníku. Aby se snížily technologické náklady při reakci s oxidem vanadičným, místo vápníku se často používá hliník. Kov může být také získán redukcí oxidu trojmocného vanadu s uhlím.

Biologická role

Vanad je přítomen v živých organismech jako mikroelement, který je součástí mezibuněčné tekutiny mořských ostnokožců. U holothurianů a mořských ježků je spojen s bílkovinami, které plní funkci transportu do kyslíkových buněk a odstraňují oxid uhličitý. Mírně obsah prvků v organismech teplokrevných zvířat a lidí, v nichž se skládá z enzymů slinivky břišní v neuroglia a nefronů. V rostlinách, jako stopový prvek zapojen do fotosyntetických enzymů tmavé fázi a má vliv na úroveň pigmentu chlorofylu, přítomný v chloroplastech. To se také vyskytuje u bakterií uzlíku, které jsou fixátory dusíku, v tkáních vyšších hub. Ve složení černozemu spolu s sloučeninami boru, mědi, zinku a manganu ovlivňuje oxid vanadia plodnost půdy.

V tomto článku jsme studovali základní vlastnosti vanadu a jeho oxidů a také zkoumali použití jeho sloučenin v průmyslu.