Nga mesi i shekullit të 20-të, në shkencën kimike u shfaq një term - metale me rëndësi strategjike. Ai nënkuptonte një grup elementësh, vetitë fiziko-kimike të të cilëve bënë të mundur përdorimin e tyre në prodhimin e kompleksit ushtarako-industrial. Po flasim për metale si kromi, tantali, niobiumi, molibdeni dhe tungsteni. Vanadiumi, vetitë e të cilit do t'i shqyrtojmë në këtë artikull, gjithashtu me të drejtë zë një nga vendet qendrore midis metaleve të përdorura në inxhinierinë mekanike moderne, metalurgjinë me ngjyra, veglat dhe prodhimin kimik. Metali formon katër okside me oksigjenin, duke treguar një valencë prej 2, 3, 4 dhe 5 në to. 5 të cilin do ta studiojmë më në detaje.
Njihuni me vanadium
Në shkencën kimike, ekziston një prej kohësh i themeluarrregulli që thotë se karakterizimi i një elementi kimik duhet të fillojë me pozicionin e tij në sistemin periodik të D. I. Mendelejevi. Formula kimike e vanadiumit si substancë e thjeshtë është V, numri i serisë është 23, masa atomike është 50, 9414. Ndodhet në periudhën e katërt, grupi i pestë dhe, së bashku me niobin dhe tantalin, është një përfaqësues tipik i metale zjarrduruese. Mostrat e një lënde të pastër janë plastike dhe kanë një ngjyrë gri të argjendtë. Atomi i vanadiumit është një element d, ai ka dy elektrone s në nivelin e fundit të energjisë, megjithatë, ato grimca negative që ndodhen në nënnivelin d të të njëjtit nivel të katërt do të jenë gjithashtu valente.
Ku gjendet metali dhe cilat janë vetitë fizike të tij
Vetë elementi nuk mund të gjendet në formën e tij të pastër në natyrë. Por është i pranishëm si një përbërës i detyrueshëm në mineralet polimetalike dhe hekuri. Më parë folëm për plasticitetin dhe lakueshmërinë e një lënde të thjeshtë, tani do të shtojmë se vetitë fizike të rëndësishme të vanadiumit janë pikat e larta të vlimit dhe shkrirjes, të barabarta me përkatësisht 3400 ° C dhe 1920 ° C. Ashtu si titani, ai përkeqëson në mënyrë drastike parametrat e tij fizikë dhe kimikë kur kontaminohet me papastërti të tilla si azoti, hidrogjeni ose oksigjeni. Në veçanti, duktiliteti dhe forca mekanike e tij zvogëlohen dhe vanadiumi bëhet i brishtë.
Vetitë kimike të veçanta
Metali është i aftë të pasivizohet, d.m.th. ka një aftësi unike për t'i bërë ballë veprimit të mjediseve kimike agresive: tretësirat e acideve, alkaleve dhe kripërave, duke formuar një film mbrojtës në sipërfaqen e tij -oksid vanadiumi. Rrjeta kristalore e elementit ka një strukturë kubike. Duhet të theksohet gjithashtu se rezistenca ndaj korrozionit të çeliqeve që përmbajnë elementin është shumë e lartë, gjë që i lejon ata të përdoren si lidhëse mbajtëse për mbështetësit e urave dhe platformat e shpimit të naftës në det të hapur. Është e pamundur të imagjinohet prodhimi modern i mjeteve pa çeliqe që përmbajnë vanadium. Së bashku me niobin, kromin dhe titanin, elementi përdoret për lidhjen e lidhjeve speciale të përdorura në shkencën e raketave dhe industrinë hapësinore. Megjithatë, acidet e koncentruara të nitrateve dhe sulfatit, një zgjidhje e fluorit të hidrogjenit në ujë dhe një përzierje e acideve klorur dhe nitrat, të quajtura aqua regia, ndërveprojnë lehtësisht me metalin. Elementi vanadium si një substancë e thjeshtë mund të reagojë me klorin, bromin, squfurin dhe krijohen kripërat përkatëse. Me oksigjen, ai jep disa okside që ndryshojnë shumë në vetitë e tyre kimike. Konsideroni ato më tej.
Oksidet bazë dhe amfoterike
Metali formon dy okside, VO dhe V2O3, të cilat shfaqin veti themelore tipike. Në laborator, monoksidi minohet nga reaksioni i reduktimit V2O5 pluhur i imët vanadium. Oksidet bazë reagojnë me tretësirat acidike për të formuar kripërat përkatëse. Dhe tashmë hidroksidet mund të merren prej tyre duke kryer një reaksion shkëmbimi me alkalet. Oksidi i vanadiumit (III) gjendet si përbërës i karelianitit mineral dhe përftohet në laborator duke ngrohur V2O5 me squfur, qymyr ose hidrogjen. Të dy oksidet bazë kanë veti reduktuese të theksuara. Oksidi VO2 është një përbërje tipike amfoterike që reagon si me acidet ashtu edhe me alkalet. Në një tretësirë pH i së cilës është më pak se 7, gjenden jone vanadil të ngarkuar pozitivisht VO2+, duke i dhënë tretësirës një ngjyrë blu të hapur dhe kripërat e acidit polivanadik formohen në një mjedis alkalik. Oksidi i vanadiumit (IV) tërheq ujin, d.m.th. është një substancë higroskopike, në reaksione ajo sillet si një agjent reduktues.
hemipentoksid vanadium
Përbërja formula e të cilit është V2O5, është oksidi metalik më i rëndësishëm. Është një substancë kristalore portokalli e tretshme në ujë që reagon me alkalet për të formuar vanadate - kripëra të acidit metavanadik HVO3. Përdoret gjerësisht si një katalizator në oksidimin e dioksidit të squfurit në anhidrid sulfurik në prodhimin industrial të acidit sulfat. Pentoksidi i vanadiumit ka një rrjetë kristalore rombike dhe shenja amfoteriteti me një mbizotërim të vetive të oksidit acidik. Në reaksione ai sillet si një agjent i fortë oksidues. Komponimi përdoret në teknologjinë e qelqit, mjekësinë dhe sintezën organike.
Metodat për nxjerrjen e vanadiumit nga përbërjet e tij
Ne përmendëm më herët se metali është një përbërës i mineralit të hekurit. Në prodhimin e furrës së shpërthimit, elementi, së bashku me papastërtitë e karbonit dhe fosforit, kalon në gize. Kur shkrihet çeliku, oksidi i vanadiumit 5 precipiton në përbërjen e skorjes, ku përmbajtja e tij mund të arrijë në 16%. Duke i shtuar asajkripën e tryezës dhe duke e pjekur përzierjen në furra, përftohet një produkt, i cili më tej tretet në ujë. Koncentrati ujor që rezulton trajtohet me acid sulfate dhe prej tij izolohet V2O5. Për të izoluar vanadiumin e pastër nga oksidi, mund të përdorni metodën e kalciumtermisë - reduktimi i metaleve duke përdorur kalcium metalik. Për të reduktuar kostot teknologjike në reagimin me pentoksid vanadiumi, shpesh përdoret alumini në vend të kalciumit. Metali mund të merret edhe duke reduktuar oksidin trevalent të vanadiumit me qymyr.
Roli biologjik
Vanadiumi është i pranishëm në organizmat e gjallë si një element gjurmë, i cili është pjesë e lëngut ndërqelizor të ekinodermave detare. Tek holoturianët dhe iriqët e detit, ajo shoqërohet me proteina që kryejnë funksionin e transportit të oksigjenit në qeliza dhe heqjen e dioksidit të karbonit. Përmbajtja e elementit është e parëndësishme në organizmat e kafshëve me gjak të ngrohtë dhe të njerëzve, ku është në përbërjen e enzimave pankreatike, në neuroglia dhe nefronet. Në bimë, mikroelementi përfshihet si një enzimë në fazën e errët të fotosintezës dhe ndikon në nivelin e pigmentit të klorofilit të vendosur në kloroplaste. Gjendet gjithashtu në bakteret e nyjeve, të cilat janë fiksues të azotit, në indet e kërpudhave më të larta. Si pjesë e çernozemit, së bashku me përbërjet e borit, bakrit, zinkut dhe manganit, oksidi i vanadiumit ndikon në pjellorinë e tokës.
Në artikullin tonë, ne studiuam vetitë themelore të vanadiumit dhe oksideve të tij, dhe gjithashtu morëm parasysh përdorimin e përbërjeve të tij nëindustri.
