Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.3) (1108618), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Легко окисляется на воздухе до Ъ',О, и 50,. Неокисляюшяе кислоты на холоду не действуют на Ч454, Азотная кислота легко с ним взаимодействует. Диванадийтрисульфид Ч,5, — черный порошок. Получают его, действуя С5, на Ъ',О„нагретую до 700'. При нагревании на воздухе Ч45, окисляется до Ч40, и 50,. При продолжительном нагревании с небольшим избытком серы при 400' идет реакция Чав+ 25 = Чань (29ь !4— Избыток серы в прореагировавшей массе удаляют сероуглеродом. Пентасульфид ванадия Ч,$5 — черное вещество. Кроме только что приведенного метода, может быть получен из растворов солей тиованадиевых кислот при подкислении их разбавленными неокисляющими кислотами, например соляной или серной: 2(ЫН4)аНзд + 6нс! = Ч25~ + 6!чН4с! + ЗН25 (30) Бесцветный раствор сульфнда аммония растворяет Чэ5,.
При этом получается красный, содержащий тиованадат аммония (5(Н ),ЧЗ„, По отношению к кислотам и воздуху Ч,З, ведет себя подобно низшим сульфидам ванадия. При термической диссоциации Ч,55 выше 500' получается Ч,З „а выше 950 — Ч,З к Кроме того, в системе ванадий — сера отмечены соединение Чз5з м и область непрерывного ряда твердых растворов Чз5~ — Чэ5 в. Ч,З,, подобно Чз΄— вещество, от которого производится орто-, пиро- и метатиованадиевые кислоты, соответствующие таким же ванадиевым кислотам.
В свободном состоянии они неизвестны, но соли их получены. Так, тиосоли щелочных металлов и аммония получаются при растворении Ч,З, в растворах щелочей, сульфидов и полисульфидов щелочных металлов или аммония. Эти соли можно рассматривать как обычные орто-и пированадаты, в которых все атомы кислорода или часть их замещены на атомы серы, например: ЧО4=~-Ч54, ЧОЗз, з з з ЧОз5' ' Ч2О7 — эЧз5г, ЧзОБа и др. Водные растворы тиованадатов и окситиованадатов обычно красные с различными оттенками. Соединения с другими иеметаллами. Ни три ды.
Ванадийобразует несколько соединений с азотом. Более других изучены Ч5! з и ЧМ. Ч5! з — черный порошок, получается взаимодействием азота с порошком ванадия при?50 — 850'. Окисляется во влажном воздухе, выделяя аммиак. Быстро реагирует с горячей НМО,. При нагревании переходит в Ч5!. Термическое разложение 5!Н,ЧО, в токе аммиака при 1000 — ! 100' также ведет к получению Ч5!. ЧМ вЂ” серо-коричневый порошок, плотность 5,5, температура плавления 2300'. Давление диссоциации невелико: 0,2 мм рт. сг.
при 1203'. Химически очень стоек, окисляется только при сильном нагревании. НС! и Н 50 ь на него не действуют, Н5!О, окисляет, переводя в асгвор. При нагревании с водяным паром (400') образуется аммиак. олучен и описан нитрид Ч,5!. Карбид ванадия ЧС получается следующими методами: 1) нагреванием смеси ЧзО, и С (в форме сажи); 2) нагреванием ЧзО м гидрида ванадия и сажи; 3) карбндизацией Ч,О, в токе Н, при 1700', 4) действием СО на Ч при 500 — 800'. В последнем случае, очевидно, ванадий вначале катализует реакцию зсо=со,+с (зВ Затем он соединяется с углеродом в карбид. ЧС вЂ” темно-серое вещество с металлическим блеском, т.
пл. 2750'. Вода и НС! на карбид не действуют даже при красном калении. При нагревании в кислоРоде он сгорает в Ч,О „а при нагревании в азоте переходит в ннтрид. Си от е м а — в а н ади й — водород. Ванадийспособенрастворять водород. Растворимость уменьшается с повышением температуры. Максимальное количество водорода, которое ванадий может удерживать при комнатной температуре, 42 атомн. %. Образование определенных химических соединений в системе ванадий— водород с достоверностью не установлено.
Гетерополисоединения ванадия. Ванадий образует ряд сложных солей — так называемых гетерополисолей: ванадомолибдатов, ваиадовольфраматов, ванадофосфатов, уранилванадатов и т. д. Серия гетерополнсолей ванадия и молибдена может быть выражена формулой тМе,О. ° пЧ,О, рМоО, дНзО (где Ме — ХНм Ма, К, Ва и др.; т=2, 3; п=1, 2, р=4, 5; д — от 4 до 48). Серия гетерополисолей ванадия с вольфрамом: тМе,О ° пЧ,О, ° р%0, ° дН,О (где Ме — МН 4, Ма, К, Ац, Ва, Си, Бг и др.; т= 2, 3; п=1, 3; р=4, 6, 14; д=б — 24). Гетерополисоединения ванадия образуются только в кислых растворах. Для большинства гетерополисоедииений характерен ряд общих свойств. Так, соответствующие им кислоты довольно сильные, хорошо растворяются не только вводе, но и в эфире.
Они, как правило, растворяются в воде и хорошо кристаллизуются. Труднее других растворяются обычно соли ХН;, Сэ', Ац', [Ня, Р+, а также сложных и органических катионов, Для всех гетерополикислот характерно то, что они легко разрушаются избытком щелочи. Устойчивость их по отношению к кислотам различна. Их окраска от желтой до красно-фиолетовой.
Органические комплексные соединения. 8-Оксихинолин реагирует с ванадатами щелочных металлов, образуя желтую оксихинолиновую соль тетраванадиевой кислоты: Р~Л ° н,ч,о„ ! 11, 1Ч но Образованием этого соединения аналитически обнаруживают ванадий.
Галогенопроизводные ванадия различной степени окисления образуют многочисленные комплексные соединения с разнообразными лигандами (1.), содержащими атомы О и Х,составаЧОНа1, 1.,ЧНа!4 1., ЧНа1, 21., например ЧОС1, ° 1. ( здесь 1. — пиридин, тетраметиламмонин), ЧС!4 2Б (Ь вЂ” ацетонитрил, пиридии, хинолин, изохинолин и др.). Все эти соединения легко гидролизуются и окисляются на воздухе. Более подробно об органических комплексных соединениях ванадия можно прочитать в Н 1, ТЕХНОЛОГИЯ ВАНАДИЯ Важнейшие области применения 15, 12 — 14). Применять ванадий в металлургии в качестве легирующих добавок стали еще в копне прошлого столетия. Возможность использования самого металла н сплавов — 16 на его основе появилась совсем недавно — пссле освоения производства чистого металла.
Значительная его часть используется в виде окислов, солей и других соединений. Черная металлургия, потребляющая около 90% ванадия, использует его легирующие, раскисляющие и карбидообразующие свойства. В специальных сортах сталей он спссобствует образованию тонкой и равномерной структуры, делает сталь более плотной, повышает вязкость, предел упругости, предел прочности при растяжении и изгибе, расширяет интервал закал очных температур. Карбиды ванадия повышают твердость стали, увеличивают сопротивление потиранию и ударным нагрузкам. Ванадий — важная добавка в инструментальной 1до 2%) и конструкционной (до 0,2%) сталях, сталях для газопроводов высокого давления.
Развитие тяжелого и транспортного машиностроения обязано ванадиево-марганцевой стали, отличающейся большим сопротивлением удару и усталости. Ванадий используется для легирования сталей в комбинации с хромом, никелем, молибденом, вольфрамом. Им легируют также чугун. В машиностроении применяют чугунное литье с присадкой 0,1 — 0,35% Ч для изготовления паровых цилиндров, поршневых колец и золотников паровых машин, прокатных валков, матрицдля холодной штамповки.
Он — компонент сплавов для постоянных магнитов. Вводят в сталь его в виде феррованадия — сплава железа с 35— 80% Ч. Цветная металлургия применяет ванадий в производстве сплавов на нежелезной основе !медно-ванадиевые сплавы, ванадиевые бронзы). Из сплава Т! с 4% А! и 4% Ч изготовляют элементы авиационных реактивных двигателей, ракет и т.
д. Аналогичное применение находят сплавы Т1-! ЗЧ-11Сг-ЗА! и Т1-6А1-4У (цифра перед символом элемента означает его процентное содержание в сплаве). Упоминается в литературе применение ванадия как материала для оболочек ядерных реакторов и для покрытия топливных элементов. Химическая промышленность используетэ различные химические соединения ванадия. Ч,О, имеет большое значение как активный катализатор при синтезе органических веществ (ацетальдегида и уксусной кислоты, бензальдегида и бензойной кислоты) и в сернокислотном производстве.
Ванадием заменяют платиновый катализатор при контактном способе производства Нх50,. Ванадаты элементов 1 — И1 групп используются для получения люминофоров с белым свечением и со свечением в любом диапазоне видимого света, для применения в ртутных лампах высокого и низкого давления, для цветных и обычных кинескопов. Описаны лазеры на основе ортованадатов г', ).а, Об, 1.и.
В сельском хозяйстве растворимые соли мышьяковистованадиевой кислоты используют в качестве фунгисидов и инсектисидов. Текстильная промышленность применяет ванадаты в качестве протрав при крашении хлопчатобумажных тканей. В медицине применение ванадия ссновано на окислительных и антисептических свойствах его соединений. Соединения ванадия широко используются в стекольной и керамической промышленности благодаря их разнообразной окраске, а также в фотографии и кинематографии в качестве проявителей, сенсибилизаторов и красителей фильмов и отпечатков. Таблица 2 Содержание Узо, и Трцз в тнтаномагиетнтах, % Канада Швеция (Таберг) СССР (Урал) Индия и Пакистаи ЮАР 0,3 — 0,4 0,5 0,2 — 0,5 1,4 — 1,9 1,8 10 — 20 17 5 — 5 1! — 14 Нет данних 18 Минералы, руды и месторождения.
Обогащение ванадиевых руд. Весовое содержание ванадия в земной коре (0,02%) превышает содержание меди, цинка или свинца. Однако самостоятельные промышленные месторождения встречаются редко — он рассеян в различных минералах и горных породах. Характерная особенность промышленных ,ванадиевых руд — комплексность. Из собственно ванадиевых минералов (всего их известно более 50) наибольшее значение имеют следующие. Роскоэлит КЧз[А15[зО„) (ОН),— ванадийсодержащий мусковит (32,4% ЧзО,). Руда представляет собой песчаник, сцементированный роскоэлитом. Содержание ЧзОз достигает 3 — 5%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
