Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 211
Текст из файла (страница 211)
Переходе от Чо к У' ' соотв. 6,74, 1465, 29,31, 48,4, 65,2: электроотрицательность по Полингу 1,6; атомный радиус 0,134 нм, ионные радиусы (в скобках — координац. числа В.): У'' 0,093 нм (6) Уа ' 0,078 нм (6), Чл ' 0,067 (5), 0,072 (6) и 0086 нм (8), Ч'' 0050 (4), 0,060 (5) и 0068 нм (6). Содержание В. в земной коре (,9 10 2% по массе (в почве — !,0 !О "/), в воде океанов — 3.!О 7;м золе растений-6,1.10 'уе. Относится к рассеянным элементам. В своб, виде в природе не встречается. Важнейшие минералы: патронит У(52)ш вааалинит РЬ,(УОл),С1, деклуазит РЬ(Еп, Сц)(УО4)(ОН), моттрамит 5(Сп, РЬ)О УаО, 2Н,О, тюямунит Са(()От)т(УО4)т 8Н,О, карнотит Кт(ООт)т(ЧОл)т ЗН,О, роскоэлнт КУ,[А)5),О,о)(ОН)т.
В нек-рых магнетитовых, тнтаномагнетитовых й осадочных железных рудах и ванадийсодержащих фосфоритах содер- 672 жится до 2,5-3,0 .' У О,. В. также присутствует в окисленных медно-свинцово-цинковых рудах (в виде минералов), высокосернистых нефтях (до 300 г в ! т), би.гумииозных сланцах, асфальтитах. Мировые запасы В. (без СССР) — 42 млн. т. Свойства. В,-серебристо-серый металл; кристаллич, решетка кубич. объемноцентрироваиная, а =0,3024 нм, г = 2, пространств, группа )гаЗяь Т.
пл. !920'С, т. кип. 3400'С; плоти. 6,1! г)смз; Ср 24,95 Дж/(моль К); АН„'„ 23,05 кДж/моль, ЛГ(е„я 474 кДж/моль (1900 "С); Беззц 28,9 Дж)(моль К); ур-йие температурной зависимости дав- 18 р(мм рт. ст.) = — 26650)Т вЂ” 0,! !2 10 'Т+ + 10,815 (293 — 2! 73 К); температурный коэф. линейного расширения 8,98 1О ' К ', теплолроводность 1,0 Вт/(м К) (293 К); р образца после холодной деформации 24,8. 10 ' Ом м, температурный козф. р 3,4 10 ' К (273-373 К). В. парамагнитен, маги.
восприимчивость массивного образца 5,48 1О э. Стандартный электродный потенциал Уэ ' /Че — 1,50 В. Т-ра перехода в сверхпроводящее состояние ниже 5,4 К, Для металла (очищенного иодидным методом) после отжига молуль упругости 141000 МПа; пределы пролорциоиальносш, текучести и прочности при растяжении соотв. 85, 118 и 220 МПа; твердость по Бринеллю 600 МПа; коэф.
Пуассона 0,36; относит. удлинение 17-45/. В. пластичен, при нагр. на воздухе выше 300'С становится хр>пкнм. Примеси кислорода, водорода и азота резко снижают пластич. св-ва В. и' повышают его твердость н хрупкость. В. отличается высокой хим. стойкостью в морской воде, водных р-рах минер. солей, довольно стоек к действию разб. соляной к-ты, не взаимод. на холоду с разб, НХО, и НзБО,. Реагирует с фторнстоводородпой к-той, коицентрнрованйыми НХОз и Н,БОм с царской валкой.
Не взаимод. с р-рами щелочей, но в расплавах щелочей в присут. воздуха окисляется с образованием ванадатов. Кислород раств. в В., причем р-римость увеличивается с повышением т-ры. При содержании кислорода до -1;6 кристаллнч, решетка В. остается кубической (п-фаза), при больших содержаниях она перестраивается в тетрагональную (()-фаза), что, по-видимому, является осн. причиной сильного влияния кислоро«за иа твердость В. При комнатной т-ре б-фаза сохраняет гомогенность при содержании кислорода от 2,0 до 10,3;~.
При 600-700'С происходит интенсивное окисление компактного металла до Ч О, (см. также Ванадия оксиди). Выше 700'С с Х В. образует ни трнд ЧХ (желтые кристаллы, т. пл. 2360 С), с углеродом и углеродсодержащимн газами выше 800'С-карбид ЧС (черные кристаллы, т. пл. ок. 2830'С, микротвердость 20900 МПа), с С1э-хлориды и оксохлорнды, с Г,— фторнды и оксофториды (см Ванадия газагениды), с Йз-твердые р-ры (р-рнмость Нз в 100 г В. !22,6 см ). С металлами В. дает сплавы и интерметаллич. соединения. Ниже приводятся сведения о других саед.
этого элемента. Галлид (галлнд триванадия) Ч,Оа- светло-серые кристаллы; не раста. в воле и орг. р-рнтелях. Получают его взаимод. У с Оа или галлиевой бронзой при 1300 "С, хим. осаждением из газовой фазы с использованием УС!А и ОаС1, в присут. Нз. Сверхпроводник с критнч. т-рой 16,8 К; обладает высокой плотностью тока в сильных маги.
полях (до 1 1О' А,'см' при 18 Тл). Применяют У,Оа прл изготовлении обмоток соленоидов, кабелей для линий электропередачи, магнитов для маги. подвесок. Д ибо рил ЧВ,— серые кристаллы; т. пл, ок, 2400 С; не раста. в воде и орг. р-рителях. Получают восстановлением оксидов У бором нли В4С в вакууме при ! 500 — 1600 "С, спеканием Ч и В. Компойент жаропрочных сплавов. огнеупорный материал, Си лицид (снлипид триванадия) ЧзБ1 — светло-серые кристаллы; т. пл. 19! 0'С (с разл ); не раств. в воде н орг.
р-рнтелях. Получают его из Ч и Б| конденсацией паров в вакууме или взаимод. в твердой фазе. Сверхпроводник с критнч. т-рой 17,2 К. Перспективен для непользования в маги. системах электротехн. устройств, 673 ВАНАДИЙ 349 Сульфид (пентасульфид диванадия) У Б,-черные кристаллы; раста. в р-рах сульфидин щелочных металлов с образованием красно-бурых р-ров тиованадатов-М,ЧБ, МЧБ,, М,Ч,Б,; получают взаимод. Чзбз с избытком Б при 400'С.
Сесквисульфид Чзбз — чернйе кристаллы; при 1000'С диссоциирует с образованием ЧБ; получают при действии СБз на УзО„нагретый до 700'С. Моносульф и д УБ -темно-коричневые кристаллы; получают нагреванием Ч,Б, в среде Н, при 850 †11'С или сплавлением Б с Ч,О, при 400'С в среде СО,. О ванадиевых бронзах см. Бронзы аксидные. Получение. Осн. источник В.— ванадийсодержащие железные руды.
При их обогащении получают концентраты, содержащие 60-67% Ге. Богатые В. концентраты (8-16%) в смеси с ХазСОз или ХазБО„окомковывают, а окатыши об:кигают в окислит. среде при 800-1300'С. При этом низшие оксиды Ге и У окисляются и образуются легкораствоРимые ванадаты Ха (ЧзО, 9 Ха,СО, 2ХаЧО, + СОз2 к-рые при водной обработке переходят в р-р. К последнему добавляют минер. к-ты (до рН 1,6-1,9) и нагревают до 90 — 95'С. При этом в результате гидролиза ванадатов образуется осадок (хим.
концентрат), к-рый после удаления влаги содержит 92 — 95'~,' ЧзО„4,5 — 7,5;: Ха,О и примеси др. оксидов. При осаждении в присут. солей аммония содержание Ха,О в осадке значительно меньше. Концентраты с содержанием В. ок, 1'4 подвергают окомкованию и термич. упрочению (агломерации), а затем плавят в доменной печи.
В. переходит в чугун, а при продувке последнего в конвертере воздухом или кислородом-в ваналиевый шлак (10-15% В.) Последний смешивают с ХазСО„ХаС) ияи СаСО, и обжигают в окислнт. среде прй 750 — 900'С, Обожженную шихту выщелачивают водой или разб. НэБОж Из р-ра, как и в предыдущем случае, вылеляют хим. концентрат, содержащий после сушки до 92;ч У,Оз. Полученный по обоим способам хнм. концентрат используют для выплавки феррованадня н др. сплавов. Феррованадай (35-80/ В.) получают путем восстановления ЧзОз ферросилицием или А1 Значит. часть В, (в виде ЧзО,) получают в кач-ве побочного пролукта при переработке фосфоритов, апатитов, патронитовых, карнотитовых, роскоэлитовых рул, бокситов, алунитов, медно-свинцово-цинковых и др.
полиметаллич. руд, золы высокосернистых нефтей и нефтепродуктов, битуминозных сланцев. Патронитовые руды из-за большого содержания В. подвергают сначала окислит. обжигу, а затем восстановит. плавке в электропечах с получением феррованадия. Металлнч. В. высокой чистоты получают; восстановлением хлорндов В. (образуются при хлорировании феррованадия) водородом; кальциетермнч. восстановлением Ч,О, (образуется при восстановлении УэО, водородом); магниетермич, восстановлением ЧС!э; термич. диссоциацией Ч), (при этом получают металл наиб.
высокой чистоты); электролизом расплавов галогенидов В. Чистота В. повышается (до 99,8-99,9'4) после плавки в вакуумных электронно-лучевых печах илн электрорафинирования. Определение. Для обнаружения У(У) в р-ре используют: р-цию с Н,О, в 20;анной НзБОз (красное окрашиванне) или в щелочной среде (желтое окрашивание); восстановление в кислом р-ре действием БО,, Н,Б, Ге' ', спирта и др. (синее окрашнванне); осаждение из слабокислого р-ра сине- черного комплекса с таннином; образование вишнево-красного саед. Ге(П) прн добавлении в солянокислый р-р ГеС1, днметилглноксима и ХН,; окрашивание р-ра в красно- бурый цвет при добавлейии (ХНз),Б; осаждение белого осадка ХНчЧО, прв насыщении р-ра ХН,С! или др. При совместном растирании образца, содержащего В., с 8-гидроксихннолином смесь окрашивается в желто-оранжевый цвет, к-рый прн нагр.
переходит в густо-синий. При количеств. определении В. образцы сплавляют с КзСО, и ХаэО„а затем выщелачивают план водой нли разлагают к-тами, Для отделения В. от сопутствующих 674 3% ВАНАДИЙОРГАНИЧЕСКИЕ элементов его осаждают в виде ванадатов Са, Ва, Нй, РЬ, Ай, малые кол-ва мб. выделены аммиаком совместно с АДОН), и Ге(ОН) . Используют также осажденне с (ЫН4)вН4[Р(МоэОт)о], 8-гидроксихинолином, бензоатом аммония н др.
орг. реагеитами, злектролнз с ртутным катодом, экстракцию эфиром и отгонку В. в струе сухого НС), ионный обмен. Гравнметрнчески В. определяют в виде Ч,О,. Наиб. достоверные результаты получают с помощью тнтриметрич, методов, заключающихся в предварит. восстановлении Ч(Ч) до У(1Ч) при действии БОт, ГебО4 и некрых металлов и послед тнтровании КМлО .
Распространен способ окисления В. КМоО с послед. титрованнем р-ром сали Ге(П) Используют тайже потенциометричэ фотаметрнч. (с Н,Ов) н лр. методы. Получили применение физ. методы определения Вл эмиссионный спектральный, атомно-абсорбцнонный, иейтронно-активационный (с использованием короткоживушего изотопа 'вЧ) и др.
Применение. В, в осн. (на 85',~) используют как легирующую добавку для сталей, резко повышающую их прочность, сопротивление усталости и износоустойчивость. В. в сталях быстрее, чем др, элементы, взанмод. с растворенным С, образуя твердые и жаростойкие карбиды, к-рые, равномерно распределяясь в железе, способствуют образованию мелкокристаллич. структуры.
В. используют также для легирования чугуна, как компонент сплавов для постоянных магнитов, жароорочных, твердых н коррозионностойкнх сплавов, а также в кач-ве конструкционнога материала для ялсрных реакторов. Добавки В. в золото повышают тверлость последне~о. Мировое производство В. составляет ок. 25 тыс, т/год (!98!). Важнейшие страны-производители; ЮАР ( 45;Я, США ( !9/2 Чили ( 3;;), Финляндия, Норвегия. Соединения В. токсичны. Они могут поражать органы дыхания, пищеварения, систему кровообращения и нервную систему, а также вызывать воспалит, и аллергич. заболевания кожи. В кач-ве микроэлемента В. входит в состав микроорганизмов, животных и растений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
