12092 (647394)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Ванадий

Ванадий (от имени древне-скандинавской богини красоты Ванадис, Vanadis; лат. Vanadium) V, хим. элемент V гр. периодической системы, ат. н. 23, ат. м. 50,9415. Прир. В. состоит из стабильного изотопа 51V (99,76%) и слабо радиоактивного 50V (T1/2 1014 лет). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 4,98*10-28 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 3d34s2; степень окисления от + 2 до +5; энергия (эВ) ионизации при последоват. переходе от Vo к V5+ соотв. 6,74, 14,65, 29,31, 48,4, 65,2; электроотрицательность по Полингу 1,6; атомный радиус 0,134 нм, ионные радиусы (в скобках - координац. числа В.): V2+ 0,093 нм (6), V3+ 0,078 нм (6), V4+ 0,067 (5), 0,072 (6) и 0,086 нм (8), V5+ 0,050 (4), 0,060 (5) и 0,068 нм (6). Содержание В. в земной коре 1,9*10-2 % по массе (в почве -1,0*10-2 %), в воде океанов -3*10-7 %, золе растений - 6,1*10-3 %. Относится к рассеянным элементам. В своб. виде в природе не встречается. Важнейшие минералы: патронит V(S2)2, ванадинит Pb5(VO4)3Cl, деклуазит Pb(Zn, Cu)(VO4)(OH), моттрамит 5(Cu, Pb)O*V2O5*2H2O, тюямунит Ca(UO2)2(VO4)2*8H,O, карнотит K2(UO2)2(VO4)2*3H2O, роскоэлит KV2 [AlSi3O10](OH)2. В нек-рых магнетитовых, титаномагнетитовых и осадочных железных рудах и ванадийсодержащих фосфоритах содержится до 2,5-3,0% V2O5. В. также присутствует в окисленных медно-свинцово-цинковых рудах (в виде минералов), высокосернистых нефтях (до 300 г в 1т), битуминозных сланцах, асфальтитах. Мировые запасы В. (без СССР) - 42 млн. т.

Свойства. В. - серебристо-серый металл; кристаллич. решетка кубич. объемноцентрированная, а = 0,3024 нм, z = 2, пространств. группа Im3m. Т. пл. 1920°С, т. кип. 3400°С; плотн. 6,11 г/см3; Сp° 24,95 Дж/(моль*К); 23,05 кДж/моль, 474 кДж/моль (1900°С); So298 28,9 Дж/(моль*К); ур-ние температурной зависимости давления пара 1gр(мм рт. ст.) = - 26650/Т - 0,112*10-3Т + 10,815 (293 - 2173 К); температурный коэф. линейного расширения 8,98*10-6 К-1; теплопроводность 1,0 Вт/(м*К) (293 К); образца после холодной деформации 24,8*10-8 Ом*м, температурный коэф. 3,4*10-3 К-1 (273-373 К). В. парамагнитен, магн. восприимчивость массивного образца 5,48*10-9. Стандартный электродный потенциал V2+/V° - 1,50 В. Т-ра перехода в сверхпроводящее состояние ниже 5,4 К. Для металла (очищенного иодидным методом) после отжига модуль упругости 141000 МПа; пределы пропорциональности, 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 хрупким. Примеси кислорода, водорода и азота резко снижают пластич. св-ва В. и повышают его твердость и 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. HNO3 и H2SO4. Реагирует с фтористоводородной к-той, концентрированными HNO3 и H2SO4, с царской водкой. 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% кристаллич. решетка В. остается кубической ( фаза), при больших содержаниях она перестраивается в тетрагональную ( фаза), что, по-видимому, является осн. причиной сильного влияния кислорода на твердость В. При комнатной т-ре фаза сохраняет гомогенность при содержании кислорода от 2,0 до 10,3%. При 600-700°С происходит интенсивное окисление компактного металла до V2O5 (см. также Ванадия оксиды).

Выше 700°С с N2 В. образует нитрид VN (желтые кристаллы, т. пл. 2360 °С), с углеродом и углеродсодержащими газами выше 800°С - карбид VC (черные кристаллы, т. пл. ок. 2830 °С, микротвердость 20900 МПа), с С12 - хлориды и оксохлориды, с F2 - фториды и оксофториды (см. Ванадия галогениды), с Н2 - твердые р-ры (р-римость Н2 в 100 г В. 122,6 см3). С металлами В. дает сплавы и интерметаллич. соединения. Ниже приводятся сведения о других соед. этого элемента.

Галлид (галлид триванадия) V3Ga - светло-серые кристаллы; не раств. в воде и орг. р-рителях. Получают его взаимод. V с Ga или галлиевой бронзой при 1300°С, хим. осаждением из газовой фазы с использованием VC14 и GaCl3 в присут. Н2. Сверхпроводник с критич. т-рой 16,8 К; обладает высокой плотностью тока в сильных магн. полях (до 1*105 А/см2 при 18 Тл). Применяют V3Ga при изготовлении обмоток соленоидов, кабелей для линий электропередачи, магнитов для магн. подвесок.

Диборид VB2 - серые кристаллы; т. пл. ок. 2400°С; не раств. в воде и орг. р-рителях. Получают восстановлением оксидов V бором или В4С в вакууме при 1500-1600 °С, спеканием V и В. Компонент жаропрочных сплавов, огнеупорный материал.

Силицид (силицид триванадия) V3Si - светло-серые кристаллы; т. пл. 1910°С (с разл.); не раств. в воде и орг. р-рителях. Получают его из V и Si конденсацией паров в вакууме или взаимод. в твердой фазе. Сверхпроводник с критич. т-рой 17,2 К. Перспективен для использования в магн. системах электротехн. устройств.

Сульфид (пентасульфид диванадия) V2S5 - черные кристаллы; раств. в р-рах сульфидов щелочных металлов с образованием красно-бурых р-ров тиованадатов - М3VS4, MVS3, M4V2S7; получают взаимод. V2S3 с избытком S при 400°С. Сесквисульфид V2S3 - черные кристаллы; при 1000°С диссоциирует с образованием VS; получают при действии CS2 на V2O5, нагретый до 700°С. Моносульфид VS - темно-коричневые кристаллы; получают нагреванием V2S3 в среде Н2 при 850-1100 °С или сплавлением S с V2O5 при 400 °С в среде СО2.

О ванадиевых бронзах см. Бронзы оксидные. Получение. Осн. источник В. - ванадийсодержащие железные руды. При их обогащении получают концентраты, содержащие 60-67% Fe. Богатые В. концентраты (8-16%) в смеси с Na2CO3 или Na2SO4 окомковывают, а окатыши обжигают в окислит, среде при 800-1300 °С. При этом низшие оксиды Fe и V окисляются и образуются легкорастворимые ванадаты Na (V2O5 + Na2CO3 -> 2NaVO3 + CO2), 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% V2O5, 4,5-7,5% Na2O и примеси др. оксидов. При осаждении в присут. солей аммония содержание Na2O в осадке значительно меньше.

Концентраты с содержанием В. ок. 1% 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 ванадиевый шлак (10-15% В.). Последний смешивают с Na2CO3, NaCl или СаСО3 и обжигают в окислит. среде при 750-900°С. Обожженную шихту выщелачивают водой или разб. H2SO4. Из р-ра, как и в предыдущем случае, выделяют хим. концентрат, содержащий после сушки до 92% V2O5.

Полученный по обоим способам хим. концентрат используют для выплавки феррованадия и др. сплавов. Феррованадий (35-80% В.) получают путем восстановления V2O5 ферросилицием или А1.

Значит. часть В. (в виде V2O5) получают в кач-ве побочного продукта при переработке фосфоритов, апатитов, патронитовых, карнотитовых, роскоэлитовых руд, 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.

Металлич. В. высокой чистоты получают: восстановлением хлоридов В. (образуются при хлорировании феррованадия) водородом; кальциетермич. восстановлением V2O3 (образуется при восстановлении V2O5 водородом); магниетермич. восстановлением VC13; термич. диссоциацией VI2 (при этом получают металл наиб. высокой чистоты); электролизом расплавов галогенидов В. Чистота В. повышается (до 99,8-99,9%) после плавки в вакуумных электронно-лучевых печах или электрорафинирования.

Определение. Для обнаружения V(V) в р-ре используют: р-цию с Н2О2 в 20%-ной H2SO4 (красное окрашивание) или в щелочной среде (желтое окрашивание); восстановление в кислом р-ре действием SO2, H2S, Fe2 + , спирта и др. (синее окрашивание); осаждение из слабокислого р-ра сине-черного комплекса с таннином; образование вишнево-красного соед. Fe(II) при добавлении в солянокислый р-р FeCl3, диметилглиоксима и NH3; окрашивание р-ра в красно-бурый цвет при добавлении (NH4)2S; осаждение белого осадка NH4VO3 при насыщении р-ра NH4C1 или др. При совместном растирании образца, содержащего В., с 8-гидроксихинолином смесь окрашивается в желто-оранжевый цвет, к-рый при нагр. переходит в густо-синий.

При количеств. определении В. образцы сплавляют с К2СО3 и Na2O2, а затем выщелачивают плав водой или разлагают к-тами. Для отделения В. от сопутствующих элементов его осаждают в виде ванадатов Са, Ва, Hg, Pb, Ag, малые кол-ва м. б. выделены аммиаком совместно с А1(ОН)3 и Fe(OH)3. Используют также осаждение с (NH4)3H4[P(Mo2O7)6], 8-гидроксихинолином, бензоатом аммония и др. орг. реагентами, электролиз с ртутным катодом, экстракцию эфиром и отгонку В. в струе сухого НС1, ионный обмен. Гравиметрически В. определяют в виде V2O5. наиб. достоверные результаты получают с помощью титриметрич. методов, заключающихся в предварит. восстановлении V(V) до V(IV) при действии SO2, FeSO4 и нек-рых металлов и послед, титровании КМпО4. Распространен способ окисления В. КМпО4 с послед, титрованием р-ром соли Fe(II). Используют также потенциометрич., фотометрич. (с Н2О2) и др. методы. Получили применение физ. методы определения В.: эмиссионный спектральный, атомно-абсорбционный, нейтронно-активационный (с использованием короткоживущего изотопа 52V) 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, взаимод. 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, жаропрочных, твердых и коррозионностойких сплавов, а также в кач-ве конструкционного материала для ядерных реакторов. Добавки В. в золото повышают твердость последнего.

Мировое производство В. составляет ок. 25 тыс. т/год (1981). Важнейшие страны-производители: ЮАР (~ 45%), США (~19%), 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. Нек-рые организмы, напр. асцидии, лишайники, избирательно концентрируют В.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата