กลางศตวรรษที่ 20 คำศัพท์ที่ปรากฏในวิทยาศาสตร์เคมี - โลหะที่มีความสำคัญเชิงกลยุทธ์ หมายถึงกลุ่มขององค์ประกอบที่มีคุณสมบัติทางเคมีกายภาพทำให้สามารถใช้ในการผลิตคอมเพล็กซ์อุตสาหกรรมการทหารได้ เรากำลังพูดถึงโลหะเช่นโครเมียม แทนทาลัม ไนโอเบียม โมลิบดีนัม และทังสเตน วาเนเดียมซึ่งเราจะพิจารณาคุณสมบัติในบทความนี้ก็ตรงบริเวณศูนย์กลางของโลหะที่ใช้ในวิศวกรรมเครื่องกลสมัยใหม่ โลหะเหล็ก เครื่องมือและการผลิตทางเคมี โลหะสร้างออกไซด์สี่ตัวที่มีออกซิเจน แสดงความจุ 2, 3, 4 และ 5 ในนั้น 5 ซึ่งเราจะศึกษารายละเอียดเพิ่มเติม
พบกับวานาเดียม
วิทยาศาสตร์เคมีมีมาช้านานกฎที่ระบุว่าการกำหนดลักษณะขององค์ประกอบทางเคมีต้องเริ่มต้นด้วยตำแหน่งในระบบธาตุของ D. I. เมนเดเลเยฟ. สูตรทางเคมีของวาเนเดียมในฐานะสารอย่างง่ายคือ V หมายเลขซีเรียลคือ 23 มวลอะตอมคือ 50, 9414 ตั้งอยู่ในคาบที่สี่ กลุ่มที่ 5 และไนโอเบียมและแทนทาลัมเป็นตัวแทนของ โลหะทนไฟ ตัวอย่างของสารบริสุทธิ์เป็นพลาสติกและมีสีเทาเงิน อะตอมวาเนเดียมเป็นองค์ประกอบ d โดยมีอิเล็กตรอน s สองตัวที่ระดับพลังงานสุดท้าย อย่างไรก็ตาม อนุภาคเชิงลบเหล่านั้นที่ตั้งอยู่ที่ระดับ d-sub ของระดับที่สี่เดียวกันจะเป็นวาเลนซ์ด้วย
โลหะอยู่ที่ไหนและคุณสมบัติทางกายภาพของมันคืออะไร
ธาตุนี้หาไม่ได้ในรูปแบบที่บริสุทธิ์ในธรรมชาติ แต่มีอยู่ในองค์ประกอบบังคับในแร่โลหะและเหล็ก ก่อนหน้านี้เราได้พูดถึงความเป็นพลาสติกและความอ่อนตัวของสารธรรมดา ตอนนี้เราจะเสริมว่าคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญของวาเนเดียมคือจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง เท่ากับ 3400 ° C และ 1920 ° C ตามลำดับ เช่นเดียวกับไททาเนียม พารามิเตอร์ทางกายภาพและเคมีเสื่อมลงอย่างมากเมื่อปนเปื้อนด้วยสิ่งเจือปน เช่น ไนโตรเจน ไฮโดรเจน หรือออกซิเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความเหนียวและความแข็งแรงเชิงกลลดลง และวาเนเดียมจะเปราะ
คุณสมบัติทางเคมีพิเศษ
โลหะสามารถทำทู่ได้เช่น มีความสามารถพิเศษในการทนต่อการกระทำของสภาพแวดล้อมทางเคมีที่ก้าวร้าว: สารละลายของกรด ด่างและเกลือ สร้างฟิล์มป้องกันบนพื้นผิว -วาเนเดียมออกไซด์ ตาข่ายคริสตัลขององค์ประกอบมีโครงสร้างลูกบาศก์ นอกจากนี้ ควรสังเกตด้วยว่าเหล็กที่มีองค์ประกอบมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงมาก ซึ่งช่วยให้สามารถใช้เป็นตัวยึดรับน้ำหนักสำหรับตัวรองรับสะพานและแท่นขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่ง เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงการผลิตเครื่องมือที่ทันสมัยโดยปราศจากเหล็กกล้าที่มีส่วนผสมของวาเนเดียม ร่วมกับไนโอเบียม โครเมียม และไททาเนียม ธาตุนี้ใช้สำหรับอัลลอยด์อัลลอยด์พิเศษที่ใช้ในวิทยาศาสตร์จรวดและอุตสาหกรรมอวกาศ อย่างไรก็ตาม กรดไนเตรตเข้มข้นและกรดซัลเฟต สารละลายไฮโดรเจนฟลูออไรด์ในน้ำ และส่วนผสมของกรดคลอไรด์และกรดไนเตรต เรียกว่า aqua regia ทำปฏิกิริยากับโลหะได้ง่าย วาเนเดียมเป็นองค์ประกอบที่เป็นสารธรรมดาสามารถทำปฏิกิริยากับคลอรีน โบรมีน กำมะถัน และเกลือที่สอดคล้องกันได้ ด้วยออกซิเจนทำให้ออกไซด์หลายชนิดมีคุณสมบัติทางเคมีแตกต่างกันอย่างมาก พิจารณาเพิ่มเติม
เบสิกและแอมโฟเทอริกออกไซด์
โลหะสร้างออกไซด์สองชนิด VO และ V2O3 ซึ่งแสดงคุณสมบัติพื้นฐานทั่วไป ในห้องปฏิบัติการ มอนอกไซด์ถูกขุดโดยปฏิกิริยารีดักชัน V2O5 ผงวานาเดียมชั้นดี ออกไซด์พื้นฐานทำปฏิกิริยากับสารละลายกรดเพื่อสร้างเกลือที่สอดคล้องกัน และสามารถรับไฮดรอกไซด์จากพวกมันได้โดยทำปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนกับด่าง พบวาเนเดียม (III) ออกไซด์เป็นส่วนประกอบของแร่คาเรเลียนไนท์ และได้รับในห้องปฏิบัติการโดยการให้ความร้อน V2O5 ด้วยกำมะถัน ถ่านหินหรือไฮโดรเจนออกไซด์พื้นฐานทั้งสองมีคุณสมบัติในการรีดิวซ์ที่เด่นชัด Oxide VO2 เป็นสารประกอบแอมโฟเทอริกทั่วไปที่ทำปฏิกิริยากับกรดและด่าง ในสารละลายที่มีค่า pH น้อยกว่า 7 จะพบวานาดิลไอออนที่มีประจุบวก VO2+ ทำให้สารละลายมีสีฟ้าอ่อน และเกลือของกรดโพลีวานาดิกจะก่อตัวในตัวกลางที่เป็นด่าง วาเนเดียม (IV) ออกไซด์ดึงดูดน้ำ เช่น เป็นสารดูดความชื้นในปฏิกิริยาจะทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์
วาเนเดียมเฮมิเพนออกไซด์
สารประกอบที่มีสูตรคือ V2O5, เป็นโลหะออกไซด์ที่สำคัญที่สุด เป็นสารผลึกสีส้มที่ละลายน้ำได้ซึ่งทำปฏิกิริยากับด่างเพื่อสร้างวานาเดต - เกลือของกรดเมตาวานาดิก HVO3 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ไปเป็นซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ในการผลิตกรดซัลเฟตทางอุตสาหกรรม วาเนเดียมเพนท็อกไซด์มีตาข่ายผลึกขนมเปียกปูนและสัญญาณของแอมโฟเทอริซิตี้ที่มีคุณสมบัติเป็นกรดออกไซด์ที่โดดเด่น ในปฏิกิริยาจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรง สารประกอบนี้ใช้ในเทคโนโลยีแก้ว ยา และการสังเคราะห์สารอินทรีย์
วิธีการสกัดวาเนเดียมออกจากสารประกอบ
เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่าโลหะนั้นเป็นส่วนประกอบของแร่เหล็ก ในการผลิตเตาหลอม ธาตุร่วมกับสิ่งสกปรกของคาร์บอนและฟอสฟอรัส จะผ่านเข้าไปในเหล็กหล่อ เมื่อหลอมเหล็ก วานาเดียมออกไซด์ 5 จะตกตะกอนในองค์ประกอบของตะกรัน ซึ่งมีปริมาณถึง 16% กำลังเพิ่มเกลือแกงและย่างส่วนผสมในเตาหลอมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ซึ่งละลายในน้ำต่อไป น้ำเข้มข้นที่ได้รับการบำบัดด้วยกรดซัลเฟต และ V2O5 ถูกแยกออกจากมัน เพื่อแยกวาเนเดียมบริสุทธิ์ออกจากออกไซด์ คุณสามารถใช้วิธีแคลเซียมเทอร์มี - การลดโลหะโดยใช้แคลเซียมโลหะ เพื่อลดต้นทุนทางเทคโนโลยีในการทำปฏิกิริยากับวาเนเดียมเพนทอกไซด์ มักใช้อะลูมิเนียมแทนแคลเซียม สามารถรับโลหะได้โดยการลดวาเนเดียมออกไซด์ไตรวาเลนท์ด้วยถ่านหิน
บทบาททางชีวภาพ
วาเนเดียมมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตในรูปของธาตุ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของของเหลวระหว่างเซลล์ของอิไคโนเดิร์มในทะเล ในโฮโลทูเรียนและเม่นทะเล มีความเกี่ยวข้องกับโปรตีนที่ทำหน้าที่ขนส่งออกซิเจนไปยังเซลล์และกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ เนื้อหาขององค์ประกอบไม่มีนัยสำคัญในสิ่งมีชีวิตของสัตว์เลือดอุ่นและมนุษย์ซึ่งอยู่ในองค์ประกอบของเอนไซม์ตับอ่อนใน neuroglia และ nephrons ในพืช ธาตุติดตามจะเกี่ยวข้องกับเอนไซม์ในช่วงมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง และส่งผลต่อระดับของเม็ดสีคลอโรฟิลล์ที่อยู่ในคลอโรพลาสต์ นอกจากนี้ยังพบในแบคทีเรียที่เป็นปมซึ่งเป็นตัวตรึงไนโตรเจนในเนื้อเยื่อของเชื้อราชั้นสูง ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของเชอร์โนเซม พร้อมด้วยสารประกอบของโบรอน ทองแดง สังกะสีและแมงกานีส วานาเดียมออกไซด์ส่งผลต่อความอุดมสมบูรณ์ของดิน
ในบทความของเรา เราได้ศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของวาเนเดียมและออกไซด์ของมัน และยังพิจารณาการใช้สารประกอบในอุตสาหกรรม.
