V Б топша элементтері. Ванадий оны осылыстары, химиялы асиеттері, олданылуы.
Ванадий - элементтерді периодты жйесіні 5 топ элементі. 1801 жылы алаш рет Мексика минерологы А.М. дель Рио ашан, 1830 жылы швед химигі Н.Г.Сефстрем темір рудаларынан жаа элемент алып, оны скандинавия мифологиясындаы слулы дайы Ванадисті рметіне ванадий деп атаан. 1869 жылы аылшын химигі Г.Роско хлорлы ванадиді (VCL2 ) сутекпен рекеттестіріп, таза 95%- ды ванадий бліп алады. Ванадий – ашы ср тсті металл. алыпты жадайда химиялы активтігі те нашар, ал жоары температурада нта кйіндегі ванадий оттек, азот, хлор, ккірт т.б. элементтер мен оай рекеттеседі, болата осанда оны мытылыы артады. Ол кбіне автомашиналар ндірісінде мотор, цилиндр, білік т.б. жасауа жмсалады. Ванадийді темірмен оспасы – феррованадий трінде ндіріледі. ндірісте Ванадий осылыстарыны маыздысы Ванадий ангидриті V2O5 –ызылт тсті, суда, сілтілерде жасы еритін атты зат. Бл ккірт ышылын понтан дісімен ндіргенде катализатор ретінде ке трде пайдананылады. Ванадий азастанда Тараз аласыны маындаы аратауда бар. Ванадийді баса осылыстары мнайдан бензин алуда, спиртті тотытырып, сірке ышылын жне резина, шыны, керамика бояу, сурет материалдарын ндіруде, медицинада олданылады. Ванадий топшасына ванадий , ниобий жне тантал кіреді. Скандий жне титан топшасы сияты ванадий топшасындаы металдар лкен периодтарды жп атарларыны элементтері.
Бл осымша (V-B) топтаы металдарды негізгі топтаы элементтермен састыы жоары валентті осылыстарында, бларды сырты абатындаы электрон саны (1-2) боландытан металды асиеттері басым. Бларды тмен валентті осылыстары негіздік асиеті болады да, жоары валентті осылыстары, мысалы, оксидтері ышылды, йткені олара сйкес ышылдар жне тздар бар. Топ бойымен жоарыдан тмен арай, ышылдытан амфотерліге арай згереді, демек металды асиет кшейеді.
Бл ш металды шеуі де те маызды металл боландытан алу технологиясы иын боланымен, оларды бос жеке кйде алуа тырысады. шеуін де таза трде алюминотермия жолымен алуа болады:
3Э2O5 + 10 Al=5Al2O3+6Э
алюминийді орнына кальций, не магний алса тотысыздану процесі жасыра теді.
Ванадий, ниобий жне тантал жылтыраан ср тсті металдар. Таза кйінде трлі химиялы рекеттерге берік, сіресе ниобий мен тантал ышылдарда да жне оларды оспаларында да ерімейді. Бл металдарды атомды жне ионды радиустарына араса ниобий мен танталдікі бірдей, ол рине лантаноидты жиырылуды салдары. Бл металдарды физика-химтялы асиеттері оларды таза болуына те туелді. Айталы сутек, диоттек, азот, кміртек араласса, оларды беріктігін, иілгіштігін тмендетеді, аттылыын сіреді.
Ванадий, ниобий жне тантал диоттек, галогендер, азот, кміртек, сутек жне басалармен реакцияласады. Біра бларды белсендігі – жоары температурада ана білінеді, йткені мндай жадайда, бларды пассивтендіріп тран, сыртын аптаушы оксид абыршаы бзылады. Диоттекпен ыздыранда реакцияласып оксид (Ме2О5) тзеді, кіші валентті оксидтері де ( Ме2О4, Ме2О3, Ме2О2) белгілі.
Галогендермен де ыздыранда реакцияласып VF5-тссіз кристалды зат тзеді, Nb мен Ta шыш галогенидтер тзеді. Галогенидтері гидролизденгіш:
NbCl5+4H2O H3NbO4+5HCl
Ванадий топшасы металдарымен сутек тікелей реакцияласпай, металдарды бойына кп млшерде сііп кетеді. Біра сутек осы сііп еруде кп жылу бліп шыарады, демек ол химиялы осылыс тзгендігіні белгісі. Азотпен 1000-1100ºС жоары рамы MeN типтес нитридтер тзіледі. Таза нитридті термиялы диссоциацияланан аммиак буында алуа болады:
V2O2+3H2+N22VN+2H2O+H2
2NH3
бл нитридтер, атты, балуы иын траты осылыстар Nb2N, NbN «патша сйыында» да айрылмайды.
Ванадий, ниобий жне тантал балыан кйде кмірсутекпен тікелей рекеттесуінен карбидтер тзіледі: V5C, V2C, V4C3 жне VC, Nb2C, NbC, Ta2C, TaC. Карбидтер электр ткізгіш заттар, здері баса металдарда ериді.
Кремниймен де балыан кйде реакцияласып, силицидтер MeSi2 тзеді. Блар атты, балуы иынота берік заттар ндірісінде лкен роль атарады. Химиялы те траты заттар.
Борид, сульфид, фосфид осылыстары да бар.
Сумен бл металдар, орауыш абыршаы боландытан реакцияласпайды.
ышылдара атынасына келсек, азот ышылында ванадий тотыады.
3V+5HNO33HVO3+5NO+H2O
осы реакциямен атар
V+3H2SO4(VO)SO4+2SO2+3H2O
V+6HNO3(VO2)NO3+5NO2+3H2O жруі ммкін.
Nb мен Ta «патша сйыында», не HF HNO3-те ериді:
3Nb+5HNO3(HF) 3HNbO3+5NO+H2O
Осымен абат:
3Nb+5HNO3+21HF3H2[NbF7]+ 5NO+10H2O
Ванадий «патша сйыында» ериді:
3V+4HNO3+12HC3VCl4+4NO+8H2O
Ванадий (IV) тетрахлориді – ызыл-оыр тсті полюссіз сйыты, сумен жартылай ванадий дихлоридіне дейін гидролизденеді.
Сілті ерітінділерімен V, Nb, Ta реакцияласпайды. Балыан сілтілерде, бетіндегі оксид абыршатарда реакцияласу есебінен, металдар біртіндеп кйрейді:
Me2O5+2KOH2KMeO3+H2O
Диоттек атынасында былай реакцияласады:
4Me+5O2+12KOH4K3[ЭO4]+6H2O
олданылуы
80 % всего производимого ванадия находит применение в сплавах, в основном для нержавеющих и инструментальных сталей.
Атомно-водородная энергетика
Хлорид ванадия применяется при термохимическом разложении воды в атомно-водородной энергетике (ванадий-хлоридный цикл «Дженерал Моторс»,США). В металлургии ванадий обозначается буквой Ф
Химические источники тока
Пентаоксид ванадия широко применяется в качестве положительного электрода (анода) в мощных литиевых батареях и аккумуляторах. Ванадат серебра в резервных батареях в качестве катода.
В производстве серной кислоты
Оксид ванадия(V) используется как катализатор на стадии превращения сернистого ангидрида в серный.