WikiZero - Ванадій

ізотопи [ правити | правити код ]

Природний ванадій складається з двох ізотопів : Слаборадіоактивних 50V (ізотопна поширеність 0,250%) і стабільного 51V (99,750%). Період напіврозпаду ванадію-50 дорівнює 1,5⋅1017 років, тобто для всіх практичних цілей його можна вважати стабільним; цей ізотоп в 83% випадків за допомогою електронного захоплення перетворюється в 50 Ti , А в 17% випадків відчуває бета-мінус-розпад , Перетворюючись в 50Cr .

Відомі 24 штучних радіоактивних ізотопу ванадію з масовим числом від 40 до 65 (а також 5 метастабільних станів ). З них найбільш стабільні 49V ( T 1/2 = 337 днів) і 48V ( T 1/2 = 15,974 дня).

Хімічно ванадій досить інертний. Він стійкий до дії морської води, розведених розчинів соляної, азотної та сірчаної кислот, лугів.

З киснем ванадій утворює кілька оксидів : VO, V2O3, VO2, V2O5. Помаранчевий V2O5 - кислотний оксид, темно-синій VO2 - амфотерний, інші оксиди ванадію - основні.

Відомі такі оксиди ванадію:

Галогеніди ванадію гідролізуються. З галогенами ванадій утворює досить леткі галогеніди складів VX2 (X = F , Cl , Br , I ), VX3, VX4 (X = F , Cl , Br ), VF5 і кілька оксогалогенідов (VOCl, VOCl2, VOF3 і ін.).

З'єднання ванадію в ступенях окислення +2 і +3 - сильні відновники, певною мірою окислення +5 проявляють властивості окислювачів. Відомі тугоплавкий карбід ванадію VC (tпл = 2800 ° C), нітрид ванадію VN, сульфід ванадію V2S5, силицид ванадію V3Si та інші сполуки ванадію.

При взаємодії V2O5 з основними оксидами утворюються ванадати [De] * - солі ванадієвої кислоти ймовірного складу HVO3.

взаємодіє з кислотами .

V + 6 HNO 3 → t ∘ VO 2 NO 3 + 5 NO 2 ↑ + 3 H 2 O {\ displaystyle {\ mathsf {V + 6HNO_ {3} {\ xrightarrow {t ^ {\ circ}}} VO_ {2 } NO_ {3} + 5NO_ {2} \ uparrow + 3H_ {2} O}}} воднева енергетика

Хлорид ванадію застосовується при термохімічної розкладанні води в атомно-водневій енергетиці (ванадій-хлоридні цикл «Дженерал Моторс», США).

Хімічні джерела струму

пентаоксид ванадію широко застосовується в якості позитивного електрода (анода) в потужних літієвих батареях і акумуляторах. Ванадат срібла в резервних батареях в якості катода. [ Джерело не вказано 956 днів ]

У виробництві сірчаної кислоти

Оксид ванадію (V) використовується як каталізатор на стадії перетворення сірчистого ангідриду в сірчаний .

металургія

Понад 90% [5] всього виробленого ванадію знаходить застосування в якості легуючої добавки в сталях , Головним чином, високоміцних низьколегованих, в меншій мірі, нержавіючих і інструментальних, а також у виробництві високоміцних титанових сплавів [6] , Заснованих на системі Ti-6Al-4V (Англ.) (В російській класифікації - ВТ6, містить близько 4% ванадію). У сталях ванадій утворює дрібнодисперсні карбіди VC, що підвищує механічні властивості і стабільність структури. Його застосування особливо ефективно спільно з вольфрамом, молібденом і нікелем. В конструкційних сталях вміст ванадію не перевищує, як правило, 0,25%, в інструментальних і швидкорізальних доходить до 4%. У російській номенклатурі сталей ванадій позначається буквою Ф.

Автомобільна промисловість

Ванадій використовується в деталях, що вимагають дуже високої міцності, таких як поршні автомобільних двигунів. американський промисловець Генрі Форд відзначав важливу роль ванадію в автомобільній промисловості. «Якби не було ванадію - не було б автомобіля». - Говорив Форд [7] .

електроніка

Матеріал на основі діоксиду ванадію і титану використовують при створенні комп'ютерів та іншої електроніки [8] .

нафтовидобуток

Ванадієва сталь використовується при створенні заглибних бурових платформ для буріння нафтових свердловин [9] .

Сувенірна продукція

Приватні компанії США випускають медалі і колекційні жетони з чистого ванадію. Одна з ванадієвих медалей вийшла в 2011 році [10] .

Ванадій і все його сполуки токсичні . Найбільш токсичні сполуки пятивалентного ванадію. Надзвичайно отруйний його оксид (V) (Отруйний при попаданні всередину організму і при вдиханні, вражає дихальну систему). Смертельна доза ЛД50 оксиду ванадію (V) для щурів орально становить 10 мг / кг.

Ванадій та його сполуки дуже токсичні для водних організмів (навколишнього середовища).

Встановлено, що ванадій може гальмувати синтез жирних кислот , Пригнічувати утворення холестерину . ванадій пригнічує ряд ферментних систем [ Джерело не вказано 1391 день ], Гальмує фосфорилювання і синтез АТФ , Знижує рівень коферментів А і Q , Стимулює активність моноаміноксидази і окисне фосфорилювання. Відомо також, що при шизофренії вміст ванадію в крові значно підвищується [ Джерело не вказано 1584 дня ].

Надмірне надходження ванадію в організм зазвичай пов'язане з екологічними і виробничими факторами. При гострому впливі токсичних доз ванадію у робітників відзначаються місцеві запальні реакції шкіри і слизових оболонок очей, верхніх дихальних шляхів, скупчення слизу в бронхах і альвеолах. Виникають і системні алергічні реакції типу астми і екземи ; а також лейкопенія і анемія , Які супроводжуються порушеннями основних біохімічних параметрів організму.

При введенні ванадію тваринам (в дозах 25-50 мкг / кг), відзначається уповільнення зростання, діарея і збільшення смертності.

Всього в організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) 0,11 мг ванадію. Токсична доза для людини 0,25 мг, летальна доза - 2-4 мг.

Підвищений вміст білків і хрому в раціоні знижує токсичну дію ванадію. Норми споживання для цієї мінеральної речовини не встановлені.

Крім того, високий вміст виявлено у деяких морських безхребетних ( голотурій і асцидий ), У яких ванадій входить до складу білкових комплексів плазми та формених елементах крові і целомической рідини. У клітинах крові асцидий масова частка ванадію може доходити до 8,75% [12] . Функція елемента в організмі до кінця не ясна, різні вчені вважають його таким, що відповідає або за перенесення кисню в організмі цих тварин, або за перенесення поживних речовин. З точки зору практичного використання - можливий видобуток ванадію з цих організмів, економічна окупність таких «морських плантацій» на даний момент не ясна, але в Японії є пробні варіанти.