Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Пятая побочная подгруппа Периодической системы элементов Д.И. Менделеева

иге получается  одновременно  два  нужных
экономике продукта:  оксид  серы  (IV),  необходимый  для  получения  серной
кислоты,  и  ванадий  -  для  оборонной  промышленности.  Ведь   ванадий   -
стратегическое сырье, без него не обходится производство специальных  сортов
стали.
    Всего известно  более  65  минералов,  включающих  ванадий.  Интересной
особенностью  распространения  этого  элемента  является  его  содержание  в
ископаемых растительного происхождения: углях, нефти, горючих сланцах и  др.
Вода морей содержит 0,3 г ванадия на 1000 т,  и  некоторые  обитатели  морей
(морские ежи, голотурии) включают его в состав своего организма.
    Долгое время не получали чистый ванадий,  а  когда  это  произошло,  то
оказалось, что свойства даже 96% ванадия резко отличаются от свойств 100  %.
Это металл серебристо-серого цвета, ковкий и  пластичный.  При  температуре,
близкой к абсолютному нулю  (4,3  К),  обладает  сверхпроводимостью.  Однако
даже небольшие примеси кислорода, азота или водорода делают  металл  твердым
и хрупким, как бы переводя его из типичного металла в  нетипичный.  В  таком
изменении  свойств  есть  своя  логика:  по  мере  того  как  он  все  более
насыщается кислородом и переходит от VO к V2O5, его  металлический  характер
меняется на неметаллический.
    Процесс получения чистого ванадия довольно сложный.  Сначала  стремятся
получить его оксид (V2O5 или V2O3) или галогенид (VС13  или  VI3),  а  затем
применяют либо металлотермию:
                            V2O5 + 5Ca = 5CaO+2V;
                          2VCl3 + 3Mg== 3MgCl2+2V,
    либо восстановление углем в вакууме:
                             V2О3 + 3C = 3CO+2V,
    либо термическую диссоциацию в вакууме на горячей проволоке:
                                2VI3 = 2V+3I2
     Последним способом получают металл высокой чистоты.


                              I.3.1.  Источники

     Основным источником поступления  ванадия  в  подземные  воды  являются
железные и полиметаллические руды, содержащие небольшую примесь  ванадия,  а
также экологические факторы:  сточные  воды  предприятий  черной  и  цветной
металлургии, добыча и переработка нефти,  сжигание  углеводородного  топлива
(например,  выбросы  автомобилей).  Ванадий  имеет  свойство  связываться  с
другими элементами и частицами и поэтому в основном задерживается  в  почве,
где  и  остается  длительное  время.  В  растениях   обнаруживаются   только
незначительные следы ванадия, что свидетельствует о его слабом накоплении  в
растительных тканях.



                      I.3.2.  Влияние на качество воды

     В воде ванадий образует  устойчивые  анионные  комплексы  (V4O12)4-  и
(V10O26)6-.  В  миграции   ванадия   существенна   роль   его   растворенных
комплексных соединений с органическими  веществами,  особенно  с  гумусовыми
кислотами. Концентрация ванадия в природных водах ничтожна -  сотые  и  тыс.
доли  мг/л.  В  таких  количествах  ванадий  не   оказывает   сколько-нибудь
значительного влияния на качество  воды.  Очевидно,  этот  факт  и  является
причиной того, что ни ВОЗ, ни USEPA, ни ЕС  содержание  ванадия  в  воде  не
нормируют. По российским нормам предельно  допустимая  концентрация  ванадия
для питьевой воды составляет      0,1 мг/л. Практически  такие  концентрации
могут   встречаться   только   при   проникновении    в    подземные    воды
ванадийсодержащих сточных вод. Технология удаления из воды: обратный  осмос,
ионный обмен, дистилляция.

                      I.4.  Химические свойства ванадия

    На воздухе ванадий не изменяется,  устойчив  он  к  воде,  к  растворам
минеральных солей  и  щелочей.  Кислоты  на  него  действуют  только  такие,
которые одновременно являются окислителями. На холоде на него  не  действуют
разбавленные азотная и серная кислоты. По-видимому, на  поверхности  металла
образуется тончайшая пленка  оксида,  препятствующая  дальнейшему  окислению
металла   («пассивированное   состояние»).   Для   того   чтобы    заставить
пассивированный ванадий  интенсивно  реагировать,  его  нужно  нагреть.  При
600—700°С  происходит  интенсивное  окисление  компактного  металла,   а   в
мелкораздробленном  состоянии  он  вступает  в  реакции  при  более   низкой
температуре:

                      2V +5O2[pic]2V2O5[pic]2VO2 + O2;

                              2V +5F[pic]2VF5;

                 2V +2Cl2          в токе хлора t      VCl4

    Прямым взаимодействием элементов при  нагревании  могут  быть  получены
сульфиды, карбиды, нитриды, арсениды, силициды.  Для  техники  важны  желто-
бронзовый нитрид VN (tпл = 2050°С), устойчивый к воде и  кислотам,  а  также
обладающий высокой твердостью карбид VC (tпл = 2800 °С).
    Ванадий очень чувствителен к примесям газов (O2, N2, H2), которые резко
меняют  его  свойства,  даже  если  присутствуют  в   самых   незначительных
количествам.  Поэтому  и  сейчас  можно  в  разных  справочниках   встретить
различную   температуру   плавления   ванадия.   Загрязненный   ванадий,   в
зависимости от чистоты  и  способа  получения  металла,  может  плавиться  в
интервале от  1700  до  1900°С. При чистоте   99,8 - 99,9 %  его   плотность
равна 6,11 г/см3  при  20°С,  температура  плавления  составляет  1919°С,  а
температура кипения 3400 °С.
    Металл исключительно стоек как в  органических,  так  и  в  большинстве
неорганических агрессивных средах.  По  стойкости  к  действию  НС1,  НВr  и
холодной серной кислоты  он  значительно  превосходит  титан  и  нержавеющую
сталь. С галогенами, за исключением самого  агрессивного  из  них  —  фтора,
соединений  не  образует.  С  фтором  же  дает  кристаллы  VF5,  бесцветные,
возгоняющиеся  без  превращения   в  жидкость  при   111°С.   Атмосфера   из
углекислого газа на металлический ванадий действует значительно слабее,  чем
на его  аналоги  -  ниобий  и  тантал.  Он  обладает  высокой  стойкостью  к
расплавленным металлам, поэтому может  применяться  в  конструкциях  атомных
реакторов,  где  расплавленные  металлы  используются   как   теплоносители.
Ванадий не ржавеет ни в пресной, ни в морской воде, ни в растворах  щелочей.
Действуют на него лишь расплавленные щелочи:
                     4V + 12NaOH + 5O2 = 4Na3VО4 + 6H2О
    Из кислот на него действуют концентрированная серная и азотная кислоты,
плавиковая и их смеси:
                     V + 4H2SО4  = V(SО4)2 + 2H2О + 2SО2
    Особенностью ванадия считается высокая растворимость в нем водорода.  В
результате такого взаимодействия  образуются  твердые  растворы  и  гидриды.
Наиболее  вероятная   форма   существования   гидридов   —   металлообразные
соединения  с  электронной  проводимостью.  Они  способны   довольно   легко
переходить  в  состояние  сверхпроводимости.   Гидриды   ванадия   могут   с
некоторыми твердыми или жидкими металлами образовывать растворы,  в  которых
повышается растворимость водорода.
    Самостоятельный интерес представляют карбиды ванадия, так как по  своим
качествам  дают  для  современной  техники   материал   с   весьма   ценными
свойствами.  Они  исключительно  тверды,  тугоплавки  и   обладают   хорошей
электрической  проводимостью.  Ванадий  способен   для   образования   своих
карбидов даже вытеснить другие металлы из их карбидов:
                            3V + Fе3С = V3С + 3Fе
    Известен целый ряд соединений ванадия с углеродом:
                          V3С; V2C; VC; VзС2; V4С3
    С большинством членов главной подгруппы  ванадий  дает  соединения  как
бинарные (т. е. состоящие только из двух элементов.), так и  более  сложного
состава. Нитриды образуются  при  взаимодействии  порошка  металла  или  его
оксидов с газообразным аммиаком:
                           6V + 2NН3 = 2V3N + 3Н2
                        V2О2 + 2NH3 = 2VN + 2H2О + H2
    Для, полупроводниковой техники интерес представляют фосфиды  V3Р,  V2P,
VP, VP2 и арсениды V3As, VAs.
    Комплексообразующие  свойства   ванадия   проявляются   в   образовании
соединений сложного состава типа фосфорно-ванадиевой кислоты  H7PV12O36  или
Н7[Р(V2O6)6].

                            I.5.  Оксиды ванадия
    В системе ванадий  -  кислород взаимодействие начинается при нагревании
до температуры примерно 300°С. Получено большое количество оксидов  ванадия,
характер которых постепенно  меняется  при  переходе  от  низших  оксидов  к
высшим. Относительно недавно обнаружен низший оксид V2О.  Он  нестоек  и  по
своему  характеру  близок  к  металлическому  состоянию.  Его   светло-серые
кристаллы отливают  металлическим  блеском,  хорошо  проводят  электрический
ток.
    Оксид  VO  более  стоек,  нерастворим  в  воде,   но   растворяется   в
разбавленных кислотах с образованием двухзарядного катиона V2+.
                          VO + H2SО4 =  VSО4 + H2О
    Водные  растворы  ванадия  в  такой  степени   окисления   окрашены   в
фиолетовый, или в бледно-голубой цвет. Растворы солей иона  V2+  неустойчивы
и настолько сильные как восстановители, что  при  стоянии  выделяют  водород
прямо из воды, а ион ванадия переходит в  более  устойчивые  высшие  степени
окисления.  При  добавлении  к  растворам  любого  даже  слабого   основания
образуется бурый аморфный осадок V(OH)2. В  чистом  виде,  однако,  выделить
его нельзя, так  как  на  воздухе  он  быстро  превращается  в  серо-зеленый
гидроксид V(ОН)3.
    Из особенностей оксида можно отметить  существование  при  определенных
концентрациях  ванадия  димера  V2О2,  а  также  совершенно  особое  влияние
температуры на его состояние. Оксиды обычно делаются нестойкими при  высоких
температурах и разлагаются. Здесь  же  наблюдается  совершенно  удивительное
свойство:  оксид  VO  устойчив  лишь  при  высокой  температуре.  Даже   при
медленном и постепенном охлаждении  он  разлагается  и  переходит  в  высшие
оксиды.
    Оксид ванадия, соответствующий степени ок
12345След.
скачать работу

Пятая побочная подгруппа Периодической системы элементов Д.И. Менделеева

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ