Общая характеристика элемента Ванадий

Процент подвижности ванадия  в исследуемых почвах составил от 1,6 в верхнем горизонте чернозема  обыкновенного до 30 % в материнской  породе дерново-боровой почвы.

Роль в жизни  растений и грибов

Содержание ванадия в  растениях составляет в среднем 0,001% (по массе). Растения поглощают его  из почвы. Еще в XIX в. ванадий был  обнаружен в составе некоторых  растений, после чего его присутствие  в угле, торфе и сланцах перестало  казаться странным. Недостаток этого  элемента значительно снижает содержание хлорофилла, вдвое уменьшает скорость фотосинтеза (при высокой интенсивности  освещения). Много ванадия содержится в кактусах, петрушке, укропе, сое, злаках, грибах. Один из «аккумуляторов» ванадия  – ядовитый гриб бледная поганка. А плесневый гриб Aspergillus niger (промышленный продуцент ряда ферментов) развивается нормально только в присутствии солей ванадия. Установлена также положительная роль ванадия в фиксации микроорганизмами атмосферного азота.

Наиболее распространенные соединения

VO(OH) – монтрозеит. 
V₂O₃, V₂O₅ – оксиды ванадия (III) и (V).

Ванадий образует соединения, проявляя степени окисления от +2 до +5, при  этом наиболее стойки и типичны соединения, в которых он проявляет высшую степень окисления. С увеличением  степени окисления ванадия усиливаются  кислотные свойства его оксидов, а также их химическая стойкость. Монооксид ванадия VO и сесквиоксид ванадия V203 не растворяются в воде, имеют основный характер и являются сильными восстановителями. Оксид V203 применяется при получении ванадиевых бронз, как материал для термисторов. Диоксид ванадия V02 не растворяется в воде, гигроскопичен, амфотерен: в кислой среде образуется катион ванадия V02+ (раствор приобретает светло-синюю окраску), в щелочной -- растворы ванадатов(ГУ), восстановитель. Он применяется в производстве ванадиевых бронз, как полупроводниковый материал для термисторов, переключателей элементов памяти, дисплеев и др.Пентаоксид диванадия V205 (красные или желто-красные кристаллы) в водных растворах дает кислую реакцию (растворимость в воде 0,35 г/л), реагируя со щелочами, образует соли -- ванадаты(У). В кислых растворах вероятные формы существования ванадия(У) -- ионы V02 и VO3*. При нагревании таких растворов (1 рН 2) выделяются гидраты переменного состава V205 * хН20. Чистый V205 получают разложением NH4V03 при 400-500 °С с последующей выдержкой в струе кислорода, гидролизом VOCl3.Пентаоксид диванадия промежуточный продукт в производстве ванадия, феррованадия, ванадатов и других соединений ванадия, катализатор в производстве серной и органических кислот, электролит в топливных батареях, компонент специальных стекол, глазурей и люминофоров красного свечения.

 

 

 

 

 

Примеры соединений с разной валентностью ванадия
- 3	[V(CO)5]3-
- 1	[V(CO)6]-
0	[V(CO)6]
+ 1	[V(C10H8O2)3]+
+ 2	VO, V2+, [V(CN)6]4-
+ 3	V2O3, V3+, [VCl4]-
+ 4	VO2, VF4, [VO(H2O)5]2+
+ 5	VO43-, V2O5, VO2+

 

Химические свойства

Ванадий растворяется только в кислотах окислителях (HNO₃, «царская водка») и HF.  
 
2V + 12HF (конц.) ® 2H₃[VF₆] + 3H₂­ 
V + 3H₂SO₄ (конц.) ® VOSO₄ + 2SO₂­ + 3H₂O 
V + 6HNO₃ (конц.) ® VO₂NO₃ + 5NO₂­ + 3H₂O 
3V + 12HCl (конц.) + 4 HNO₃ (конц.) ® 3VCl₄¯ + 4NO­ + 8H₂O 

Растворы щелочей на него не действуют, однако он постепенно растворяется в расплавленных щелочах.  

 

 

 

 

 
 
Ванадий химически относительно активен. В виде порошка при нагревании энергично реагирует с кислородом, хлором и серой.  
V (порошок) + 2Cl₂ ® VCl₄ (200-350° C, ток Cl₂) 
V (порошок) + S ® VS, VS₂, V₂S₃, V(S₂^2-)₂ (400-1000° С) 

Компактный металл при  обычной температуре даже во влажном  воздухе остается блестящим. При  нагревании в воздухе и кислороде  сначала темнеет, изменяя цвет, покрывается  оксидами различной степени окисления  и, наконец, сгорает с образованием V₂O₅. При нагревании в атмосфере водорода поглощает его, а при нагревании в атмосфере азота образует нитриды. ^[4]  
2V + N₂ ® 2VN (900-1350° С) 
V + VN ® V₂N (1100-1400° С)

Оксид ванадия (II). Оксид VO, образующийся при восстановлении других оксидов водородом при температуре 1700^° С или ванадием, представляет собой черный, тугоплавкий порошок, твердый и хрупкий, с металлической проводимостью.  
 
V₂O₅ + 3H₂ ® 2VO + 3H₂O 
V₂O₃ + V ®3VO

Оксид ванадия (III). Оксид V₂O₃ представляет собой черный тугоплавкий порошок со структурой корунда a-Al₂O₃. Он характеризуется заменой областью гомогенности.

Оксид ванадия (IV). Более мягкое восстановление V₂O₅, например, с помощью оксида углерода (II), оксида серы (IV), щавелевой кислоты приводит к образованию оксида ванадия (IV) VO₂ с очень узкой областью гомогенности. Удобным методом синтеза этого соединения служит спекание эквимолярной смеси V₂O₃ и V₂O₅ при температуре 800^° С. Диоксид ванадия образуется также при восстановлении высшего оксида сернистым газом при 360-580^° С или водным раствором глюкозы.

Оксид ванадия (V). Среди оксидов ванадия наиболее известен и важен ванадиевый ангидрид V₂O₅ – основной продукт химической технологии ванадия. В отсутствие примеси низших оксидов он имеет желто-оранжевый цвет (окраска связана с переносом заряда).

 

 

 

 

 

 

Богатый источник металлов, в первую очередь ванадия и  никеля, — нефть. Преобладающая часть (иногда до 98 %) ванадия, присутствующего в сырой нефти, аккумулируется в получаемых после перегонки нефтяных остатках.

В процессе нефтепереработки ванадий и никель, как и другие тяжелые металлы, переходят в  тяжелые высокотемпературные фракции, прежде всего в мазут, в котором  их концентрация возрастает в десятки раз.

В результате содержание ванадия  в золошлаковых отходах (ЗШО) ТЭС  возрастает до 20-40 %, а никеля — до 5-12 %.

Таким образом, в нефти  заключены значительные запасы ванадия, что позволит в ближайшем будущем  расширить сырьевую базу его производства. По-видимому, наиболее заметную роль будет  играть ванадийсодержащая нефть  Венесуэлы, а также нефть некоторых  месторождений Ирана, Кувейта и  Саудовской Аравии, в 1 т которой  содержится 20-180 г ванадия. По предварительным  оценкам, разведанные в России запасы нефти содержат 7-10 млн. тонн ванадия.

Перспективы развития сырьевой базы ванадия в России.

 

 

В заключение предположу

 

Перспективы дальнейшего  потребления ванадия в будущем  могут гарантировать новые области  его применения: химические источники  тока, детали конструкций термоядерных реакторов и др. Все это очень  важно, т.к. запасы ванадия в различных  типах минерального сырья достаточно велики, и расширение его производства не будет сдерживаться масштабами сырьевых ресурсов. В этом заключается преимущество ванадия перед многими другими  легирующими металлами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы и WEB-сайтов

http://www.skalpil.ru (роль ванадия в жизни человека)

http://eat-info.ru (Ванадий)

http://ru.wikipedia.org (Ванадий)

http://archive.nbuv.gov.ua (Геохимия ванадия)

http://bio.1september.ru (Таблица Менделеева в живых организмах)

http://www.6yket.ru (Ванадий и его применение)

http://shr.receptidocs.ru (Ванадий и его соединения)

http://sportswiki.ru (Ванадий в организме человека)