Pada pertengahan abad ke-20, sebuah istilah muncul dalam ilmu kimia - logam dengan kepentingan strategis. Itu berarti sekelompok elemen yang sifat fisikokimianya memungkinkan untuk digunakan dalam produksi kompleks industri militer. Kita berbicara tentang logam seperti kromium, tantalum, niobium, molibdenum dan tungsten. Vanadium, yang sifatnya akan kami pertimbangkan dalam artikel ini, juga berhak menempati salah satu tempat sentral di antara logam yang digunakan dalam teknik mesin modern, metalurgi besi, alat dan produksi kimia. Logam membentuk empat oksida dengan oksigen, menunjukkan valensi 2, 3, 4 dan 5 di dalamnya.5 yang akan kita pelajari lebih detail.
Temui vanadium
Dalam ilmu kimia, ada yang sudah lama terbentukaturan yang menyatakan bahwa karakterisasi suatu unsur kimia harus dimulai dengan posisinya dalam sistem periodik D. I. Mendeleev. Rumus kimia vanadium sebagai zat sederhana adalah V, nomor seri adalah 23, massa atom adalah 50, 9414. Itu terletak di periode keempat, kelompok kelima dan, bersama dengan niobium dan tantalum, adalah perwakilan khas dari logam tahan api. Sampel zat murni adalah plastik dan berwarna abu-abu keperakan. Atom vanadium adalah elemen d, ia memiliki dua elektron s pada tingkat energi terakhir, namun partikel negatif yang terletak di subtingkat d pada tingkat keempat yang sama juga akan bervalensi.
Di mana logam itu ditemukan dan apa sifat fisiknya
Elemen itu sendiri tidak dapat ditemukan dalam bentuk murninya di alam. Tapi itu hadir sebagai komponen wajib dalam bijih polimetalik dan besi. Sebelumnya kita berbicara tentang plastisitas dan kelenturan zat sederhana, sekarang kita akan menambahkan bahwa sifat fisik penting vanadium adalah titik didih dan titik leleh yang tinggi, masing-masing sama dengan 3400 ° C dan 1920 ° C. Seperti titanium, ia secara drastis menurunkan parameter fisik dan kimianya ketika terkontaminasi dengan kotoran seperti nitrogen, hidrogen, atau oksigen. Secara khusus, keuletan dan kekuatan mekaniknya berkurang, dan vanadium menjadi rapuh.
Sifat kimia khusus
Metal mampu pasif, mis. memiliki kemampuan unik untuk menahan aksi lingkungan kimia yang agresif: larutan asam, alkali dan garam, membentuk lapisan pelindung pada permukaannya -vanadium oksida. Kisi kristal elemen memiliki struktur kubik. Perlu juga dicatat bahwa ketahanan korosi baja yang mengandung elemen tersebut sangat tinggi, yang memungkinkannya digunakan sebagai pengencang penahan beban untuk penyangga jembatan dan rig pengeboran minyak lepas pantai. Tidak mungkin membayangkan produksi alat modern tanpa baja yang mengandung vanadium. Bersama dengan niobium, kromium dan titanium, elemen ini digunakan untuk paduan paduan khusus yang digunakan dalam ilmu roket dan industri luar angkasa. Namun, asam nitrat dan sulfat pekat, larutan hidrogen fluorida dalam air, dan campuran asam klorida dan nitrat, yang disebut aqua regia, mudah berinteraksi dengan logam. Unsur vanadium sebagai zat sederhana dapat bereaksi dengan klorin, brom, belerang, dan garam yang sesuai terbentuk. Dengan oksigen, ia memberikan beberapa oksida yang sangat berbeda dalam sifat kimianya. Pertimbangkan mereka lebih lanjut.
oksida dasar dan amfoter
Logam membentuk dua oksida, VO dan V2O3, yang menunjukkan sifat dasar yang khas. Di laboratorium, monoksida ditambang dengan reaksi reduksi V2O5 bubuk vanadium halus. Oksida basa bereaksi dengan larutan asam untuk membentuk garam yang sesuai. Dan hidroksida sudah dapat diperoleh dari mereka dengan melakukan reaksi pertukaran dengan alkali. Vanadium (III) oksida ditemukan sebagai komponen mineral karelianit, dan diperoleh di laboratorium dengan memanaskan V2O5 dengan belerang, batubara atau hidrogen. Kedua oksida basa memiliki sifat pereduksi yang sangat kuat. Oksida VO2 adalah senyawa amfoter khas yang bereaksi dengan asam dan basa. Dalam larutan yang pHnya kurang dari 7, ion vanadil bermuatan positif VO2+ ditemukan, memberikan larutan warna biru muda, dan garam asam polivanadik terbentuk dalam media basa. Vanadium (IV) oksida menarik air, mis. adalah zat higroskopis, dalam reaksi ia berperilaku seperti zat pereduksi.
Vanadium hemipentoksida
Senyawa yang rumusnya adalah V2O5, adalah oksida logam terpenting. Ini adalah zat kristal oranye yang larut dalam air yang bereaksi dengan alkali untuk membentuk vanadat - garam asam metavanadik HVO3. Ini banyak digunakan sebagai katalis dalam oksidasi belerang dioksida menjadi anhidrida sulfat dalam produksi industri asam sulfat. Vanadium pentoksida memiliki kisi kristal belah ketupat dan tanda-tanda amfoterisitas dengan dominasi sifat oksida asam. Dalam reaksi itu berperilaku sebagai oksidator kuat. Senyawa ini digunakan dalam teknologi kaca, obat-obatan dan sintesis organik.
Metode ekstraksi vanadium dari senyawanya
Kami telah menyebutkan sebelumnya bahwa logam adalah komponen dari bijih besi. Dalam produksi tanur sembur, elemen tersebut, bersama dengan pengotor karbon dan fosfor, masuk ke dalam besi tuang. Ketika baja dilebur, vanadium oksida 5 mengendap dalam komposisi terak, di mana kandungannya dapat mencapai 16%. Menambahkannyagaram meja dan memanggang campuran dalam tungku, suatu produk diperoleh, yang selanjutnya dilarutkan dalam air. Konsentrat berair yang dihasilkan diperlakukan dengan asam sulfat dan V2O5 diisolasi darinya. Untuk mengisolasi vanadium murni dari oksida, Anda dapat menggunakan metode calciumthermy - reduksi logam menggunakan kalsium logam. Untuk mengurangi biaya teknologi dalam reaksi dengan vanadium pentoksida, aluminium sering digunakan sebagai pengganti kalsium. Logam ini juga dapat diperoleh dengan mereduksi vanadium oksida trivalen dengan batubara.
Peran biologis
Vanadium hadir dalam organisme hidup sebagai elemen jejak, yang merupakan bagian dari cairan antar sel echinodermata laut. Pada holothurian dan bulu babi, ini terkait dengan protein yang menjalankan fungsi mengangkut oksigen ke sel dan mengeluarkan karbon dioksida. Kandungan elemen tidak signifikan dalam organisme hewan berdarah panas dan manusia, di mana ia berada dalam komposisi enzim pankreas, di neuroglia dan nefron. Pada tumbuhan, elemen jejak terlibat sebagai enzim dalam fase gelap fotosintesis dan mempengaruhi tingkat pigmen klorofil yang terletak di kloroplas. Ini juga ditemukan pada bakteri nodul, yang merupakan pemecah nitrogen, di jaringan jamur yang lebih tinggi. Sebagai bagian dari chernozem, bersama dengan senyawa boron, tembaga, seng dan mangan, oksida vanadium mempengaruhi kesuburan tanah.
Dalam artikel kami, kami mempelajari sifat dasar vanadium dan oksidanya, dan juga mempertimbangkan penggunaan senyawanya dalamindustri.
