Содержание

Введение 2

историческая справка об элементе 3

распространение в природе, получение металла 3

Физические свойства 4

Химические свойства 5

Взаимодействие с неметаллами 5

Взаимодействие с кислотами 6

Взаимодействие с щелочами 8

взаимодействия между металлами. диаграммы состояния 9

КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ 12

ПРИМЕНЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ В ТЕХНИКЕ, БЫТУ. 13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 14

Введение

Ванадий – блестящий, серебристый металл, в чистом виде мягкий. Устойчив к коррозии благодаря образованию защитной оксидной пленки. Реагирует с концентрированными кислотами, но не с расплавами щелочей. Применяется главным образом в сплавах легированных сталях.

Ванадий довольно широко распространён в природе и составляет около 0,005% от общего числа атомов земной коры. Однако богатые месторождения его минералов встречаются редко. Помимо таких месторождений, важным источником сырья для промышленного получения ванадия являются некоторые железные руды, содержащие примеси соединений этого элемента.

При выветривании минералов земной коры, содержащих ванадий, соединения этого элемента отчасти удерживаются почвой, отчасти выносятся поверхностными водами в океан. Так, современные донные отложения Кольского залива и Каспийского моря содержат около 0,02% ванадия. Наличие его в некоторых железных рудах осадочного происхождения, нефти и каменном угле свидетельствует о большой биологической роли этого элемента для отдельных видов животных и растительных организмов минувших эпох. Некоторые современные растения и простейшие морские животные (асцидии, голотурии и др.) также избирательно извлекают ванадий из окружающей среды и накапливают его в своих организмах. Установлено, что ванадием богаты мухоморы. На организмы теплокровных животных растворимые соединения ванадия действуют как сильные яды.

Радиус, пм: V²⁺ 72, V³⁺ 65, V⁴⁺ 61, V⁵⁺ 59, атомный 132,1

Электроотрицательность: 1,63 (по Полингу), 1,45 (по Оллреду), 3,6 эВ (абсолютная)

Эффективный заряд ядра: 3,30 (по Слейтеру), 4,98 (по Клементи), 6,65 (по Фрезе-Фишеру)

Биологическая роль: важен для некоторых форм жизни, включая человека; стимулятор. Содержание в человеческом организме: мышечная ткань, %: 2*10^-6

Костная ткань, %: 0,35*10^-6

Кровь, мг/л: <0,0002

Ежедневный прием с пищей: 0,04 мг

Токсическая доза: 0,25 мг

Летальная доза: 2-4 мг

Содержание в организме среднего человека

(масса тела 70 кг): 0,11 мг

Распространенность: солнце (относительно Н=1*10¹²): 1,03*10⁴

Земная кора, %: 160*10^-4

Морская вода, %: Атлантический океан, в поверхностных слоях:

1,1*10^-7

Тихий океан, в поверхностных слоях: 1,6*10^-7

Тихий океан, в глубинных слоях: 1,8*10^-7

Время пребывания, лет: 50000

Геологические сведения: основные источники: патронит [VS₄], ванадинит [Pb₅(VO₄)₃Cl];

получается попутно из руд других элементов и венесуэльской

нефти;

мировое производство, т/год: 7000

1.Историческая справка об элементе

Ванадий (V) открыт в 1801 году мексиканским минералогом А. М. дель Рио (Мехико, Мексика) в свинцовой руде Самапанского месторождения. Позднее в 1830 г. Шведский химик Сефстрем (Фалун, Швеция), анализируя пробы железной руды месторождения Таборг, обнаружил в них новый элемент. Он и дал ему название по имени легендарной северной богини красоты Ванадис.

Металлический порошок ванадия серебристо-белого цвета путем восстановления VCl₂ водородом впервые получил английский химик Роско в 1869 г.

Пластичный ковкий ванадий получен лишь в 1927 г. Морденом и Ричем путем восстановления оксида ванадия (V) кальцием.

Промышленное значение металл приобрел лишь в начале ХХ в. После выявления положительного влияния его добавок на свойства стали. Использование его в металлургическом производстве в нашей стране в виде феррованадия началось с 1936 г.

2.Распространение в природе, получение металла

Содержание ванадия в земной коре 1,5*10^-2 % (по массе). Ванадиевые руды очень редки. Ванадий, как правило, находится в полиметаллических рудах других металлов, в частности свинцовых, свинцово-медных и свинцово-цинковых, а также в железных рудах, обычно представляющих собой титаномагнетиты. В некоторых магматических рудах концентрация ванадия достигает 1% V₂O₅.

Известно более 65 минералов, содержащих ванадий, из которых промышленное значение имеют: патронит, карнотит, раскоэлит, моттрамит, дуклуазит, ванадинит.

Из ванадийсодержащих руд (или их концентратов) ванадий извлекают либо непосредственным выщелачиванием растворами кислот и щелочей, либо выщелачиванием продукта окислительного обжига (в смеси с поваренной солью) водой или разбавленными кислотами. Из растворов путем гидролиза выделяют оксид ванадия (V) V₂O₅, который используют для выплавки феррованадия, а также производства металлического ванадия.

Ванадийсодержащие железные руды перерабатывают на сталь с получением ванадиевых шлаков. Шлаки подвергают обжигу в смеси с NaCl. Обожженный продукт выщелачивают водой, а затем слабыми сернокислыми растворами, после чего получают технический оксид ванадия (V).

Металлический ванадий получают либо непосредственным восстановлением оксида (V), либо в две стадии, т. е. сначала восстанавливают оксиды (V) до низшего оксида с использованием одного восстановителя, а затем низший оксид – до металла другим восстановителем.

Разработан ряд методов получения металлического ванадия: кальциетермический, при котором ковкий ванадий получают методом восстановления оксидов ванадия кальцием; алюминотермический, когда основным восстановителем металла является алюминий; метод вакуумного углетермического восстановления оксидов ванадия (использование углерода наиболее перспективно); хлоридный, при котором хлорид ванадия (VCl₃) восстанавливается жидким магнием.

Существует также йодидный метод, заключающийся в диссоциации йодида (VI₂) и обеспечивающий получение ванадия наиболее высокой чистоты, однако этот метод пока может быть использован лишь для получения небольших количеств высокочистого металла.

Каждый из рассмотренных методов имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбор того или иного метода определяется задачами в отношении качества конечного продукта, а также экономическими соображениями и возможностями осуществления самого процесса.

Черновой металл рафинируют электролизом в соляной ванне, переплавкой в индукционных, дуговых и электронно-лучевых печах, зонной плавкой в высоком вакууме (до чистоты 99,8-99,9%).

Ванадий металлический в кусках, получаемый алюминотермическим методом, по ТУ 48-4-520-90 должен содержать ≥95,0 + 0,5% V, ≤2,0% Al и ≤0,3% Fe.

Ванадий в слитках выпускают по ТУ 48-4-272-73 двух марок ВнМ-1 и ВнМ-2 в случаях цилиндрической формы длиной 200-800 мм и диаметром 80, 100, 120, 150 мм, массой от8 до 80 кг. Химический состав и твердость ванадия марок ВнМ-1 и ВнМ-2:

Марка	Содержание примесей, %, не более							Твердость НВ, МПа (не более)
	Fe	Al	Si	N2	H2	O2	C
ВнМ-1	0,2	0,2	0,2	0,01	0,001	0,03	0,03	1100
ВнМ-2	0,3	0,3	0,3	0,02	0,001	0,05	0,04	1200

Порошкообразный ванадий, получаемый методом электролитического рафинирования алюминотермического ванадия, выпускается трех марок; их химический состав, %:

Марка	V, %, не менее	Примеси, %, не более
		Al	Fe	Si	Ni	S	C
Вэл-1	99,9	1*10-2	1*10-2	1*10-2	1*10-2	5*10-3	2*10-2
Вэл-2	99,7	6*10-2	4*10-2	2*10-2	5*10-2	8*10-2	4*10-2
Вэл-3	99,5	1*10-1	8*10-2	2*10-2	1*10-1	2*10-2	5*10-2