Karakteristikat e metalit të vanadiumit. Vanadium: vetitë, masa atomike, formula, aplikimi

Vanadiumi është një element kimik i simbolizuar me simbolin "V". Masa atomike e vanadiumit është 50,9415 a. e.m., numri atomik - 23. Është metal i fortë argjend-gri, i lakueshëm dhe i shkrirë, që gjendet rrallë në natyrë. Gjendet në mbi 60 minerale dhe mund të gjendet edhe në lëndët djegëse fosile.

Zbulim i panjohur

Vanadiumi metalik u zbulua për herë të parë nga mineralologu meksikan me origjinë spanjolle Andres Manuel Del Rio në 1801. Një studiues ka nxjerrë një element të ri nga një mostër e mineralit "kafe" të plumbit të minuar në Meksikë. Siç rezulton, kripërat e metalit kanë një shumëllojshmëri të gjerë ngjyrash, kështu që Del Rio fillimisht e quajti atë "panchromium" (nga greqishtja "παγχρώμιο" - "me shumë ngjyra").

Mineralogu më vonë e quajti elementin erythronium (nga greqishtja "ερυθρός" - "e kuqe"), sepse shumica e kripërave bëheshin të kuqe kur nxeheshin. Duket se fati i jashtëzakonshëm i buzëqeshi një shkencëtari pak të njohur në Evropë. Zbulimi i elementit të ri kimik vanadium premtoi, nëse jo famë, atëherë të paktën njohje nga kolegët. Megjithatë, për shkak të mungesës së autoritetit të rëndësishëm në botën shkencore arritja e meksikanit u injorua.

Në 1805 kimist francez Hippolyte Victor Collet-Decotils sugjeroi se elementi i ri i ekzaminuar nga Del Rio ishte thjesht një mostër e kromatit të plumbit me papastërti. Në fund të fundit, studiuesi meksikan, për të mos e humbur plotësisht fytyrën para vëllazërisë shkencore, pranoi deklaratën e Collet-Decotille dhe braktisi zbulimin e tij. Megjithatë, arritja e tij nuk u shua në harresë. Sot, Andres Manuel Del Rio njihet si zbuluesi i metalit të rrallë.

Rihapja

Në 1831, suedezi Nils Gabriel Sefström rizbuloi elementin kimik vanadium në oksidin që përftoi gjatë punës me mineral hekuri. Shkencëtari zgjodhi shkronjën "V" si përcaktimin e saj, e cila ende nuk i është caktuar asnjë elementi. emrin Sefström metal i ri për shkak të ngjyrosjes së saj të bukur dhe të pasur për nder të perëndeshës së vjetër norvegjeze të bukurisë, Vanadis.

Lajmi shkaktoi rritje e interesit në komunitetin shkencor. Ne kujtuam menjëherë punën e mineralogistit meksikan. Në të njëjtin 1831, Friedrich Wöhler rishikoi dhe konfirmoi zbulimin e mëparshëm të Del Rios. Dhe gjeologu George William Featherstonhoop madje propozoi ta quante metalin "rionium" për nder të zbuluesit, por nisma nuk u mbështet.

E pakapshme

Izolimi i metalit vanadium në formën e tij të pastër ka qenë i vështirë. Para kësaj, shkencëtarët punonin vetëm me kripërat e tij. Kjo është arsyeja pse vetitë e vërteta të vanadiumit janë të panjohura. Në 1831, Berzelius raportoi se kishte marrë një substancë të metalizuar, por Henry Enfield Roscoe vërtetoi se Berzelius kishte prodhuar në të vërtetë nitrid vanadium (VN). Roscoe përfundimisht prodhoi metalin në 1867 duke reduktuar klorurin e vanadiumit (VCl 2) me hidrogjen. Që nga viti 1927, vanadiumi i pastër është marrë duke reduktuar pentoksidin e vanadiumit me kalcium.

Seriali i parë përdorim industrial elementi daton në vitin 1905. Metali iu shtua një aliazh çeliku për të bërë shasinë e makinave garuese dhe më vonë në karakteristikat e Ford Model T. Vanadium ndihmojnë në uljen e peshës strukturore duke rritur rezistencën në tërheqje. Nga rruga, kimisti gjerman Martin Henze zbuloi vanadiumin në qelizat e gjakut (ose qelizat koelomike) krijesat e detit- accidia - në 1911.

Vetitë fizike

Vanadiumi është një metal i lakueshëm gri-blu me fortësi mesatare me një shkëlqim çeliku dhe një densitet prej 6,11 g/cm³. Disa burime e përshkruajnë materialin si të butë, që do të thotë duktilitet i lartë i tij. Struktura kristalore element më kompleks se shumica e metaleve dhe çeliqeve.

Vanadiumi ka rezistencë të mirë ndaj korrozionit, alkaleve, acideve sulfurik dhe klorhidrik. Ai oksidohet në ajër në rreth 660°C (933K, 1220°F), megjithëse pasivizimi i oksidit ndodh edhe në temperaturën e dhomës. Ky material shkrihet kur temperatura arrin 1920°C, dhe vlon në 3400°C.

Vetitë kimike

Vanadiumi, kur ekspozohet ndaj oksigjenit, formon katër lloje oksidesh:

Komponimet e tipit (II) të vanadiumit janë agjentë reduktues, dhe përbërjet e tipit (V) janë agjentë oksidues. Komponimet (IV) shpesh ekzistojnë si derivate të kationit vanadil.

Oksid

Komponimi më i rëndësishëm tregtar është pentoksidi i vanadiumit. Është e verdhë kafe të ngurta, megjithëse kur precipitohet rishtazi nga tretësira ujore ngjyra e saj është portokalli e errët.

Oksidi përdoret si katalizator për prodhimin e acidit sulfurik. Ky përbërës oksidon dioksidin e squfurit (SO 2) në trioksid (SO 3). Në këtë reaksion redoks, squfuri oksidohet nga +4 në +6, dhe vanadiumi reduktohet nga +5 në +4. Formula për vanadiumin është si më poshtë:

V 2 O 5 + SO 2 → 2VO 2 + SO 3

Katalizatori rigjenerohet nga oksidimi i oksigjenit:

2VO 2 + O 2 → V 2 O 5

Procese të ngjashme oksidimi përdoren në prodhimin e anhidrit maleik, anhidrit ftalik dhe disa komponimeve të tjera organike me shumicë.

Ky oksid përdoret gjithashtu në prodhimin e ferrovanadiumit. Nxehet me hekur dhe ferrosilicon me shtimin e gëlqeres. Kur përdoret alumini, prodhohet një aliazh hekur-vanadium së bashku me oksidin e aluminit si nënprodukt. Për shkak të koeficientit të lartë rezistencë termike Oksidi i vanadiumit (V) përdoret si material detektor në bolometra dhe grupe mikrobolometrash në instrumentet e imazhit termik.

Karakteristikat

Metali i rrallë ka këto karakteristika:

• Struktura kristalore: kub me qendër trupin.
• Përçueshmëria e zërit: 4560 m/s (në 20°C).
• Valenca e vanadiumit: V (më rrallë IV, III, II).
• Zgjerimi termik: 8,4 µm/(m K) (në 25°C).
• Përçueshmëria termike: 30.7 W/(m K).
• Rezistenca elektrike: 197 nΩ m (në 20°C).
• Magnetizëm: paramagnetik.
• Ndjeshmëria magnetike: +255·10 -6 cm 3 /mol (298K).
• Moduli elastik: 128 GPa.
• Moduli i prerjes: 47 GPa.
• Moduli pjesa më e madhe e elasticitetit: 160 GPa.
• Raporti Poisson: 0.37.
• Fortësia në shkallën Mohs: 6.7.
• Fortësia e Vickers: 628-640 MPa.
• Fortësia e Brinelit: 600-742 MPa.
• Kategoria e elementit: metal kalimtar.
• Konfigurimi elektronik: 3d 3 4s 2.
• Nxehtësia e shkrirjes: 21.5 kJ/mol.
• Nxehtësia e avullimit: 444 kJ/mol.
• Kapaciteti molar i nxehtësisë: 24,89 J/(mol K).

Vanadiumi në tabelën periodike është në grupin e 5-të (nëngrupi i vanadiumit), periudha e 4-të, blloku d.

Përhapja

Vanadiumi në shkallën e Universit është afërsisht 0.0001% e vëllimit të përgjithshëm të materies. Është po aq e zakonshme sa bakri dhe zinku. Metali u zbulua në shkëlqimin spektral të Diellit dhe yjeve të tjerë.

Elementi është i 20-ti më i përhapur në kores së tokës. Vanadiumi metalik është mjaft i rrallë në formë kristalore, por komponimet e këtij materiali gjenden në 65 minerale të ndryshme. Ekonomikisht të rëndësishme prej tyre janë patroniti (VS 4), vanadiniti (Pb 5 (VO 4) 3 Cl) dhe karnotiti (K 2 (UO 2) 2 (VO 4) 2 3 H 2 O).

Jonet vanadil janë të bollshme në ujin e detit dhe kanë një përqendrim mesatar prej 30 nMa. Disa burime ujë mineral përmbajnë edhe këto jone në përqëndrime të larta. Për shembull, burimet pranë malit Fuji përmbajnë deri në 54 µg/l.

Prodhimi

Pjesa më e madhe e këtij metali të rrallë është marrë nga magnetiti vanadium, i gjetur në shkëmbinjtë gabro magmatikë ultramafik. Lëndët e para nxirren kryesisht nga Afrika e Jugut, Kina veriperëndimore dhe Rusia lindore. Në vitin 2013, këto vende prodhuan më shumë se 97% të të gjithë vanadiumit (79,000 tonë në peshë).

Metali është gjithashtu i pranishëm në boksitin dhe depozitat e naftës së papërpunuar, qymyrit, argjilës së naftës dhe rërës së katranit. Përqendrimet deri në 1200 ppm janë raportuar në naftën bruto. Për shkak të vetive oksiduese të vanadiumit (disa nga oksidet e tij), pas djegies së produkteve të tilla të naftës, mbetjet e elementit mund të shkaktojnë korrozion në motorë dhe kaldaja.

Rreth 110,000 tonë substancë lëshohen në atmosferë çdo vit nga djegia e lëndëve djegëse fosile. Sot po zhvillohen teknologji për nxjerrjen e substancave të vlefshme nga hidrokarburet.

Prodhimi

Vanadiumi përdoret kryesisht si një shtesë për lidhjet e çelikut të quajtura ferroaliazhe. Ferrovanadiumi përftohet drejtpërdrejt duke reduktuar një përzierje të oksidit të vanadiumit me valencë (V), oksideve të hekurit dhe hekur i pastër në një furrë elektrike.

Metali prodhohet duke përdorur një proces me shumë hapa që fillon me pjekjen e mineralit të magnetitit vanadium të bluar me shtimin e klorurit të natriumit (NaCl) ose karbonatit të natriumit (Na2CO3) në rreth 850°C për të prodhuar metavanadat natriumi (NaVO3). Një ekstrakt ujor i kësaj substance acidifikohet për të marrë një kripë polivanadate, e cila reduktohet me metal kalcium. Si një alternativë ndaj prodhimit në shkallë të vogël, pentoksidi i vanadiumit reduktohet me hidrogjen ose magnez.

Përdoren edhe shumë metoda të tjera, të cilat prodhojnë vanadium si nënprodukt të proceseve të tjera. Pastrimi i tij është i mundur duke përdorur metodën e jodit, të zhvilluar nga Anton Eduard van Arkel dhe Jan Hendrik de Boer në 1925. Ai përfshin formimin e jodidit të vanadiumit (III) dhe zbërthimin e tij pasues për të prodhuar metal të pastër:

2 V + 3I 2 ⇌ 2 VI 3

Japonezët dolën me një mënyrë mjaft ekzotike për të marrë këtë element. Ata mbarështojnë ascidianët (një lloj chordata) në plantacione nënujore, të cilat thithin vanadiumin nga uji i detit. Më pas mblidhen dhe digjen. Nga hiri që rezulton nxirret metal i vlefshëm. Nga rruga, përqendrimi i tij në këtë rast është shumë më i lartë se në depozitat më të pasura.

aliazhet

Cilat janë lidhjet e vanadiumit? Përafërsisht 85% e metalit të rrallë të prodhuar përdoret për të prodhuar ferrovanadium ose si një shtesë për çelikun. Në fillim të shekullit të 20-të u zbulua se as nje numer i madh i vanadium rrit ndjeshëm forcën e çelikut. Ky element formon nitride dhe karbide të qëndrueshme, gjë që çon në përmirësimin e karakteristikave të çeliqeve dhe lidhjeve.

Që nga ajo kohë, vanadiumi është përdorur në boshte, korniza, bosht me gunga, ingranazhe dhe përbërës të tjerë të rëndësishëm të automjeteve me rrota. Ekzistojnë dy grupe lidhjesh:

• Karbon i lartë me një përmbajtje prej 0,15% deri në 0,25% vanadium.
• Çeliqet e veglave me shpejtësi të lartë (HSS) që përmbajnë nga 1% deri në 5% të këtij elementi.

Fortësitë mbi HRC 60 mund të arrihen për çeliqet e klasës HSS Ato përdoren në instrumente kirurgjikale. Në metalurgjinë pluhur, lidhjet mund të përmbajnë deri në 18% vanadium. Përmbajtja e lartë e karabit në këto aliazhe rrit ndjeshëm rezistencën ndaj konsumit. Prej tyre bëhen vegla dhe thika.

Për shkak të vetive të tij, vanadium stabilizon formën beta të titanit, rrit forcën dhe qëndrueshmërinë e temperaturës. I përzier me alumin në lidhjet e titanit, përdoret në motorët reaktiv, avionë me shpejtësi të lartë dhe implante dentare. Lidhja më e zakonshme për gypat pa qepje është titani 3/2.5, që përmban 2.5% vanadium. Këto materiale përdoren gjerësisht në industrinë e hapësirës ajrore, të mbrojtjes dhe të biçikletave. Një tjetër aliazh i zakonshëm, i prodhuar kryesisht në fletë, është titani 6AL-4V, i cili përbëhet nga 6% alumin dhe 4% vanadium.

Disa lidhje vanadiumi shfaqin veti superpërcjellëse. Superpërcjellësi i fazës së parë A15 ishte një përbërje vanadiumi V 3 Si, e cila u mor në 1952. Shiriti i galiumit vanadium përdoret në magnet superpërçues. Struktura e fazës superpërcjellëse A15 V 3 Ga është e ngjashme me strukturën e superpërcjellësve më të zakonshëm: stannidi i triniobit (Nb 3 Sn) dhe titan niobiumit (Nb 3 Ti).

Kohët e fundit, shkencëtarët kanë zbuluar se në mesjetë janë shtuar disa mostra të Damaskut dhe çelikut të damaskut. një sasi të vogël të vanadium (40 deri në 270 ppm). Kjo përmirësoi vetitë e teheve. Megjithatë, është e paqartë se ku dhe si është nxjerrë metali i rrallë. Ndoshta ishte pjesë e disa xeheroreve.

Aplikacion

Përveç metalurgjisë, vanadiumi përdoret për aplikime të tjera. Seksioni kryq i kapjes termike të neutronit dhe gjysma e shkurtër e jetës së izotopeve të formuara gjatë kapjes së neutronit e bëjnë këtë metal material i përshtatshëm për përdorim brenda një reaktori të shkrirjes.

Oksidi më i zakonshëm i vanadiumit, pentoksidi V 2 O 5, përdoret si katalizator në prodhimin e acidit sulfurik dhe si agjent oksidues në prodhimin e anhidrit maleik. Shkuma e vanadiumit përdoret në prodhimin e produkteve qeramike.

Metal është një komponent i rëndësishëm katalizatorë të përzier të oksidit të metalit të përdorur në oksidimin e propanit dhe propilenit në akroleinë, acid akrilik ose amoksidimi i propilenit në akrilonitril. Një tjetër oksid vanadiumi, dioksidi VO 2, përdoret në prodhimin e veshjeve të qelqit që bllokojnë rrezatimin infra të kuqe në temperatura të caktuara.

Bateria redoks vanadiumi është një qelizë galvanike e përbërë nga jone ujore të vanadiumit shtete të ndryshme oksidimi. Bateritë e këtij lloji u propozuan për herë të parë në vitet 1930, dhe perdorim komercial filloi në vitet 1980. Vanadate mund të përdoret për të mbrojtur çelikun nga korrozioni.

Vanadiumi është i rëndësishëm për shëndetin e njeriut. Ndihmon në rregullimin e metabolizmit të karbonit dhe lipideve dhe është i përfshirë në prodhimin e energjisë. Rekomandohet të konsumoni 6-63 mcg në ditë (të dhënat e OBSH) të substancës që vjen produkte ushqimore. Është mjaft i mjaftueshëm në drithëra, bishtajore, perime, barishte dhe fruta.

Vanadium

Vanadium - element nëngrupi anësor grupi i pestë, periudha e katërt tabelë periodike Elementet kimike të D.I Mendeleev, me numër atomik 23. Shënuar me simbolin V (lat. Vanadium). Substanca e thjeshtë vanadium është një metal duktil me ngjyrë argjendi-gri.

1. Historia e zbulimit

Së pari vanadium u zbulua në të vërtetë në 1781 nga një profesor i mineralogjisë nga Mexico City, Andres Manuel Del Rio, në xeherorët e plumbit. Ai zbuloi një metal të ri dhe propozoi emrin "panchromium" për të për shkak të gamës së gjerë të ngjyrave të përbërjeve të tij, duke e ndryshuar më vonë në "erythronium". Del Rio nuk kishte autoritet në botën shkencore të Evropës dhe kimistët evropianë dyshuan në rezultatet e tij. Pastaj vetë Del Rio humbi besimin në zbulimin e tij dhe deklaroi se kishte zbuluar vetëm kromatin e plumbit.

Në 1830, vanadiumi u rizbulua në mineral hekuri nga kimisti suedez Nils Säfström. Emri i elementit të ri u dha nga Berzelius dhe Sefström.

Friedrich Wöhler, i cili po eksploronte mineralin meksikan, pati një shans për të zbuluar vanadiumin, por pak para zbulimit të Sefström-it, ai u helmua rëndë nga fluori i hidrogjenit dhe nuk ishte në gjendje të vazhdonte kërkimin e tij. Megjithatë, Wöhler përfundoi studimin e mineralit dhe më në fund vërtetoi se ai përmbante vanadium dhe jo krom.

1. Të qenit në natyrë

Vanadiumi është një element gjurmë dhe nuk gjendet në formë të lirë në natyrë. Përmbajtja e vanadiumit në koren e tokës është 1,6 × 10 −2% në masë, në ujin e oqeanit 3 × 10 −7%. Përmbajtja më e lartë mesatare e vanadiumit në shkëmbinjtë magmatikë vërehet në gabro dhe bazalt (230-290 g/t). Në shkëmbinjtë sedimentarë, akumulimi i konsiderueshëm i vanadiumit ndodh në biolite (asfaltite, thëngjij, fosfate bituminoze), rreshpe bituminoze, boksite, si dhe në mineralet olitike dhe silicore-hekur. Afërsia e rrezeve jonike të vanadiumit dhe hekurit dhe titanit, të cilat janë të përhapura në shkëmbinjtë magmatikë, çon në faktin se vanadiumi në proceset hipogjene është tërësisht në gjendje të shpërndarë dhe nuk formon mineralet e veta. Bartësit e tij janë mineralet e shumta të titanit (titanomagnetiti, sfeni, rutili, ilmeniti), mikat, piroksenet dhe granatat, të cilat kanë një kapacitet izomorfik të rritur në lidhje me vanadiumin. Mineralet më të rëndësishme: patroniti V(S 2) 2, vanadiniti Pb 5 (VO 4) 3 Cl dhe disa të tjerë. Burimi kryesor i vanadiumit janë xehet e hekurit që përmbajnë vanadium si papastërti.

Vendi i lindjes

Ka depozita të njohura në Peru, Kolorado, SHBA, Afrikën e Jugut, Finlandë, Australi, Armeni dhe Rusi.

1. Marrja e vanadiumit

Në industri, kur merret vanadium nga mineralet e hekurit me përzierjen e tij, fillimisht përgatitet një koncentrat, në të cilin përmbajtja e vanadiumit arrin 8-16%. Më pas, me trajtimin oksidativ, vanadiumi shndërrohet në shkallën më të lartë oksidimi +5 dhe ndahet vanadati i natriumit lehtësisht i tretshëm (Na) NaVO 3. Kur tretësira acidifikohet me acid sulfurik, formohet një precipitat, i cili pas tharjes përmban më shumë se 90% vanadium.

Koncentrati primar reduktohet në furrat e zjarrit për të prodhuar koncentrat vanadiumi, i cili më pas përdoret në shkrirjen e një aliazhi vanadiumi dhe hekuri - i ashtuquajturi ferrovanadium (përmban nga 35 në 80% vanadium). Vanadiumi metalik mund të përgatitet nga reduktimi i klorurit të vanadiumit me hidrogjen (H), reduktimi termik i kalciumit i oksideve të vanadiumit (V 2 O 5 ose V 2 O 3), shpërbërja termike e VI 2 dhe metoda të tjera

1. Vetitë fizike

Vanadiumi është një metal duktil me ngjyrë argjendi-gri, i ngjashëm në pamje me çelikun. Qelizë kristalore trup kub me qendër, a=3,024 Å, z=2, grup hapësinor im 3m. Pika e shkrirjes 1920 °C, pika e vlimit 3400 °C, dendësia 6.11 g/cm³. Kur nxehet në ajër mbi 300 °C, vanadiumi bëhet i brishtë. Papastërtitë e oksigjenit, hidrogjenit dhe azotit zvogëlojnë ndjeshëm plasticitetin e vanadiumit dhe rrisin fortësinë dhe brishtësinë e tij.

1. Vetitë kimike

Kimikisht, vanadiumi është mjaft inert. Është rezistent ndaj ujit të detit, zgjidhjeve të holluara të acideve klorhidrik, nitrik dhe sulfurik dhe alkaleve.

Me oksigjen, vanadiumi formon disa okside: VO, V 2 O 3, VO 2, V 2 O 5. portokalli V 2 O 5 - oksid acidi, VO 2 blu e errët është amfoterike, oksidet e mbetura të vanadiumit janë bazë. Halidet e vanadiumit hidrolizohen. Me halogjenet, vanadiumi formon halogjene mjaft të paqëndrueshme të përbërjeve VX 2 (X = F, Cl, Br, I), VX 3, VX 4 (X = F, Cl, Br), VF 5 dhe disa oksohalide (VOCl, VOCl 2 , VOF 3 dhe etj.).

Komponimet e vanadiumit në gjendje oksidimi +2 dhe +3 janë agjentë të fortë reduktues në gjendje oksidimi +5 shfaqin vetitë e agjentëve oksidues. Njihen karabit vanadiumi zjarrdurues VC (t pl =2800 °C), nitridi i vanadiumit VN, sulfuri i vanadiumit V 2 S 5, silici i vanadiumit V 3 Si dhe komponime të tjera të vanadiumit.

Kur V 2 O 5 ndërvepron me oksidet bazë formohen vanadate - kripëra të acidit vanadik të përbërjes së mundshme HVO 3.

1. Aplikacion

80% e të gjithë vanadiumit të prodhuar përdoret në lidhje, kryesisht për çelik inox dhe vegla.

Çeliku vanadium përdoret për veshjen e bykut të anijeve. Rritja e konkurrencës në ndërtimin e anijeve po intensifikon futjen e çeliqeve që lejojnë saldimin me shpejtësi të lartë në mjedise të lagështa. Përdorimi i vanadiumit në prodhimin e lidhjeve të bazuara në titan dhe metale të tjera zjarrduruese të destinuara për teknologji të re (aviacion, raketa, energji bërthamore) po zgjerohet. Përmbajtja e vanadiumit në këto lidhje është 0,8-6,0%. Vanadiumi në kombinim me aluminin përdoret për t'i dhënë forcën e nevojshme lidhjeve të titanit, të cilat përdoren për të krijuar batisfera speciale për eksplorimin e oqeanit në një thellësi prej 10,000 m lidhjet e aluminit përmirëson rezistencën e tyre ndaj nxehtësisë dhe saldimin.

Energjia bërthamore-hidrogjen:

Kloruri i vanadiumit përdoret në zbërthimin termokimik të ujit në energjinë bërthamore-hidrogjen (cikli klorur vanadium i General Motors, SHBA). Në metalurgji, vanadiumi përcaktohet me shkronjën F.

Burimet e rrymës kimike:

Pentoksidi i vanadiumit përdoret gjerësisht si një elektrodë pozitive (anodë) në bateritë dhe akumulatorët e litiumit me fuqi të lartë. Vanadat argjendi në bateritë rezervë si katodë.

1. Roli dhe efektet biologjike

Është vërtetuar se vanadiumi mund të pengojë sintezën e acideve yndyrore dhe të shtypë formimin e kolesterolit. Vanadiumi frenon një sërë sistemesh enzimatike, pengon fosforilimin dhe sintezën e ATP, zvogëlon nivelin e koenzimave A dhe Q, stimulon aktivitetin e monoamine oksidazës dhe fosforilimit oksidativ. Dihet gjithashtu se në skizofreni përmbajtja e vanadiumit në gjak rritet ndjeshëm.

Marrja e tepërt e vanadiumit në trup zakonisht shoqërohet me faktorë mjedisorë dhe industrialë. Kur ekspozohen në mënyrë akute ndaj dozave toksike të vanadiumit, punëtorët përjetojnë reaksione inflamatore lokale të lëkurës dhe mukozave të syve, sipërme traktit respirator, akumulimi i mukusit në bronke dhe alveole. Gjithashtu ndodhin reaksione alergjike sistemike si astma dhe ekzema; si dhe leukopenia dhe anemia, të cilat shoqërohen me shqetësime në parametrat bazë biokimikë të organizmit.

Kur vanadiumi u jepet kafshëve (në doza 25-50 mcg/kg), vërehet vonesa e rritjes, diarreja dhe rritja e vdekshmërisë.

Në total, një person mesatar (pesha trupore 70 kg) përmban 0,11 mg vanadium. Vanadiumi dhe komponimet e tij janë toksike. Doza toksike për njerëzit është 0.25 mg, doza vdekjeprurëse është 2-4 mg.

Një përmbajtje e shtuar e proteinave dhe kromit në dietë redukton efektin toksik të vanadiumit. Standardet e konsumit për këtë lëndë minerale jo i instaluar.

Për më tepër, vanadiumi në disa organizma, për shembull, në banorët detarë të pjesës së poshtme të holoturianëve dhe ascidëve, është i përqendruar në lëngun / gjakun koelomik dhe përqendrimet e tij arrijnë 10%! Kjo do të thotë, këto kafshë janë një përqendrues biologjik i vanadiumit. Funksioni i tij në trupin e trangujve të detit nuk është plotësisht i qartë, shkencëtarë të ndryshëm e konsiderojnë atë si përgjegjës ose për transferimin e oksigjenit në trupin e këtyre kafshëve, ose për transferimin; lëndë ushqyese. Nga pikëpamja përdorim praktik- është e mundur të nxirret vanadium nga këta organizma, kthimi ekonomik i "plantacioneve të detit" të tillë është ky moment nuk është e qartë, por ka versione provë të disponueshme në Japoni.

1. Izotopet

Vanadiumi natyror përbëhet nga dy izotope: radioaktiv i dobët 50 V (bollëk izotopik 0,250%) dhe i qëndrueshëm 51 V (99,750%). Gjysma e jetës së vanadium-50 është 1,5 x 10 17 vjet, d.m.th., për të gjitha qëllimet praktike mund të konsiderohet e qëndrueshme; ky izotop në 83% të rasteve kthehet në 50 Ti nëpërmjet kapjes së elektroneve dhe në 17% të rasteve pëson zbërthim beta minus duke u kthyer në 50 Cr. Janë të njohura 24 izotope radioaktive artificiale të vanadiumit me një numër masiv nga 40 në 65 (si dhe 5 gjendje metastabile). Nga këto, më e qëndrueshme është 49 V ( T 1/2 = 337 ditë) dhe 48 V ( T 1/2 = 15.974 ditë).

Litium

Litium (lat. Litium; shënohet me simbolin Li) - element nëngrupi kryesor grupi i parë, periudha e dytë e sistemit periodik të elementeve kimike nga D.I Mendeleev, me numër atomik 3. Substanca e thjeshtë litium është një metal alkali i butë me ngjyrë argjendi të bardhë.

1. Historia e zbulimit

Litiumi u zbulua në 1817 nga kimisti dhe mineralologu suedez A. Arfvedson, fillimisht në mineralin petalit (Li, Na), dhe më pas në spodumene LiAl dhe në lepidolit KLi 1.5 Al 1.5 (F,OH) 2. Metali litium u zbulua për herë të parë nga Humphry Davy në 1825.

Litiumi mori emrin e tij për faktin se u zbulua në "gurë" (greqisht λίθος - gur). Fillimisht u quajt "lithion" emër modern u propozua nga Berzelius.

1. Të qenit në natyrë

Gjeokimia e litiumit:

Sipas vetive të tij gjeokimike, litiumi i përket elementëve litofil me jon të madh, duke përfshirë kaliumin, rubidiumin dhe ceziumin. Përmbajtja e litiumit në krye kore kontinentaleështë 21 g/t, në ujin e detit 0,17 mg/l.

Mineralet kryesore të litiumit janë mikë lepidolite - KLi 1.5 Al 1.5 (F, OH) 2 dhe spodumene pirokseni - LiAl. Kur litiumi nuk formon minerale të pavarura, ai zëvendëson në mënyrë izomorfike kaliumin në mineralet e përhapura shkëmbore.

Depozitat e litiumit kufizohen në depërtime të granitit të metaleve të rrallë, në lidhje me të cilat zhvillohen edhe pegmatitet me litium ose depozita komplekse hidrotermale, që përmbajnë kallaj, tungsten, bismut dhe metale të tjera. Vlen të theksohen veçanërisht shkëmbinjtë specifikë ongonit - granitet me topaz magmatik, përmbajtje të lartë fluor dhe ujë, dhe përqendrime jashtëzakonisht të larta të elementëve të ndryshëm të rrallë, përfshirë litiumin.

Një lloj tjetër depozitash litiumi janë shëllirat e disa liqeneve shumë të kripura.

Vendi i lindjes:

Depozitat e litiumit janë të njohura në Rusi, Argjentinë, Meksikë, Afganistan, Kili, SHBA, Kanada, Brazil, Spanjë, Suedi, Kinë, Australi, Zimbabve, Kongo.

1. Marrja e litiumit

Aktualisht, për të marrë metalin litium, mineralet e tij natyrore ose zbërthehen me acid sulfurik (metoda e acidit), ose sinterohen me CaO ose CaCO 3 (metoda alkaline), ose trajtohen me K 2 SO 4 (metoda e kripës) dhe më pas shpëlahen me ujë. . Në çdo rast, karbonati i litiumit i dobët i tretshëm Li 2 CO 3 izolohet nga tretësira që rezulton, e cila më pas shndërrohet në klorur LiCl. Elektroliza e shkrirjes së klorurit të litiumit kryhet në një përzierje me KCl ose BaCl 2 (këto kripëra shërbejnë për uljen e pikës së shkrirjes së përzierjes).

2LiCl(l) = 2Li + Cl2

Litiumi që rezulton pastrohet më pas me distilim me vakum.

1. Vetitë fizike

Litiumi është një metal i bardhë argjendi, i butë dhe duktil, më i fortë se natriumi, por më i butë se plumbi. Mund të përpunohet duke shtypur dhe rrotulluar.

Në temperaturën e dhomës, metali i litiumit ka një rrjetë kubike të përqendruar te trupi ( numri i koordinimit 8), i cili pas përpunimit të ftohtë shndërrohet në një rrjetë kubike të ngushtë, ku çdo atom që ka një koordinim të dyfishtë kuboktaedral është i rrethuar nga 12 të tjerë. Nën 78 K, forma e qëndrueshme e kristalit është një strukturë gjashtëkëndore e mbushur ngushtë, në të cilën çdo atom litium ka 12 fqinjët më të afërt të vendosur në majat e një kuboktaedri.

Nga të gjithë metalet alkali, litiumi ka pikat më të larta të shkrirjes dhe vlimit (180,54 dhe 1340 °C, respektivisht), dhe ka densitetin më të ulët në temperaturën e dhomës nga të gjitha metalet (0,533 g/cm³, pothuajse gjysma e densitetit të ujit).

Madhësia e vogël e atomit të litiumit çon në pamjen veti të veçanta metalike Për shembull, përzihet me natriumin vetëm në temperatura nën 380 ° C dhe nuk përzihet me kaliumin e shkrirë, rubidiumin dhe ceziumin, ndërsa çiftet e tjera të metaleve alkali përzihen me njëri-tjetrin në çdo raport.

1. Vetitë kimike

Litiumi është një metal alkalik, por është relativisht i qëndrueshëm në ajër. Litiumi është metali alkali më pak aktiv, ai praktikisht nuk reagon me ajrin e thatë (dhe madje edhe oksigjenin e thatë) në temperaturën e dhomës. Për këtë arsye, litiumi është i vetmi metal alkali që nuk ruhet në vajguri (dhe dendësia e litiumit është aq e ulët sa do të notojë në të) dhe mund të ruhet në ajër për një kohë të shkurtër.

Në ajrin e lagësht, ai reagon ngadalë me azotin në ajër, duke u shndërruar në nitrid Li 3 N, hidroksid LiOH dhe karbonat Li 2 CO 3. Kur nxehet në oksigjen, digjet, duke u shndërruar në oksid Li 2 O tipar interesant, që në intervalin e temperaturës nga 100 °C deri në 300 °C, litiumi mbulohet me një shtresë të dendur oksidi dhe më pas nuk oksidohet.

Në vitin 1818, kimisti gjerman Leopold Gmelin zbuloi se litiumi dhe kripërat e tij ngjyrosin flakën karmine të kuqe, e cila është shenjë cilësore për përcaktimin e litiumit. Temperatura e djegies është rreth 300 °C. Produktet e djegies irritojnë mukozën e nazofaringit.

Reagon me qetësi, pa shpërthim ose zjarr, me ujë, duke formuar LiOH dhe H2. Gjithashtu reagon me alkool etilik(me formimin e alkoolit), me hidrogjen (në 500-700 °C) me formimin e hidridit të litiumit, me amoniak dhe me halogjene (me jod - vetëm kur nxehet). Në 130 °C ai reagon me squfur për të formuar sulfide. Në një vakum në temperatura mbi 200 °C, ai reagon me karbonin (formohet acetilide). Në 600-700 °C, litiumi reagon me silikon për të formuar silicid. I tretshëm kimikisht në amoniak të lëngshëm (-40 °C), formohet një tretësirë ​​blu.

Litiumi ruhet në eter nafte, parafinë, benzinë ​​dhe/ose vaj mineral në kuti kallaji të mbyllura hermetikisht. Metali litium shkakton djegie nëse bie në kontakt me lëkurën, mukozën dhe sytë.

1. Aplikacion

Materialet termoelektrike:

Një aliazh i sulfurit të litiumit dhe sulfurit të bakrit është një gjysmëpërçues efektiv për konvertuesit termoelektrikë (emf rreth 530 μV/K).

Burimet e rrymës kimike:

Anodet janë bërë nga litiumi burimet kimike rrymë (bateri, p.sh. bateri klorur litiumi) dhe qeliza voltaike me elektrolit të ngurtë (p.sh. litium krom-argjend, litium bismutat, oksid bakri litium, dioksid litium mangan, litium jod plumbi, litium jod, litium-jod, litium litium-argjend, litium litium, litium lithium, fluori i bakrit, elementet litium-dioksid squfuri), duke punuar në bazë të elektroliteve të lëngëta dhe të ngurta jo ujore (tetrahidrofuran, karbonat propileni, format metil, acetonitril).

Kobaltati i litiumit dhe molibdati i litiumit kanë treguar veti më të mira të performancës dhe kapacitet energjetik si elektroda pozitive e baterive të litiumit.

Hidroksidi i litiumit përdoret si një nga komponentët për përgatitjen e elektrolitit të baterive alkaline. Shtimi i hidroksidit të litiumit në elektrolitin e tërheqjes hekur-nikel, nikel-kadmium, nikel-zink bateritë rrit jetën e tyre të shërbimit me 3 herë dhe kapacitetin me 21% (për shkak të formimit të nikelateve të litiumit).

Aluminati i litiumit është elektroliti i ngurtë më efektiv (së bashku me cezium beta alumin).

Materialet lazer:

Kristalet e vetme të fluoridit të litiumit përdoren për prodhimin e lazerëve me qendër me ngjyra pa shumë efikasitet (eficiencë 80%) dhe për prodhimin e optikës me një gjerësi brezi të gjerë spektral.

Agjentët oksidues:

Perklorati i litiumit përdoret si agjent oksidues.

Zbulimi i defekteve:

Sulfati i litiumit përdoret në zbulimin e defekteve.

Piroteknikë:

Nitrat litium përdoret në piroteknikë.

Lidhjet:

Lidhjet e litiumit me argjend dhe ar, si dhe bakër, janë lidhës shumë efektiv. Lidhjet e litiumit me magnez, skandium, bakër, kadmium dhe alumin janë materiale të reja premtuese në aviacion dhe astronautikë. Bazuar në aluminatin e litiumit dhe silikatin, janë krijuar qeramika që ngurtësohen në temperaturën e dhomës dhe përdoren në pajisje ushtarake, metalurgji, dhe, në të ardhmen, në energjinë termonukleare. Xhami i bërë nga silikat litium alumini, i forcuar nga fibrat e karbitit të silikonit, ka forcë të jashtëzakonshme. Litiumi është shumë efektiv në forcimin e lidhjeve të plumbit dhe për t'u dhënë atyre duktilitet dhe rezistencë ndaj korrozionit.

Elektronikë:

Triborati i ceziumit të litiumit përdoret si një material optik në radio elektronike. Niobati kristalor i litiumit LiNbO 3 dhe tantalati i litiumit LiTaO 3 janë materiale optike jolineare dhe përdoren gjerësisht në optikën jolineare, akusto-optikë dhe optoelektronikë. Litiumi përdoret gjithashtu për mbushjen e llambave halogjene metalike të shkarkimit të gazit.

Metalurgji:

Në metalurgjinë me ngjyra dhe me ngjyra, litiumi përdoret për të deoksiduar dhe rritur duktilitetin dhe forcën e lidhjeve. Litiumi ndonjëherë përdoret për të rikuperuar metale të rralla duke përdorur metodat e metalotermisë.

Metalurgjia e aluminit:

Karbonati i litiumit është substanca ndihmëse më e rëndësishme (i shtuar elektrolitit) në shkrirjen e aluminit dhe konsumi i tij po rritet çdo vit në raport me vëllimin e prodhimit global të aluminit (konsumi i karbonatit të litiumit është 2,5-3,5 kg për ton alumini të shkrirë).

Lidhje alumini:

Futja e litiumit në sistemin e lidhjeve bën të mundur marrjen e lidhjeve të reja të aluminit me forcë specifike të lartë.

Shtimi i litiumit zvogëlon densitetin e aliazhit dhe rrit modulin elastik. Me një përmbajtje litiumi deri në 1.8%, aliazhi ka rezistencë të ulët ndaj korrozionit të stresit dhe në 1.9% aliazhi nuk është i prirur ndaj plasaritjes nga korrozioni i stresit. Një rritje në përmbajtjen e litiumit në 2.3% rrit mundësinë e formimit të lirshmërisë dhe çarjeve. Vetitë mekanike Në të njëjtën kohë, ato ndryshojnë: kufijtë e forcës dhe rrjedhshmërisë rriten, dhe vetitë plastike ulen.

Sistemet më të njohura të lidhjeve janë Al-Mg-Li (për shembull, aliazh 1420, i përdorur për prodhimin e strukturave avionë) dhe Al-Cu-Li (shembull - aliazh 1460, i përdorur për prodhimin e kontejnerëve për gazrat e lëngshëm).

Energjia bërthamore:

Izotopet 6 Li dhe 7 Li kanë të ndryshme vetitë bërthamore(seksioni kryq i thithjes për neutronet termike, produktet e reaksionit) dhe qëllimi i aplikimit të tyre është i ndryshëm. Hafniati i litiumit është pjesë e një smalti të veçantë të destinuar për asgjësimin e mbetjeve bërthamore të nivelit të lartë që përmbajnë plutonium.

Litium-6 (fusion):

Përdoret në energjinë termonukleare.

Kur nuklidi 6 Li rrezatohet me neutrone termike, fitohet tritium radioaktiv 3 1 H (T):

6 3 Li + 1 0 n= 3 1 H + 4 2 Ai.

Falë kësaj, litium-6 mund të përdoret si zëvendësim për radioaktivin, i paqëndrueshëm dhe i papërshtatshëm për të trajtuar tritiumin si në ushtri (armë termonukleare) ashtu edhe në atë paqësor (të kontrolluar). shkrirja termonukleare) qëllime. NË armët termonukleare Zakonisht përdoret litium-6 deuteridi 6 LiD.

Është gjithashtu premtues përdorimi i litium-6 për të prodhuar helium-3 (nëpërmjet tritiumit) për përdorim të mëtejshëm në termo deuterium-helium reaktorët bërthamorë.

Litium-7 (ftohës):

Përdoret në reaktorët bërthamorë duke përdorur reaksione që përfshijnë elemente të rënda, si uraniumi, toriumi ose plutoniumi.

Për shkak të kapacitetit të tij shumë të lartë specifik të nxehtësisë dhe seksionit të ulët termik të kapjes së neutronit, litium-7 i lëngshëm (shpesh i lidhur me natrium ose cezium-133) shërben si një ftohës efektiv. Fluori litium-7 i lidhur me fluorid beriliumi (66% LiF + 34% BeF 2) quhet "flybe" (FLiBe) dhe përdoret si një ftohës dhe tretës shumë efikas për fluoridet e uraniumit dhe toriumit në reaktorët e kripës së shkrirë me temperaturë të lartë dhe për prodhimi i tritiumit.

Gazrat e tharjes:

Bromidi shumë higroskopik LiBr dhe kloruri i litiumit LiCl përdoren për tharjen e ajrit dhe gazeve të tjera.

Bar:

Kripërat e litiumit kanë një efekt psikotropik dhe përdoren në mjekësi për parandalimin dhe trajtimin e një sërë sëmundjesh mendore. Më i zakonshmi në këtë kapacitet është karbonati i litiumit. Përdoret në psikiatri për të stabilizuar gjendjen shpirtërore të njerëzve që vuajnë nga çrregullimi bipolar dhe luhatjet e shpeshta të humorit. Është efektiv në parandalimin e depresionit të manisë dhe zvogëlon rrezikun e vetëvrasjes. Mjekët kanë vërejtur në mënyrë të përsëritur se disa komponime litium (në doza të përshtatshme, natyrisht) kanë ndikim pozitiv për pacientët që vuajnë nga depresioni maniak. Ky efekt mund të shpjegohet në dy mënyra. Nga njëra anë, është vërtetuar se litiumi është në gjendje të rregullojë aktivitetin e disa enzimave të përfshira në transferimin nga lëngu ndërqelizor jonet e natriumit dhe kaliumit në qelizat e trurit. Nga ana tjetër, është vërejtur se jonet e litiumit ndikojnë drejtpërdrejt në ekuilibrin jonik të qelizës. Dhe gjendja e pacientit varet kryesisht nga ekuilibri i natriumit dhe kaliumit: një tepricë e natriumit në qeliza është tipike për pacientët me depresion, një mangësi - për ata që vuajnë nga mania. Duke niveluar ekuilibrin natrium-kalium, kripërat e litiumit kanë një efekt pozitiv në të dyja. Nikotinati i litiumit (kripa e litiumit të acidit nikotinik, lithoniti) përdoret si një ilaç jospecifik për trajtimin e pacientëve me alkoolizëm, ilaçi përmirëson proceset metabolike dhe hemodinamikën, zvogëlon çrregullimet afektive.

Lubrifikantë:

Stearati i litiumit ("sapuni i litiumit") përdoret si lubrifikant me temperaturë të lartë.

Rigjenerimi i oksigjenit në pajisjet autonome:

Hidroksidi i litiumit LiOH, peroksidi Li 2 O 2 dhe superoksidi LiO 2 përdoren për të pastruar ajrin nga dioksidi i karbonit; në këtë rast, dy përbërësit e fundit reagojnë për të lëshuar oksigjen (për shembull, 4LiO 2 + 2CO 2 → 2Li 2 CO 3 + 3O 2), për shkak të të cilave ato përdoren në maskat izoluese të gazit, në fishekë për pastrimin e ajrit në nëndetëse, mbi të drejtuar anije kozmike etj.

Industria silikate:

Litiumi dhe komponimet e tij përdoren gjerësisht në industrinë e silikateve për prodhimin e llojeve të veçanta të qelqit dhe veshjen e produkteve prej porcelani.

Aplikime të tjera:

Përbërjet e litiumit përdoren në industrinë e tekstilit (zbardhja e pëlhurave), ushqimore (konservimi) dhe farmaceutike (kozmetike).

1. Izotopet e litiumit

Litiumi natyror përbëhet nga dy izotopet e qëndrueshme: 6 Li (7,5%) dhe 7 Li (92,5%); Në disa mostra të litiumit, raporti izotopik mund të shqetësohet shumë për shkak të fraksionimit të izotopit natyror ose artificial. Kjo duhet mbajtur parasysh kur bëni saktë eksperimentet kimike duke përdorur litium ose komponimet e tij. Litiumi ka 7 artificiale të njohura izotopet radioaktive dhe dy izomerë bërthamorë (4 Li - 12 Li dhe 10m1 Li - 10m2 Li, përkatësisht). Më e qëndrueshme prej tyre, 8 Li, ka një gjysmë jetë prej 0,8403 s. Izotopi ekzotik 3 Li (triproton) nuk duket se ekziston si një sistem i lidhur.

7 Li është një nga izotopet e pakta që u ngrit gjatë nukleosintezës fillestare (d.m.th., menjëherë pas Big Bang). Formimi i elementit litium në yje është i mundur përmes reaksionit bërthamor të "ndarjes" së elementëve më të rëndë.

konkluzioni:

Të dy elementët kimikë të diskutuar më sipër janë pjesë përbërëse e jetës sonë, pasi pa të paktën njërin prej tyre ekzistenca e ndonjë dege specializimi është e pamundur.

Litium dhe Vanadium janë të dy të ulëta mik i ngjashëm metalet janë të ndryshme, por secili prej tyre luan një rol të rëndësishëm në aplikim.

Bibliografi:

Për të krijuar këtë punë, u përdorën materiale nga faqja:

1. ru.wikipedia.org/wiki/Lithium
2. ru.wikipedia.org/wiki/Vanadium
3. http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/LITI.html
4. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2344.html
5. http://chem100.ru/elem.php?n=3
6. http://revolutionpedagogics/00228636.html

DEPARTAMENTI I ARSIMIT TË MOSKËS

INSTITUCIONI ARSIMOR SHTETËROR

ARSIMI I MESËM PROFESIONAL

KOLEGJI POLITEKNIK Nr.19

ABSTRAKT MBI "KIMI"

TEMA: VANADIUM DHE LITIUM

Bëhet nga një student

Grupi i vitit 1 1VM1

Kapustyansky Vladislav

Aleksandroviç

Kontrolluar nga: mësuesi

Denis Alexandrovich

Moskë, 2010

Vanadium:

1. Historia e zbulimit
2. Të qenit në natyrë

Vendi i lindjes

1. Marrja e vanadiumit
2. Vetitë fizike
3. Vetitë kimike
4. Aplikacion

Energjia bërthamore-hidrogjen

Burimet e rrymës kimike

1. Roli dhe efektet biologjike
2. Izotopet

Litium:

1. Historia e zbulimit
2. Të qenit në natyrë

Gjeokimia

Vendi i lindjes

1. Marrja e litiumit
2. Vetitë fizike
3. Vetitë kimike
4. Aplikacion

Materialet termoelektrike

Burimet e rrymës kimike

Materialet lazer

Agjentët oksidues

Zbulimi i defekteve

Piroteknikë

Elektronikë

Metalurgji

Elektronikë bërthamore

Gazrat e tharjes

Bar

Lubrifikantë

Rigjenerimi i oksigjenit në pajisjet autonome

Industria silikate

Zona të tjera

1. Izotopet e litiumit

Vanadium– një substancë me ngjyrë gri argjendi (shih foton), i përket grupit të metaleve. Është kimikisht inert dhe rezistent ndaj acideve sulfurik, nitrik dhe klorhidrik.

Artikulli ka mjaft histori e gjatë zbulime që nga viti 1801. Ajo u zbulua nga disa shkencëtarë në burime të ndryshme. Sidoqoftë, ishte një suedez i ditur i quajtur Berzelius ai që i dha emrin e tanishëm për nder të perëndeshës së vjetër norvegjeze të bukurisë Vanadis.

Në natyrë, gjendet në koren e tokës dhe në ujë, por në sasi shumë të vogla dhe në formën e përbërjeve.

Konsumatorët kryesorë të vanadiumit janë metalurgjia e zezë, industria e titanit, aviacioni dhe teknologjia raketore. Në formën e tij të pastër, elementi përdoret në mënyrë aktive në energjinë bërthamore dhe në prodhimin e pajisjeve kimike, dhe në formën e përbërjeve në bujqësi, mjekësi, në industrinë e filmit dhe fotografisë, industrinë e bojës dhe llakut, tekstilit, gomës dhe qelqit.

Veprimi i vanadiumit dhe roli i tij biologjik në trupin e njeriut

Veprimi i makronutrientit shpërndahet në të gjitha organet Trupi i njeriut: kockë, zemra, muskujt, veshkat, mushkëritë, gjëndra tiroide. Dhe kjo pavarësisht se përmbajtjen e përgjithshme elementi në trup është afërsisht 1 mcg, d.m.th. e milionta e gramit. Shkencëtarët kanë debatuar gjatë nëse vanadiumi është i nevojshëm për trupin tonë, dhe vetëm në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të roli i tij në reaksionet biokimike u njoh si pozitiv, dhe për këtë arsye i nevojshëm për shëndetin.

Roli biologjik i elementit është shumë i rëndësishëm, dhe pjesëmarrja e tij në funksionet e trupit është mjaft e larmishme:

Siç thonë ata, një element i vogël, por i largët.

Norma ditore

Kërkesa ditore për makronutrient është mesatarisht 2 mcg (sipas burimeve të tjera, 10-25 mcg). Kjo sasi sigurohet plotësisht me ushqim. Nga kjo sasi, trupi thith rreth 1%, pjesa tjetër ekskretohet nga veshkat.

Mungesa e vanadiumit

Mungesa e makronutrientëve është mjaft e rrallë dhe mund të shkaktohet nga diabeti dhe ateroskleroza. Është një lloj rrethi vicioz, sepse mungesa e elementit mund të shkaktojë zhvillimin e këtyre sëmundjeve.

Një gjetje e zakonshme me mungesën e vanadiumit është ulja e niveleve të kolesterolit dhe rritja e niveleve të triglicerideve dhe fosfolipideve kur merret parasysh përbërja biokimike e gjakut. Komplikacioni më i vështirë i mungesës së një elementi mund të jetë shfaqja e skizofrenisë, por raste të tilla ishin të izoluara.

Aktualisht ka të dhëna për pasojat e mundshme vetëm në kafshë. Mungesa ndikoi në gjendjen e kockave, gjëndrës tiroide dhe rrjedhën e shtatzënisë.

Vanadiumi i tepërt

Një tepricë e makronutrientëve mund të gjendet më shpesh tek punonjësit e prodhimit të qelqit, karburantit dhe asfaltit. Sëmundjet e tyre profesionale janë astma, ekzema, pezmatimi i lëkurës, i organeve të frymëmarrjes dhe i shikimit.

Marrja e një doze të një elementi brenda 0.25 mg konsiderohet toksike dhe 2-4 mg e bën atë vdekjeprurës. Në rastin e parë, mund të ndodhë dehje akute me manifestime alergjike, niveli i leukociteve dhe hemoglobinës në gjak ulet. Rreziku i kancerit dhe sëmundjeve të frymëmarrjes rritet.

Nëse jeni në rrezik, duhet të hani më shumë ushqime proteinike dhe gjithashtu të rrisni nivelin e kromit në trup.

Kompleksi situatën ekologjike nxit akumulimin e vanadiumit në trup. Pasojat vihen re në formën e presionit të lartë të gjakut dhe çrregullimit të sistemit nervor.

Çfarë burimesh përmban?

Produktet që përmbajnë vanadium janë burimi kryesor i trupit të elementit. Përmbajtja e tij është më e larta në ushqimet e detit dhe kërpudhat, në mënyrë të çuditshme, lideri midis kërpudhave është kërpudhat. E ka shumë edhe majdanozin, spinaqin, piperin e zi, mëlçinë, mishin, vaj perimesh, sojë, drithëra (veçanërisht në orizin kaf).

Mjalti konsiderohet burimi më optimal midis të gjithë atyre të listuar më parë. Por praktikisht mungon në perime dhe fruta. Gjithashtu, mos u mbështetni shumë në yndyrat shtazore, gjalpin, çokollatën, makaronat dhe gjizën.

Acidi askorbik, hekuri dhe alumini nxisin përthithjen.

Indikacionet për përdorim

Indikacionet për përshkrimin e një makroelementi janë kryesisht të natyrës homeopatike. Është përshkruar si një ilaç anti-inflamator, antispazmatik dhe angioprotektiv.

Vanadiumi përdoret për aterosklerozën, për nivel i ngritur kolesterolit dhe çrregullimeve metabolike për shkak të enëve të "skorjeve".

Ndër 115 elementët kimikë të njohur sot, shumë morën emrat e tyre për nder të heronjve të miteve greke, perëndive. Të tjerë emërtuan zbulues dhe shkencëtarë të famshëm me mbiemrat e tyre. Akoma të tjerë u emëruan sipas vendeve, qyteteve, objekte gjeografike. Historia e emrit të një elementi të tillë si vanadium është veçanërisht interesante. Dhe ky metal në vetvete është mjaft i rëndësishëm dhe ka karakteristika të veçanta. Prandaj, le ta shohim më në detaje.

Vanadiumi është një element kimik në tabelën periodike

Nëse karakterizojmë këtë element Sipas situatës, mund të dallohen disa pika kryesore.

1. Ndodhet në të katërtin periudhë e gjatë, grupi i pestë, nëngrupi kryesor.
2. Numri serial - 23.
3. Masa atomike e elementit është 50,9415.
4. Simboli kimik është V.
5. Emri latin është vanadium.
6. Emri rus është vanadium. Elementi kimik në formula lexohet si "vanadium".
7. Është një metal tipik dhe shfaq veti restauruese.

Bazuar në pozicionin e tij në sistemin e elementeve, është e qartë se, si një substancë e thjeshtë, ky element do të ketë veti të ngjashme me ato të tantalit dhe niobit.

Veçoritë e strukturës së atomit

Vanadiumi është një element kimik totali i të cilit formula elektronike 3d 3 4s 2 . Natyrisht, për shkak të këtij konfigurimi, si valenca ashtu edhe gjendja e oksidimit mund të shfaqin vlera të ndryshme.

Kjo formulë na lejon të parashikojmë vetitë e vanadiumit si substancë e thjeshtëështë një metal tipik që formon një numër të madh përbërjesh të ndryshme, duke përfshirë

Valenca karakteristike dhe gjendja e oksidimit

Për shkak të pranisë së tre elektroneve të paçiftuara në nënnivelin 3d, vanadiumi mund të shfaqë një gjendje oksidimi +3. Megjithatë, ajo nuk është e vetmja. Ka katër vlera të mundshme në total:

Në të njëjtën kohë, vanadium, i cili gjithashtu ka dy tregues: IV dhe V. Kjo është arsyeja pse ky atom ka thjesht shumë komponime, dhe të gjithë kanë një ngjyrë të bukur. Komplekset ujore dhe kripërat metalike janë veçanërisht të famshme për këtë.

Vanadium: element kimik. Historia e emrit

Nëse flasim për historinë e zbulimit të këtij metali, atëherë duhet t'i drejtohemi fillimit të shekullit të 18-të. Pikërisht gjatë kësaj periudhe, në vitin 1801, meksikani del Rio ishte në gjendje të zbulonte një element të panjohur për të në përbërjen e shkëmbit të plumbit, një mostër e të cilit ai ekzaminoi. Pas kryerjes së një sërë eksperimentesh, del Rio mori disa kripëra metalike me ngjyra të bukura. Ai i dha emrin "erythron", por më vonë e ngatërroi për kripërat e kromit, kështu që ai nuk e mori pëllëmbën në zbulim.

Më vonë, një tjetër shkencëtar, suedezi Sefström, arriti të marrë këtë metal duke e izoluar atë nga përbërja. mineral hekuri. Ky kimist nuk kishte asnjë dyshim se elementi ishte i ri dhe i panjohur. Prandaj, ai është zbuluesi. Së bashku me Jens Berzelius, ai i dha emrin elementit të zbuluar - vanadium.

Pse pikërisht kjo? Në mitologjinë e vjetër norvegjeze, ekziston një perëndeshë që është personifikimi i dashurisë, këmbënguljes, besnikërisë dhe përkushtimit. Ajo quhej Vanadis. Pasi shkencëtarët studiuan vetitë e përbërjeve të elementit, u bë mjaft e qartë për ta se ato ishin shumë të bukura dhe plot ngjyra. Dhe shtimi i metalit në lidhjet rrit në mënyrë dramatike cilësinë, forcën dhe stabilitetin e tyre. Prandaj, për nder të perëndeshës Vanadis, emri iu dha një metali të pazakontë dhe të rëndësishëm.

Vanadiumi është një element kimik që është marrë edhe më vonë. Vetëm në vitin 1869, kimisti anglez G. Roscoe ishte në gjendje të izolonte metalin në formë të lirë nga shkëmbinjtë. Një tjetër shkencëtar F. Weller vërtetoi se "kromi" i zbuluar dikur nga Del Rio është vanadium. Sidoqoftë, meksikani nuk jetoi për ta parë këtë ditë dhe nuk mësoi kurrë për zbulimin e tij. Emri i elementit erdhi në Rusi falë G.I Hess.

Substanca e thjeshtë vanadium

Si një substancë e thjeshtë, atomi në fjalë është një metal. Ka një sërë veçorish fizike.

1. Ngjyra: argjend-e bardhë, me shkëlqim.
2. I brishtë, i fortë, i rëndë, pasi dendësia është 6.11 g/cm3.
3. Pika e shkrirjes është 1920 0 C, e cila e lejon atë të klasifikohet si një metal zjarrdurues.
4. Nuk oksidohet në ajër.

Meqenëse është e pamundur ta gjesh atë në formë të lirë në natyrë, njerëzit duhet ta izolojnë atë nga minerale dhe shkëmbinj të ndryshëm.

Vanadiumi është një element metalik kimik që shfaq aktivitet kimik mjaft të lartë kur nxehet dhe në kushte të caktuara. Nëse flasim për parametra standardë mjedisi, atëherë është në gjendje të reagojë vetëm me acide të koncentruara, aqua regia.

Formon komponime binare me disa jometale, reaksionet zhvillohen në temperaturat e larta. Ai shpërndahet në shkrirjet alkaline, duke formuar komplekse - vanadate. Oksigjeni, si një agjent i fortë oksidues, tretet në vanadium dhe sa më e lartë të jetë temperatura e ngrohjes së përzierjes, aq më shumë shpërndahet.

Ndodhja në natyrë dhe izotopet

Nëse flasim për prevalencën e atomit në fjalë në natyrë, atëherë vanadiumi është një element kimik që klasifikohet si i shpërndarë. Është pjesë e pothuajse të gjitha kryesoreve shkëmbinj, xehe dhe minerale. Por askund nuk është më shumë se 2%.

Këto janë raca të tilla si:

• vanadinit;
• patronizoj;
• karnotit;
• i ftohtë.

Metalin në fjalë mund ta gjeni edhe në përbërje:

• hiri i bimëve;
• uji i oqeanit;
• trupat e ascidëve, holothurianëve;
• organizmave bimët tokësore dhe kafshët.

Nëse flasim për izotopet e vanadiumit, atëherë ka vetëm dy prej tyre: me një numër masiv prej 51, nga të cilët shumica dërrmuese është 99,77%, dhe me një numër masiv prej 50, i cili është radioaktiv i përhapur dhe shfaqet në sasi të papërfillshme.

Komponimet e vanadiumit

Ne kemi treguar tashmë më lart se, si një element kimik, ky metal shfaq aktivitet të mjaftueshëm për të formuar një numër të madh përbërjesh të ndryshme. Po, ata janë të njohur llojet e mëposhtme substanca që përmbajnë vanadium.

1. Oksidet.
2. Hidroksidet.
3. Kripërat binare (kloride, fluoride, bromide, sulfide, jodide).
4. Oksikomponimet (oksikloride, oksibromide, oksitrifluoride dhe të tjera).
5. Kripërat komplekse.

Meqenëse valenca e një elementi ndryshon mjaft gjerësisht, përftohen shumë substanca. Tipari kryesor dallues i të gjithëve është ngjyrosja e tyre. Vanadiumi është një element kimik, përbërjet e të cilit tregojnë se ngjyra e tij mund të variojë nga e bardha dhe e verdha në të kuqe dhe blu, duke përfshirë nuancat e gjelbër, portokalli, të zezë dhe vjollcë. Kjo është pjesërisht arsyeja pse i dhanë emrin atomit, sepse me të vërtetë duket shumë bukur.

Megjithatë, shumë nga komponimet përftohen vetëm në kushte mjaft të rrepta reagimi. Përveç kësaj, shumica e tyre janë substanca toksike që janë të rrezikshme për njerëzit. Gjendja fizike e substancave mund të jetë shumë e ndryshme. Për shembull, kloruret, bromidet dhe fluoridet janë më shpesh kristale rozë të errët, jeshile ose të zeza. Dhe oksidet janë në formën e pluhurave.

Prodhimi dhe përdorimi i metalit

Vanadiumi përftohet duke e izoluar atë nga shkëmbinjtë dhe xehet. Për më tepër, ato minerale që përmbajnë edhe 1% metal konsiderohen jashtëzakonisht të pasura me vanadium. Pas ndarjes së mostrës së përzierjes së hekurit dhe vanadiumit, ajo transferohet në një tretësirë ​​të koncentruar. Vanadati i natriumit izolohet prej tij me acidifikimin, nga i cili më pas merret një mostër shumë e përqendruar, me një përmbajtje metalike deri në 90%.

Kjo mbetje e tharë më pas kalcinohet në furrë dhe vanadiumi reduktohet në gjendjen e tij metalike. Në këtë formë, materiali është gati për përdorim.

Vanadiumi është një element kimik që përdoret gjerësisht në industri. Sidomos në inxhinierinë mekanike dhe shkrirjen e lidhjeve të çelikut. Mund të identifikohen disa përdorime kryesore të metalit.

1. Industria e tekstilit.
2. Prodhimi i qelqit.
3. Prodhimi i qeramikës dhe gomës.
4. Industria e bojrave dhe llaqeve.
5. Përgatitja dhe sinteza substancave kimike(prodhimi i acidit sulfurik).
6. Prodhimi i reaktorëve bërthamorë.
7. Aviacion dhe ndërtim anijesh, inxhinieri mekanike.

Vanadiumi është një përbërës aliazh shumë i rëndësishëm për prodhimin e lidhjeve të lehta, të forta, rezistente ndaj korrozionit, kryesisht çeliku. Nuk quhet kot "metal i automobilave".