Ванадий

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

КіріспеВанадий
Негізгі бөлімВанадий элементінің ашылуы. Физикалық және химиялық қасиеттеріҚосылыстары, тұздарыМинералдары мен кен орындары. Аналитикалық сипаттамасы
ҚорытындыҚолданылуы
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Ванадий - элементтердің периодтық жүйесінің 5 топ элементі. 1801 жылы алғаш рет Мексика минерологы А. М. дель Рио ашқан, 1830 жылы швед химигі Н. Г. Сефстрем темір рудаларынан жаңа элемент алып, оны скандинавия мифологиясындағы сұлулық құдайы Ванадистің құрметіне ванадий деп атаған. 1869 жылы ағылшын химигі Г. Роско хлорлы ванадиді (VCl ₂ ) сутекпен әрекеттестіріп, таза 95%- дық ванадий бөліп алады. Ванадий - ашық сұр түсті металл. Қалыпты жағдайда химиялық активтігі өте нашар, ал жоғары температурада ұнтақ күйіндегі ванадий оттек, азот, хлор, күкірт т. б. элементтер мен оңай әрекеттеседі, болатқа қосқанда оның мықтылығы артады. Ол көбіне автомашиналар өндірісінде мотор, цилиндр, білік т. б. жасауға жұмсалады. Ванадийдің темірмен қоспасы - феррованадий түрінде өндіріледі. Өндірісте Ванадий қосылыстарының маңыздысы Ванадий ангидриті V ₂ O ₅ -қызғылт түсті, суда, сілтілерде жақсы еритін қатты зат. Бұл күкірт қышқылын понтан әдісімен өндіргенде катализатор ретінде кең түрде пайдананылады. Ванадий Қазақстанда Тараз қаласының маңындағы Қаратауда бар. Ванадийдің басқа қосылыстары мұнайдан бензин алуда, спиртті тотықтырып, сірке қышқылын және резина, шыны, керамика бояу, сурет материалдарын өндіруде, медицинада қолданылады.

Бірінші рет жаңа элемент ванадий туралы 1802 жылы Мексика химигі Андрес дель Рио хабарлады. Дель Рио элементті қорғасынның кендерінде ашты, жаңа элементті панхромиум немесе эритроний деп атады, әр түрлі боялған (әсіресе қызыл түсті) қосылыстарды беретіндігі үшін ("эритрос" грек тілінде - қызыл) . Бірақ дель Рионың хабарлауы көзге түспеді, өзінде де бұл жаңа элемент деген сенім болмады, бұл қызыл зат - қорғасын хроматы деп ойлады. 1830 жылы скандинав ғалымы Зефштрем жаңа элементті норвег темір кендерінде ашып, оны Скандинавия мифологиясына байланысты - көркемдік, сұлулық әйел құдай Ванадистың құрметіне "ванадий" деп атады. Бірінші болып ванадийді металл түрінде алып және оның ең маңызды қасиеттерін зерттеген ғалым Роско (оның атымен ванадий минералы "роско" деп аталған) .

1834 жылы ванадий Оралда (Ресей) табылды.

Ванадий периодтық жүйенің бесінші тобына кіреді. Оның аналогтары ниобий мен тантал. Ванадийдің реттік нөмірі 23, атомдық массасы 50, 95. Жоғары валенттілігі бес, басқа валенттілікте ванадий өзгеше, себебі валенттілік өзгергенде ерітінділердің түсі де өзгереді:

Ванадийдің валенттілігі

Ерітіндінің түсі

Ванадийдің валенттілігі: 5

Ерітіндінің түсі: Әлсіз сары

Ванадийдің валенттілігі: 4

Ерітіндінің түсі: Көк

Ванадийдің валенттілігі: 3

Ерітіндінің түсі: Жасыл

Ванадийдің валенттілігі: 2

Ерітіндінің түсі: күлгін

Ең тұрақты бес валентті ванадийдің қосылыстары, бұл ванадийдің атомындағы электрондардың орналасуына байланысты: 2, 8, 11, 2. Атомның радиусы 1, 36 А°. Тығыздығы 5, 5-6, 025 г/см ³ , балқу температурасы 1680°-1760°С (әр түрлі анықтамаларда) .

Ванадий металл түрінде ауада тұрақты созылмалы, жақсы өңделеді, жылтырайды. Қаттылығы болаттан жоғары. Ванадийдің реакцияшылдық қасиеттері жоғары болғандықтан, металл түрінде бөлінуі қиын. Ванадийді қыздырғанда - көміртекпен, сутекпен, азотпен, хлормен, броммен және күкіртпен әрекеттеседі. Оттекте ванадий жанып ванадий оксидін түзеді:

2V + 21/2 О ₂ → V ₂ О ₅ + 437 ккал/моль

Ванадий сұйытылған қышқылдарға тұрақты. Суықта "патша сұйығында" және азот қышқылында ериді. Қыздырғанда концентрлі күкірт және фтор қышқылдарда ериді. Ванадий сілті ерітінділерде тұрақты, балқыған сілтілерде жай ерiп, ванадий қышқылының тұздарын - ванадаттарды түзеді.

Ванадий легирлейтін элемент болғандықтан металлургияда ролі зор. Ванадийдің әр түрлі металдармен құймалары толық зерттелген, олардың құрылымы және коррозиялық тұрақтылығы туралы мына әдебиеттерден табуға болады.

Оттекпен қосылыстар

Ванадийдің барлық валенттілігіне (2-ден 5-ке дейін) сәйкес оксидтер белгілі. Ең маңыздысы ванадийдің (V) оксиді - V ₂ O ₅ - ұнтақ түрінде қызыл-қоңыр түсті зат. Балқу температурасы 650-675°С. Ванадий оксидін ванадий металын оттекпен тотықтырғанда немесе кез келген ванадий қосылыстарын термиялық ыдыратқанда алуға болады.

Ванадий оксиді суда ерімейді, сілтілердің ерітіндісінде еріп, ванадий қышқылының тұздарын - ванадаттарды түзеді. Ванадий оксиді фосфордың оксидіне ұқсас болғандықтан қышқылдың бірнеше түрін береді: метаванадий HVO ₃ , диванадий H ₄ V ₂ O7, ортованадий H ₃ VO ₄ - қышқылдары.

Ванадий қышқылы (көбіне метаванадий қышқылы деп аталады) - әлсіз қышқыл (диссоциациялану константасы 110 ^-4 ) болғандықтан қышқыл да негіз сияқты болып мына схема бойынша диссоциацияланады:

НVО ₃ ↔︎ Н ⁺ + VО ₃ ^-

НVО ₃ ↔︎ VО ₂ ⁺ + ОН ^-

Қышқыл ерітінділерде диссоциация екінші схема бойынша жүреді. VO ₂ ⁺ - ванадан-ион деп аталады, бұл катион тотықтырғыш қасиеттерін көрсетеді: күшті қышқыл ерітінділерде тұз қышқылын хлорға дейін тотықтырады:

2VО ₂ ⁺ + 4 Н ⁺ + 2Сl ^- → 2VО ₂ ²⁺ + Сl ₂ ↑ + 2Н ₂ О

Реакция арқылы төрт валентті ванадий түзіліп, ерітінді көк түске боялады. VO ²⁺ - ванадил-ион деп аталады.

Ванадийдің бес валентті қосылыстары бар улы заттарға жатады.

Ванадийдің төменгі оксидтері

Ванадийдің диоксиді - VO ₂ - қара-көк немесе алу әдісіне байланысты қара-жасыл ұнтақ.

Ванадий диоксидін ванадий оксидінен тотықсыздандыру арқылы алуға болады, мысалы қымыздық қышқылымен балқу арқылы. Ванадий диоксиді - амфотерлі қасиеттер көрсетеді: қышқылдардың ерітіндісінде еріп ванадил-ионды VО ²⁺ береді, ал сілтілердің ерітіндісінде ванадиттерді түзеді - гипованадий H ₂ V ₄ O ₉ (немесе Н ₂ О ∙ 4VO ₂ ) қышқылының тұздары. Гипованадий қышқылы изополиқышқылдар сияқты қарастыруға болады, ал оның тұздары - комплексті қосылыстар ретінде Me ₂ (V ₄ O ₉ ) - 7Н ₂ О. Ванадил катионы әр түрлі қышқылдармен тұздар түзеді, мысалы күкірт қышқылымен VOSO ₄ - ванадил сульфаты:

2VО ₂ ⁺ + Н ₂ SО ₄ → VОSО ₄ + 2Н ⁺

Ванадий (III) оксидін V ₂ O ₅ ванадий (V) оксидінен 700°С температурада сутекпен тотықсыздандыру арқылы алуға болады. V ₂ O ₃ - қара кристалды ұнтақ, қышқылдарда жай еріп, үш валентті катион береді V ³⁺ . Үш валентті ванадийдің тұздары сілтілермен әрекеттесіп көк түсті ванадий гидроксидін V(OH) ₃ түзеді, ауада гидроксид тотығады. Үш валентті ванадийдің қосылыстары күшті тотықсыздандырғыштар.

Екі валентті ванадийдің оксиді VO ванадий (V) оксидінен 1700°С температурада тотықсыздандыру арқылы алынады. VO - қара ұнтақ, қышқылдарда ерігенде екі валентті катионды береді V ²⁺ . VO - күшті тотықсыздандырғыш болғандықтан сутекті судан бөліп шығарады. Бес валентті ванадийдің оксиді V ₂ O ₅ балқыма түрінде сілті металдардың тұздарымен әрекеттесіп, суығанда ванадий бронзалары деген қосылыстар түзеді (вольфрам бронзалары сияқты) жалпы құрамы mR ₂ OnV ₂ O ₅ (R-сілті металл) . Ванадий оксиді калийдің мета- және ортофосфаттарымен әрекеттеседі.

Ванадий қышқылының тұздары - ванадаттар

Ванадий қышқылының өте көп тұздары белгілі. Ең тұрақтысы метаванадаттар, формуласы MeVO ₃ . Сілтілі металдардың және магнийдің метаванадаттары суда жақсы ериді.

Бұл тұздар - ақ немесе жасыл түсті кристалды заттар. Басқа металдардың метаванадаттары суда аз ериді, сондықтан ванадийді ерітіндіден бөлу үшін кальций ванадаты Ca(VO ₃ ) ₂ немесе темір ванадаты Ғе(VО ₃ ) ₃ түрінде тұнбаға түсіреді. Басқа ванадаттардың арасында ең маңызы зор аммоний метаванадаты NH ₄ VO ₃ .

Ерітіндіде ванадаттар ортаға байланысты ерітіндіде ванадий мен оттектің әр түрлі қатынасы бар иондары түрінде болады.

Күшті қышқылды ерітінділерде ванадий (V) үш зарядты катион VO ³⁺ түрінде өмір сүреді, оның құрамында ванадийдің оттекке қатынасы 1:1. Қышқылдық азайғанда бұл қатынас та азаяды, рН 1-ге тең болғанда ерітіндіде бір зарядты катион VO ²⁺ түзіледі, рН 1 мен 2 қатарда - V ₆ O ₁₇ ^4- . Қышқылдық азайғанда иондардың құрамы келесі схема арқылы өзгереді: рН 4, 3-4, 7 аралығында V ₆ O ₁₇ ^4- иондар, V ₃ O ₉ ^3- немесе VO ₃ ^- иондарға алмасады (метаванадий қышқылының анионы), рН 6, 0-6, 5 аралығында VO ₃ ^- иондар VO ₃ ^- иондарға алмасады (ортованадий қышқылының анионы) .

Шиллер мен Тило ерітіндінің рН-ы мен ванадий иондарының арасында байланыс бар екенін көрсеткен (1 кесте) .

1 кесте. Ванадий иондарының ерітіндідегі рн-тан тәуелділігі

рН

Ионның құрамы

Ерітіндінің түсі

рН: 1

Ионның құрамы: VО ₂ ⁺

Ерітіндінің түсі: Бозғылт сары

рН: 2

Ионның құрамы: V ₂ О _{5 аq}

Ерітіндінің түсі: -//-

рН: 4

Ионның құрамы: декаванадаттар

Ерітіндінің түсі: Қызғылт сары

рН: 7

Ионның құрамы: Метаванадаттар - VО ₃ ^- , (V ₃ О ₉ ) ^3- немесе (V ₄ О ₁₂ ) ^4-

Ерітіндінің түсі: Бозғылт сары

рН: 11

Ионның құрамы: Пированадаттар (V ₂ О ₇ ) ^4- немесе (НVО ₄ ) ^2-

Ерітіндінің түсі: -//-

рН: 14

Ионның құрамы: Ортованадаттар VО ₄ ^3-

Ерітіндінің түсі: түссіздеу

рН бір шамасында VO ₂ "ванадан" деген катион түзіледі. Өте қышқыл ортада (12-14 н H ₂ SO ₄ ) ерітінді ашық қызғылт түске боялады, бұл тек VO ³⁺ катионының түзілуіне байланысты.

Эванстың диограммасынан ванадий ионының құрамының рН-қа байланысы жақсы көрінеді (1-сурет) .

1-сурет - Ванадий иондарының ерітіндідегі рН-тан тәуелділігі

(Эванс бойынша)

Көп түрлі қосылыстарды төрт валентті ванадийдің катионы - ванадил VO ²⁺ береді. Мысалы, белгілі көк түсті ванадил сульфаты VOSO ₄ -3H ₂ O, суда жақсы ериді (112г/100г суда), 520-530°С температурада қыздырғанда ыдырап, ванадий оксиді V ₂ O ₅ түзіледі. Сонымен қатар екі қос тұздар белгілі, мысалы, ақшыл-көк түсті K ₂ SO ₄ -2VOSO ₄ , бұл қосылысты комплекс деп қарастыруға болады Me ₂ [V ₂ O ₂ (SO ₄ ) ₃ ] . Ванадий (IV) рН 1, 4-тен 4, 5-ке дейін оксалатпен комплекс береді, құрамы [VO(C ₂ O ₄ ) ₂ ] ^2- , константасы 5-10 ^-13 , шарап қышқылымен түзілетін комплекс тұрақсыз. Бес валентті ванадий роданидтің қатысында алдымен төрт валентті ванадийгe дейін тотықсызданып, сосын роданидпен көк түсті комплекс түзеді Me ₂ [VO(CNS) ₄ ] :

VOSO ₄ + 2 NН ₄ CNS → (NН ₄ ) ₂ [VO(CNS) ₄ ] + (NН ₄ ) ₂ SO ₄

Төрт валентті ванадийдің реакциялары В. И. Кузнецовтың және Л. С. Козырева жұмыстарында толық келтірілген.

Төрт валентті ванадийдің сонымен қатар бір қасиеті туралы айтып кету керек: аммоний ванадаты ерітіндісі ауада тұрғанда жарық сәуленің әсерімен жарым-жартылай төрт валенттік күйге дейін тотықсызданып, аз еритін ванадил-ванадат (VO) ₃ (VO ₃ ) ₂ түзіп, қоңыр-жасыл түсті түрінде тұнбаға түседі:

NаVO ₃ → VO ²⁺ + Nа ⁺

VO ²⁺ + NаVO ₃ → (VO) ₃ (VO ₃ ) ₂ ↓ + Nа ⁺

Пероксидті қосылыстары

Метаванадат ерітіндісіне қышқылдатпаған сутек пероксидін қосқанда ванадийдің сары түсті пероксид қосылыстары түзіледі, олар асқын қышқылдың H ₄ V ₂ O ₁₀ тұздары. Бұл қышқыл таза түрінде бөлінбеген. Құрамы (NH ₄ ) ₂ H ₄ V ₂ O ₁₀ пероксид қосылысын аммоний ванадаты береді. Қышқыл ортада сутек пероксидімен қызыл-кірпіш түсті комплексті қосылыс түзіледі, құрамы [VO(H ₂ O ₂ ) ] ³⁺ . Бұл реакция өте сезгіш, сондықтан ванадийді сапалық және сандық (фотометрлік әдіс) анализінде пайдаланады. Кестеде ванадийдің пероксидті қосылыстарының құрамы келтірілген.

Галогендермен қосылыстары

Бес валентті ванадий жай галогенидтерді түзбейді, тек қана ванадий фториді VF ₅ белгілі, бұл фторид элементтерден 300°С температурада түзіледі.

Төрт валентті ванадий фториді VF ₄ және хлориді VC1 ₄ түзеді. VC1 ₄ - қызыл-қоңыр түсті сұйықтық, балқу температурасы 26°С, қайнау температурасы 152°С. Төрт хлорлы ванадий екі элемент әрекеттескенде қыздыру арқылы түзіледі. Төрт хлорлы ванадийді қыздырғанда ыдырап үш хлорлы ванадий VC1 ₃ түзіледі. VC1 ₃ - қызыл-күлгін түсті кристалды зат, судағы ерітіндісі жасыл түсті. Төртхлорлы ванадийді сутекпен тотықсыздандырғанда екі хлорлы ванадий VC1 ₂ түзіледі - жасыл түсті кристалдар, судағы ерітіндісі күлгін түсті.

Құрғақ сутек хлориді ванадий (V) оксидімен әрекеттескенде ванадийдің оксихлоридін -VOCІ ₃ түзеді, бұл сары түсті сұйықтық. Реакция қайтымды:

V ₂ О ₅ + 6 НСl ↔︎ 2VОСl ₃ + 3 Н ₂ О

2 кесте. Ванадий пероксидті қосылыстарының құрамы мен түсі

Ванадийдің бір атомына сәйкес оттек атомдарының саны

Бастапқы

Катион

декаванадат

метаванадат

пироқышқыл

пированадат

ортованадат

Ванадийдің бір атомына сәйкес оттек атомдарының саны: Жоқ

Бастапқы: VО ₂ ⁺

(V ₁₀ О ₂₈ ) ^4-

(V ₄ О ₁₂ ) ^4-

(V ₄ О ₇ Н) ^3-

(V ₄ О ₇ ) ⁴

VО ₄ ³

Ванадийдің бір атомына сәйкес оттек атомдарының саны: Ақшыл сары

Бастапқы: қызылсарғыш

Ақшыл-сары немесе түссіз

Ванадийдің бір атомына сәйкес оттек атомдарының саны: 1

Бастапқы:

VО ₃ ·О ⁺

қанық қызыл

Ванадийдің бір атомына сәйкес оттек атомдарының саны: 2

Бастапқы:

(VО ₃ ·2О) (V ₂ О ₇ Н·2О) (VО ₄ Н ₂ О) ^2-

Сары түсті

Ванадийдің бір атомына сәйкес оттек атомдарының саны: 3

Бастапқы:

(VО ₄ Н·3О) ² (VО ₄ 3О) ^3-

сары түсті

Ванадийдің бір атомына сәйкес оттек атомдарының саны: 4

Бастапқы:

(VО ₄ 4О) ^4-

Көк түсті

Сондықтан су қосқанда оксихлорид ыдырайды. Ванадийдің басқа оксихлоридтері белгілі - VOC1 ₂ және VOC1, бірақ олардың практикада мәні жоқ.

Күкіртпен қосылыстары

Ванадий оксидін (V) күкіртсутекпен қыздырғанда қара түсті үш валентті ванадийдің сульфиді түзіледі:

Ванадий (III) оксидін күкіртпен 350°С температурада қыздырғанда бес валентті ванадийдің сульфидін алуға болады:

V ₂ S ₅ аммоний сульфиді және сілтілердің ерітіндісінде еріп қызыл-шие түсті сульфотүздар түзеді. Сульфотұздарды сонымен қатар ванадий оксидін сульфидтердің ерітіндісінде ерітсе немесе аммоний ванадатына аммоний сульфидін қосқанда алуға болады:

NН ₄ VО ₃ + 4(NН ₄ ) ₂ S + Н ₂ О → (NН ₄ ) ₂ VS ₄ + 6NН ₄ ОН

Сульфотұздарға қышқылдарды қосқанда ванадий сульфиді бөлінеді:

2(NН ₄ ) ₂ VS ₄ + 3Н ₂ SО ₄ → V ₂ S ₅ ↓ + 3(NН ₄ ) ₂ SО ₄ +3 Н ₂ S

Күкіртсутекті төрт валентті ванадийдің ерітінділеріне қосқанда, сульфотұздар (тиотұздар) түзіледі, қышқыл қосқанда қоңыр сульфид (V ₂ S ₅ ) тұнбаға түседі.

Карбидтері мен боридтері

Ванадий екі түрлі карбид түзеді: кристалдық торы гексагональды - V ₂ C және кубтық - VC. Молибден, вольфрам және танталдың сәйкес карбидтерімен V ₂ C изоморфты, ал VC титан, цирконий, тантал және ниобийдің сәйкес карбидтеріне изоморфты.

V-B жүйесінде үш түрлі борид анықталған: VB, V ₃ B ₄ және VB ₂ ; соңғының балқу температурасы - 2400°С, ал құрылымы - гексагональдық тор - титан, цирконий, ниобий және танталдың сәйкес боридтеріне изоморфты. Сонымен қатар нитридтері де белгілі V ₃ N және VN.

Кремниймен қосылыстары

Бірінші рет ванадийдің силицидтерін V ₂ O ₃ және V ₂ O ₅ кремнийдің қатысында көміртекпен тотықсыздану арқылы 1902 жылы Муассан және Холл алған. Ванадий-кремнийдің диаграммасы бойынша бірнеше фазалары бар: V ₃ Si, VSi ₂ жане V ₅ Si ₂ .

Ванадийдің кремниймен құймалары жоғары температурада тотығуға тұрақты. V ₃ Si - жоғары өткізгіш.

Электрохимиялық қасиеттері

Анықтамалық кестелерде ванадийдің тотығу-тотықсыздану жұптарына келесі потенциалдар (В) келтірілген:

Жұптар

Е°, В

Жұптар: VО ₃ ^- / VО ²⁺

Е°, В: +1, 0 (2н Н ₂ SО ₄ )

Жұптар: V ³⁺ / V ²⁺

Е°, В: - 0, 25

Жұптар: VО ²⁺ / V ³⁺

Е°, В: + 0, 36

Жұптар: V ²⁺ /V

Е°, В: ~ - 1, 2

Тотығу-тотықсыздану жұптың VO ₃ ^- /VO ²⁺ потенциалы ерітіндінің қышқылдығына байланысты. Мысалы, 27 н H ₂ SO ₄ -те потенциалы +1, 45В. Потенциалдың осындай өзгеруі ванадий ионының ерітіндіде болу күйімен байланысты. Ванадийдің тотығу-тотықсыздану қасиеттеріне негізделіп, Н. С. Сырокомский "ванадометрия" деп аталатын анализдің титриметрлік әдісін дамытты.

Бес валентті ванадий сынап электродында оңай төрт валенттік күйге дейін тотықсызданады. Металға дейін ванадийді электролизбен, цементациямен т. б. әдістермен тотықсызданыруға болмайды, бұл реакцияға бөлінетін сутек кедергі жасайды.

А. С. Гончаренко және О. А. Суворованың жұмыстарында ванадийдің қосылыстарын «электртұндыру» әдісімен алу туралы мәліметтер келтірген.

Сынап электродын пайдаланып, бес валентті ванадийді қышқылды ерітінділерде оңай электролитикалық әдіспен, төрт валентті күйге дейін тотықсыздандыруға болады. Төменгі валенттік күйге дейін, сонымен қатар нормальды потенциалдары теріс санды металдарды пайдаланып алуға болады. Электролизбен және цементациямен ванадий металл түрінде алынбайды.

Тамшы сынап электродында әр түрлі фондарда ванадийдің полярографиялық тотықсыздану көп зерттелген. Ванадий әр түрлі төменгі валенттік күйге дейін тотықсызданады (металға дейін тотықсызданбайды) .

Платина электродында бес валентті ванадий күкірт қышқылы ерітіндісінде оң потенциалда төрт валентті күйге дейін тотықсызданады, диффузия тогының жақсы толқыны күкірттің жоғары концентрациясында байқалады (16 н) .

Минералдары мен кендері

Мыспен, мырышпен, қалайымен, қорғасынмен салыстырғанда ванадийдің табиғатта таралуы көбірек, бірақ ванадийдің өзі күрделі кен орнында аз кездеседі. Табиғатта ванадий әр түрлі минералдарда қоспалар ретінде кездеседі.

Ванадий титаномагниттерде кездеседі, ванадийдің мөлшері 1, 5% (V ₂ O ₃ -кe санағанда) . Ванадий шашыраңқы метасиликаттарда және сульфидтерде әр түрлі валенттілік түрде кездеседі: үш валентті күйде, VO ₄ ³⁺ -анион, комплексті қосылыстар немесе ванадий қышқылының тұздары түрінде. Ванадий фосформен және органикалық қосылыстармен кездеседі. Мысалы, темір кендерінде, әрбір көміртектерде, асфальттарда, битумдарда, мұнайда. Ванадий кейбір теңіз жануарларының денесінде - теңіз кірпісі, асцидияда, голотурияда кездеседі. Себебі ванадийдің органикалық процестерде маңызы зор, ол ванадийдің каталитикалық әсеріне байланысты.

Ванадийдің 50-ден аса минералдары белгілі. Олардың арасында ең маңыздысы - патронит - ванадий сульфиді. Формуласы VS ₂ немесе V ₂ S ₅ . Патронит күкіртпен, кальцитпен, кремнеземмен SiO ₂ кездеседі. Күйдіргенде ванадий оксид V ₂ O ₅ түрінде қалады, оның мөлшері 52%, басқа қо-сылыстары: темір, кремний, никель, титан, алюминий оксидтері түрінде және сульфатты күкірт қоспа түрінде қалады. Кеннің құрамы (%) :

19, 53

Fе

2, 92

V: S _бос

19, 53: 4, 50

Fе: Ni

2, 92: 1, 87

V: S _қоспа

19, 53: 54, 29

Fе: Si

2, 92: 6, 88

V: С

19, 53: 3, 47

Fе: Ті

2, 92: 0, 91

V: Н ₂ О

19, 53: 1, 90

Fе: Аl

2, 92: 2, 00

Патрониттің күрделі кен орны Перуде кездеседі.

Роскоэлит немесе ванадий слюдасы, құрамы KV ₂ (AlSi ₃ O ₁₀ ) (OH) ₂ немесе K ₂ OAl ₂ O _2- 2V ₂ O ₃ -6SiO ₂ -2H ₂ O. Ванадийдің мөлшері 22%. Күрделі кен орны Колорадода және Австралияда кездеседі.

Карнотит немесе уранның слюдасы K ₂ U ₂ [VO ₄ ] ₂ O ₄ -3H ₂ O немесе К ₂ О2 U ₂ O ₃ V ₂ O ₅ -2H ₂ O, химиялық құрамы: 10, 44% К ₂ О; 63, 4% UO ₃ ; 20, 16% V ₂ O ₅ ; 5, 99% Н ₂ О. Ең маңызды кен орны - Колорадо (АҚШ) және Катанга (Конго) .

Тюямунит CaU ₂ [VO ₄ ] ₂ O ₄ -8H ₂ O немесе Ca(UO ₂ ) ₂ (VO ₄ ) ₂ nH ₂ O. Құрамында 59, 96% UO ₃ және 19, 06% V ₂ O ₅ .

Ванадинит - қорғасын ванадаты Pb ₅ (VO ₄ ) ₃ Cl, құрамында Р ₂ O ₅ AS ₂ O ₅ т. б. азғана қоспалары бар.

Деклуазит (Zn, Cu) Pb(VO ₄ ) OH, құрамында 22, 7% V ₂ O ₅ бар.

Қазақстанда (Қаратаудың солтүстік батысында) 1959 жылы бірнеше ванадийдің минералдары табылған. Олардың арасында: ортованадаттар - гуцевичит A1 ₃ [(P, V) ] ₂ (ОН) ₃ nН ₂ О, альванит A1 ₃ (VO ₄ ) (ОH) ₆ -2, 5H ₂ O, русаковит Fes(VO ₄ ) ₂ (OH) ₉ -3H ₂ O; поливанадаттар - ваналит NaAl ₈ V ₁₀ O ₃₈ -30Н ₂ О сатпаевит 6Al ₂ O ₃ V ₂ O ₄ -3V ₂ O ₅ -3H ₂ O, бокит (Fe, Al) ₆ V ₄ V, ₂ O ₄₇ -18H ₂ O.

Бірақ ванадий көбінесе басқа минералдардан және кендерден алынады, олардың құрамында ванадий қоспа түрінде кездеседі. Мысалы, темірдің кендері титаномагнетиттер, апатиттер, бокситтер, топырақтар, фосфаттар, асфальттар, асфальтиттер, битумдар, мұнай, уран кен орындары.

Технологиясы

Ванадийді кендеріне байланысты әр түрлі байыту әдістері қолданылады. Патрониттерді байыту үшін оларды күйдіреді. Мысалы, карнотит жарық түсті минерал болғандықтан оны қолмен жай жинайды. Кендерге байланысты флотация әдістерін пайдаланады.

Ванадийдің кендерін өңдегенде біріншіден ванадий оксиді V ₂ O ₅ немесе ванадаттар алынады, сосын оларды өңдеп феррованадий немесе таза ванадийдің қосылыстары және ванадий металы алынады.

Ванадий кендерін өңдеу үшін әр түрлі ыдырау әдістері қолданылады, олардың ішінде қышқылдармен немесе сілтілермен ыдырату.

Сілтілермен ыдыратқанда ванадий ерітіндіге алмасады, бірақ ерітіндіде ванадиймен бірге алюминий мен кремний болғандықтан оларды бөлу керек.

Ванадийдің шикізаттарын өңдегенде кең тараған әдіс - натрий хлориді қатысында күйдіру. Табиғаттағы қосылыстарда және шлактарда ванадий үш валентті күйде болады. Күйдіргенде ванадий бес валентті күйге дейін тотығып, ванадий оксидін V ₂ O ₅ түзеді. Натрий хлоридінің ролі - ванадий оксидін натрий ванадатына айналдыру.

Ванадийді шөгінді кендерден алу

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.