hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
فاناديوم الاستخراج والإنتاج
يُستخدَم أغلب الفاناديوم في إنتاج السبائك مع الحديد في صناعة الفولاذ، ويدعى ذلك الصنف من السبائك باسم «فرّوفاناديوم»؛ والذي يمكن أن يُستحصَل مباشرٍة في أثناء إنتاج فلزّ الفاناديوم، وعندها يضاف في أثناء عملية الاختزال في الفرن الكهربائي كلٌّ من أكسيد الفاناديوم والحديد وأكاسيده.
فاناديوم النظائر
للفاناديوم ستّة وعشرون نظيراً تتراوح أعدادها الكتلية بين 40 و65، ومن بين هذه النظائر هنالك نظيرٌ مستقرٌّ واحدٌ وهو فاناديوم-51 51V، بالإضافة إلى وجود نظيرٍ مشعٍّ شبه مستقر وهو النظير فاناديوم-50 50V، والذي لديه عمر نصف طويل جداً مقداره 2×1017 سنة، ممّا يجعله عملياً نظيراً مستقرّاً، وبوفرة طبيعية مقدارها 0.25%. للنظير فاناديوم-51 51V عدد كم مغزلي مقداره 7⁄2، لذلك فهو مفيدٌ في قياسات مطيافية الرنين المغناطيسي النووي.
فاناديوم النظائر
إنّ أكثر نظائر الفاناديوم المشعّة استقراراً هو النظير فاناديوم-49 49V بعمر نصف مقداره 330 يوم؛ يليه النظير فاناديوم-48 48V بعمر نصف مقداره 16 يوم. أمّا لباقي النظائر المشعّة أعمار نصف أقلّ من ساعة واحدة، وأغلبها دون عشر ثوان. أقلّ هذه النظائر المشعّة استقرارا هو النظير فاناديوم-42 42V بعمر نصف أقلّ من 55 نانوثانية. هنالك أربعة نظائر تخضع لعملية تصاوغ نووي، بما فيها النظير فاناديوم-60 60V، والذي لديه حالتا ميتّا (حالتا شبه استقرار)، ممّا يجعل حالات شبه الاستقرار الكلّية خمسة بالإجمال. إنّ نمط الاضمحلال الأساسي للنظائر التي لها عدد كتلة أقلّ من النظير المستقرّ 51V هو عملية اصطياد إلكترون متحوّلةً بذلك إلى نظائر التيتانيوم الموافقة. بالمقابل، فإنّ النظائر المشعّة الأثقل من 51V تتحوّل عن طريق اضمحلال بيتا إلى نظائر الكروم الموافقة.
فاناديوم الخواص الفيزيائية
الفاناديوم فلزٌّ ذو لون فولاذي أزرق متوسّط الصلادة في الظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارة. تصفُ بعض المصادر الفاناديوم بأنه طري، وذلك ربّما يعود لمطواعيته ولقابليته للسحب والطرق؛ ولكنّه ليس هشّاً قابلاً للتقصّف. لا يمتلك الفاناديوم خواصّاً مغناطيسية، وله كثافة مقدارها 6.11 غ/سم3. تبلغ نقطة انصهار الفاناديوم مقدار 1910 °س، ولكن عند وجود شوائب من الكربون بمقدار يقترب من 10% تكون نقطة الانصهار عند قرابة 2700 °س.
يتبلور الفاناديوم وفق نظام بلّوري مكعّب مركزيّ الجسم، وتكون فيه الزمرة الفراغية من النمط Im3m؛ أمّا ثابت الشبكة البلّورية فمقداره 302.4 بيكومتر، مع وجود وحدتي صيغة لكلّ وحدة خليّة. تحت درجة الحرارة 5.13 كلفن يصبح الفاناديوم ذا موصلية فائقة، ودون تلك الدرجة أيضاً تبدي القطع المتناهية في الصغر من الفاناديوم، والتي يصل فيها عدد الذرّات إلى ما يقارب 200 ذرّة، خواصّاً غير مألوفة من الاستقطاب الكهربائي، والتي تظهرها اللافلزّات بالعادة.
فاناديوم الخواص الكيميائية
الفاناديوم فلزٌّ غير نبيل، وتتشكّل على سطحه طبقة مخمّلة رقيقة من الأكسيد، والتي تقيه من الأكسدة اللاحقة بدايةً، بالشكل الذي يمكن أنّ يبقى فيه هذا الفلزّ عرضةً للهواء لعدّة أسابيع من غير أن يفقد لمعانه؛ إلّا أنّ التعرّض لفتراتٍ أطول يؤدّي إلى ظهور صدأ أخضر؛ لذلك ينبغي حفظ الفاناديوم لفترات تخزين طويلة تحت غاز خامل من الآرغون على سبيل المثال. للفاناديوم مقاومةٌ جيّدةٌ لتأثير القلويّات ولتأثير حمضي الكبريتيك والهيدروكلوريك؛ ولا يهاجَم إلّا من حمض الهيدروفلوريك، ومن الأحماض المؤكسدة القويّة مثل حمض النتريك الساخن والمركّز، وكذلك من الماء الملكي.
يتفاعل الفاناديوم مع الكربون والنتروجين عند درجات حرارة مرتفعة تقارب 1500 °س، وهي قريبة من درجة حرارة التوهّج الأبيض للفلزّ؛ أمّا التفاعل مع الهالوجينات النشطة مثل الفلور أو الكلور فيحدث حتّى عند درجات حرارة معتدلة. الفاناديوم قادرٌ على امتصاص غاز الهيدروجين حتّى عند درجات حرارة مرتفعة تصل إلى 500 °س؛ ونتيجةً لذلك يصبح الفلز هشّاً وعرضةً للتقصّف؛ أمّا تحرير غاز الهيدروجين الممتصّ فيحدث عند درجة حرارة تقارب 700 °س وتحت الفراغ.
فاناديوم الخواص الكيميائية
ما يميّز كيمياء الفاناديوم هو المقدرة على الحصول على محاليل مائية مستقرّة منه بعدّة حالات أكسدة مختلفة ومتجاورة، تقع قيمها في مجال من 2+ إلى +5. إذ يشكّل الفاناديوم معقّدات مائية تختلف ألوانها مع اختلاف حالة الأكسدة، ومع اختلاف عدد ربيطات الماء وموقعها في كرة التناسق، وحسب pH الوسط. وتلك المعقّدات هي: المعقّد 2+ [V(H2O)6] ذو اللون الليلكي بحالة الأكسدة +2؛ والمعقّد 3+ [V(H2O)6] ذو اللون الأخضر بحالة الأكسدة +3؛ والمعقّد 2+ [VO(H2O)5] ذو اللون الأزرق بحالة الأكسدة +4؛ والمعقّد 3+ [VO(H2O)5] ذو اللون الأصفر بحالة الأكسدة +5. يمكن الحصول على الفاناديوم بحالات الأكسدة المختلفة المذكورة من عملية اختزال لمركّب ميتّافانادات الأمونيوم باستخدام فلزّ الزنك. تعدّ مركّبات الفاناديوم الثنائي من المختزِلات، أمّا مركّبات الفاناديوم الخماسي فهي من المؤكسِدات. من جهةٍ أخرى، توجد مركّبات الفاناديوم الرباعي عادةً على هيئة مشتقّات أيون الفاناديل 2+VO.
فاناديوم الخواص الكيميائية
يشكّل الفاناديوم الخماسي في المحاليل المائية طيفاً واسعاً من الأنيونات الأكسجينية، الأمر الذي بُرهِنَ عليه باستخدام مطيافية الرنين المغناطيسي النووي. تبدو علاقة التداخل بين تلك الأنواع الكيميائية، التي يبلغ عددها 11 على الأقلّ، ظاهرةً في ما يعرف باسم «مخطّط السيطرة»، والذي يعتمد على إظهار الأنواع المسيطرة في وسط المحلول المائي اعتماداً على التركيز وعلى pH الوسط. يعدّ أيون أورثو فانادات رباعي السطوح 3−VO4 النوع الكيميائي الرئيسي المسيطر في الأوساط القاعدية التي لها قيمة pH تقع بين 12-14. نظراً للتشابه بين الفاناديوم الخماسي مع الفوسفور الخماسي من حيث الحجم والشحنة الكهربائية، فإنّ السلوك الكيميائي وبنية أيون أورثو الفانادات يُسخَّران من أجل دراسة الإنزيمات الفوسفوريلية بالأشعّة السينية، ومن أجل دراسة الكيمياء الحيوية للفوسفات.
فاناديوم الخواص الكيميائية
عند قيم pH أخفض يتشكّل كلّ من أحادي القسيمة (المونومر) 2−[HVO4] وثنائي الوحدات (الديمر) 4−[V2O7]، ويكون النوع الأول مسيطراً في التراكيز المنخفضة من الفاناديوم (التراكيز الأقلّ من 10−2 مولار). يعدّ تشكّل أيون ثنائي الفانادات مناظراً لتشكّل أيون ثنائي الكرومات. مع الانخفاض الأكبر في قيم pH الوسط تزداد فرص حدوث عمليات البرتنة والتكاثف لتشكيل متعدّد الفانادات. عند قيم pH واقعة بين 4-6 يكون الأيون −[H2VO4] مسيطراً عند تراكيز تفوق 10−4 مولار؛ مع ازدياد الفرصة لتشكّل ثلاثيّات ورباعيّات الوحدات عند تراكيز مرتفعة. أمّا عند قيم pH واقعة بين 2-4 فإنّ أيون عشاري الفانادات هو الذي يكون مسيطراً. تمثّل المعادلة الكيميائية التالية تشكّل عشاري الفانادات من أورثو الفانادات في الأوساط الحمضية:
فاناديوم الخواص الكيميائية
يكون الفاناديوم الخماسي في عشاري الفانادات محاطاً بستّ ربيطات من الأكسيد. لا يتشكّل حمض الفاناديك H3VO4 إلّا عند تراكيز منخفضة جدّاً، لأنّ برتنة الأنواع رباعية السطوح من − [H2VO4] تؤدّي إلى تفضيل تشكّل الأنواع ثمانية السطوح من +[VO2(H2O)4]. في الأوساط الحمضية القويّة (pH < 2) تكون السيطرة للنوع الكيميائي +[VO2(H2O)4]؛ وعند ازدياد التركيز يترسّب الأكسيد V2O5 من المحلول. نظرياً ومن الناحية الكيميائية يعدّ أكسيد الفاناديوم الخماسي أكسيداً حمضياً، ويمثّل أنهيدريد حمض الفاناديك. للفاناديوم الخماسي مقدرةٌ على تشكيل معقدات بيروكسو مختلفة، أشهرها الموجود في الموقع النشط لإنزيمات بروموبيروكسيداز. يكون النوع الكيميائي +VO(O)2(H2O)4 مستقرّاً في المحاليل الحمضية. أمّا في الأوساط القاعدية فإنّ الأنواع الحاوية على مجموعات بيروكسيد يتراوح عددها بين 2-4 هي أنواع كيميائية معروفة؛ وفي الحالة الأخيرة، تتشكّل أملاح بنفسجية لها الصيغة العامة M3V(O2)4 nH2O حيث يمثل الرمز M فلزّاً قلويّاً مثل Li أو Na، ويكون فيها الفاناديوم ثمانيّ التناسق.
فاناديوم الخواص الكيميائية
يعدّ أكسيد الفاناديوم الخماسي (خماسي أكسيد الفاناديوم) V2O5 أهمّ أكاسيد الفاناديوم وأكثر مركّباته أهمّيّةً من الناحية التجارية، إذ يُستخدَم حفّازاً في إنتاج حمض الكبريتيك، وهو تفاعل تُسَخّر فيه مقدرة الفاناديوم على الدخول في تفاعلات الأكسدة والاختزال. من الأكاسيد الأخرى المعروفة للفاناديوم كلّ من أكسيد الفاناديوم الرباعي VO2 وأكسيد الفاناديوم الثلاثي V2O3 وأكسيد الفاناديوم الثنائي VO.
يُعرَف اثنا عشر هاليداً للفاناديوم، وهي تتبع الصيغة العامة VXn، حيث تتراوح قيمة n من 2-5؛ بالمقابل، فإنّ البعض من الهاليدات غير مستقرّة مثل VI4 أو VCl5 أو VBr5 أو VI5. يستخدم كلوريد الفاناديوم الرباعي VCl4 حفّازاً من أجل بلمرة الدِّيِينَات. تتّسم هاليدات الفاناديوم بأنّها أحماض لويس قوية، خاصّةً هاليدات الفاناديوم الرباعي والخماسي. كما يستطيع العديد من تلك الهاليدات أن يشكّل معقّدات تناسقية ذات الصيغة العامّة VXnL6−n، حيث تمثّل X الهالوجين وL ربيطة أخرى.
فاناديوم الخواص الكيميائية
إنّ الكثير من الهاليدات الأكسجينية للفاناديوم هي مركّبات معروفة، وهي تتبع الصيغة العامة VOmXn؛ وأكثر تلك المركّبات دراسةً هما مركّبا أوكسي ثلاثي فلوريد الفاناديوم VOF3 وأوكسي ثلاثي كلوريد الفاناديوم VOCl3، واللذان يمتلكان خواصّاً شبيهةً بمركّب POCl3 من حيث التطايرية والبنية رباعية السطوح، وبكونهما من أحماض لويس.
فاناديوم الخواص الكيميائية
يشكّل الفاناديوم العديد من المعقّدات التناسقية بحالات أكسدة مختلفة. إنّ أيون الفاناديوم كبير نسبياً، ولبعض معقّدات الفاناديوم التناسقية أعداد تناسقية أكبر من 6، كما هو الحال في المعقّد 4−[V(CN)7] (سباعي كربونيل الفاناديوم الثلاثي). يهيمن وجود مركز من أيون الفاناديل 2+VO على الكيمياء التناسقية للفاناديوم الرباعي، والذي يرتبط مع أربع ربيطات أخرى ارتباطاً قوياً، في حين أنّ الارتباط يكون ضعيفاً مع الربيطة الخامسة، والتي تكون متعامدة فراغياً مع مستوي مركز الفاناديل. من الأمثلة على ذلك معقّد أسيتيل أسيتونات الفاناديل VO(O2C5H7)2، والذي يكون فيه الفاناديوم خماسي التناسق، ذا بنيةٍ هرمية مربّعة، ممّا يعني أنّ ربيطةً خامسةً، مثل البيريدين، يمكن لها أن ترتبط بمركز الفاناديوم؛ على الرغم من أنّ ثابت الترابط يكون فيها ضعيفاً. يكون للعديد من معقّدات الفاناديل خماسية التناسق بنية جزيئية هرمية مزدوجة ثلاثية، مثلما هو الحال في معقّد VOCl2(N(CH3)3)2.
تصف كيمياء الفاناديوم العضوية المركّبات العضوية الفلزّية الحاوية على الرابطة الكيميائية V-C بين الفاناديوم والكربون. ولمركّبات الفاناديوم العضوية أهمّيّة صناعية، إذ تُستخدَم ضمن الحفّازات في مجال كيمياء البوليميرات. ومن الأمثلة عليها ثنائي كلوريد الفانادوسين، والحاوي على وحدة فانادوسين فيه والمُكَوّنة من ذرّة فاناديوم مركزية محصورة بين مجموعتين من أنيون حلقي البنتاديينيل، ولمشتقّاتها تطبيقات في الكيمياء العضوية؛ وكذلك معقّد سداسي كربونيل الفاناديوم V(CO)6، وهو من الأمثلة النادرة على الكربونيلات الفلزّية ذات المغناطيسية المسايرة. يؤدّي اختزال المركّب الأخير إلى الحصول على أيون −V(CO)6 المتساوي إلكترونياً مع سداسي كربونيل الكروم Cr(CO)6؛ ويمكن لذاك الأيون أن يُختزَل أبعدَ من ذلك باستخدام الصوديوم في الأمونيا السائلة للحصول على أيون 3−V(CO)5 المتساوي إلكترونياً مع خماسي كربونيل الحديد Fe(CO)5.
يعطي اختبار اللهب التقليدي لأيونات الفاناديوم لوناً أصفرَ باهتاً، لذلك فإنّه في هذه الحالة يعدّ اختباراً غير انتقائي. يعتمد التحليل النوعي للفاناديوم على تشكيل أيونات بيروكسو الفاناديوم، ولذلك الغرض يضاف محلول حمضي حاوٍ على أيونات الفاناديوم الخماسي إلى كمّيّة قليلة من بيروكسيد الهيدروجين، وبذلك تتشكّل أيونات 3+[V(O2)] ذات اللون الأحمر البنّي المميز. عند وجود كمّيّات أكبر من بيروكسيد الهيدروجين يتشكّل حمض بيروكسو الفاناديوم H3[VO2(O2)2]، ذو اللون الأصفر الباهت.
يمكن الكشف عن الفاناديوم كمياً باستخدام المعايرة. من أجل ذلك الغرض يؤكسَد محلول الفاناديوم والمُحَمَّض بحمض الكبريتيك بواسطة بيرمنغنات البوتاسيوم إلى الفاناديوم الخماسي؛ ثم تجرى معايرة رجعية باستخدام كبريتات الحديد الثنائي، وبوجود ثنائي فينيل الأمين مؤشّراً لونياً؛ كما يمكن أن تجرى المعايرة بأسلوب المعايرة الجهدية. تجرى حديثاً عمليّات التحليل الكمّي للفاناديوم باستخدام طرق مطيافية، مثل مطيافية الامتصاص الذرّي أو مطيافية الأشعّة المرئية وفوق البنفسجية.
فاناديوم الدور الحيوي
للفاناديوم دورٌ حيويٌ مهمّ في الموائل البحرية. يساهم وجود الفاناديوم في التربة في القيام بعمليّة التركيب الضوئي لدى النباتات، خاصّةً في تشكيل الكلوروفيل؛ كما وُجدَ أنّ لنقص الفاناديوم تأثير على نموّ الجرذان؛ ولكن لا يوجد له دورٌ حيويٌ بالنسبة للإنسان، إذ لم تصنّفه الأكاديمية الوطنية للطبّ في الولايات المتّحدة الأمريكية ضمن المغذّيات الأساسية للبشر، ولم توضع له توصيات بالنسبة لمقادير التناول. إلّا أنّ الأكاديمية الوطنية الأمريكية اللعلوم وضعت الحدّ الأقصى للمدخول المقبول بمقدار 1.8 مغ/يوم.
يحوي عددٌ من الكائنات البحرية مثل الطحالب على إنزيمات بروموبيروكسيداز الفاناديوم، ممّا يمكّنها من إنتاج الكثير من مركّبات البروم العضوية طبيعياً؛ إذ يُنتَج على سبيل المثال سنوياً ما يقدّر بزهاء 1-2 مليون طنّ من البروموفورم، و56 ألف طن من برومو الميثان في مياه البحار والمحيطات. في جانبٍ آخر، يُستخدَم نيتروجيناز الفاناديوم من بعض الكائنات الحيّة القادرة على تثبيت النتروجين، مثل البكتريا الآزوتية، إذ يحلّ الفاناديوم فيها مكان الموليبدنوم أو الحديد، ممّا يمنح الإنزيم خواصّاً مختلفةً قليلاً.
فاناديوم الدور الحيوي
يعدّ الفاناديوم أساسياً لشُعَيبة من الكائنات البحرية يدعى «الغِلاليّات»، وخاصّةً في نوع الكِيسِيّات منها؛ إذ يُخَزّن في الفجوات العصارية داخل أنواعٍ خاصّةٍ من خلايا الدمّ؛ والتي يوجد فيها نوع من البروتينات الفلزّية الحاوية على الفاناديوم، وذلك بتراكيز أكبر بكثير من الوسط المحيط؛ إذ يحوي ماء البحر عادةً على تراكيز من الفاناديوم تتراوح بين 1-2 ميكروغرام/الليتر. لا يزال الدور الحيوي الذي يقوم به الفاناديوم في تلك الكائنات البحرية غير مفهوماً بالشكل الكامل.
اكتُشِفَ أنّ بعض أنواع الفطور مثل فطر أمانيت الذباب قادرٌ أيضاً على تخزين الفاناديوم، فهو حاوٍ على أنيون أمافادين، وهو معقّد تناسقي يحوي على الفاناديوم في مركزه. ولا يزال الدور الحيوي للفاناديوم داخل تلك الفطور مبهماً أيضاً؛ وهي لا تزال موضع دراسةٍ وبحث.
فاناديوم الدور الحيوي
هناك أبحاثٌ جاريةٌ تقوم بدراسات على احتمالية استخدام مركّب كبريتات الفاناديل مكمّلاً غذائياً من أجل التقليل من مقاومة الإنسولين وتحسين ضبط السكري عند الأشخاص المصابين بذلك المرض؛ إلّا أنّه لا يوجد ما يدعم تلك الدراسات، خاصّةً أنّ الكمّيّة المستخدمة في تلك الدراسات (30-150 مغ) تفوق الحدّ الأقصى الآمن لاستخدام الفاناديوم؛ بالتالي لم تُمنَح التراخيص اللازمة لاستخدام الفاناديوم لذلك الغرض. في مجالٍ آخر، اقتُرِحَ في علم الأحياء الفلكي أن تجمّعات الفاناديوم المكتَشفة على كوكب المريخ، وبالتوافق مع نتائج مطيافية رامان، قد تكون ذات بصمة حيوية ميكروبية.
فاناديوم الاستخدامات
يستخدم قرابة 85% من الفاناديوم المنتَج في صناعة سبائك الفولاذ، وخاصّةً على شكل «فرّوفاناديوم». يضفي وجود كمّيّاتٍ ضئيلةٍ من الفاناديوم في سبائك الفولاذ خواصّاً إضافيةً من حيث الزيادة في المتانة، وذلك يعود أنّ الفاناديوم يشكّل كربيدات ونتريدات مستقرّة، تدعم من متانة الفولاذ. عُرِفَت خاصّية تحسين متانة الفولاذ عبر إضافة الفاناديوم منذ أوائل القرن العشرين؛ ومنذ ذلك الحين دخل فولاذ الفاناديوم في عددٍ من التطبيقات المتنوّعة، مثل صناعة هياكل الدرّاجات الهوائية ومحاور الدوران ومكوّنات عمود المرفق والتروس، وقطعٍ أخرى مهمّة في صناعة المَرْكَبات.
فاناديوم الاستخدامات
يوجد هناك نوعان من سبائك فولاذ الفاناديوم حسب محتوى هذا العنصر فيها، والتي تنقسم إلى سبائك فولاذ الفاناديوم مرتفعة المحتوى الكربوني، والتي تحوي نسبة من الفاناديوم تتراوح بين 0.15% إلى 0.25%؛ وإلى سبائك فولاذ القطع السريع، والتي تحوي نسبة من الفاناديوم تتراوح بين 1% إلى 5%. يعدّ الصنف الأخير من أنواع فولاذ الأدوات والمستخدَم في صناعة مواد أدوات القطع؛ ويلزم لسبائك فولاذ القطع السريع أن تكون فيها الصلادة وفق اختبار روكويل أعلى من 60. يُستخدَم فولاذ القطع السريع في صناعة الأدوات الجراحية وأدوات العدد الصناعية. يضاف الفاناديوم على هيئة كربيد بنسبة تصل إلى 18% إلى سبائك المساحيق، ممّا يرفع من مقاومتها ضد الاهتراء ارتفاعاً كبير؛ وتُستخدَم تلك السبائك في صناعة أدوات العدد الصناعية وفي صناعة أنصال السكاكين.
فاناديوم الاستخدامات
يعمل الفاناديوم على تثبيت الشكل بيتّا من التيتانيوم، كما يزيد من المتانة والثباتية الحرارية لذلك الفلز؛ وتعدّ سبيكة التيتانيوم الحاوية على 2.5% من الفاناديوم من الخيارات الممتازة في صناعة معدّات صناعة الفضاء والطيران، وفي صناعة المعدّات العسكرية، بالإضافة إلى صناعة مكوّنات الدرّاجات الهوائية. وعندما يُمزَج الفاناديوم مع الألومنيوم في سبائك التيتانيوم، فإنّ تلك السبائك تُستخدَم في صناعة المحرّكات النفاثة وهياكل الطائرات، وفي تركيب زَرْعات الأسنان؛ ومن الأمثلة الشائعة عليها سبيكة Ti-6Al-4V، وهي سبيكةٌ للتيتانيوم حاويةٌ على 6% ألومنيوم و4% فاناديوم.
فاناديوم الاستخدامات
تبدي العديد من سبائك الفاناديوم خواصّاً موصلية فائقة؛ وكانت أوّل مادّة مطوَّرة من أطوار A15 ذات الموصلية الفائقة تابعةً لمركّب V3Si المكتَشف سنة 1952. يُستخدَم شريطٌ من سبيكة الفاناديوم والغاليوم في صناعة المغانط ذات الموصلية الفائقة (17.5 تسلا أو 175,000 غاوس)؛ وتكون بنية أطوار A15 من V3Ga مشابهةً للبنى المصنوعة من النيوبيوم، مثل Nb3Sn أو Nb3Ti الأكثر شيوعاً. وُجِدَ أنّ إضافة كمّيّاتٍ نزرةٍ من الفاناديوم إلى الفولاذ الهندواني (فولاذ ووتز) تحسّن المتانة تحسناً كبيرٍ، وتضفي عليه نمطاً ظاهرياً مميّزاً من الزخرفة؛ ولا يزال مصدر الفاناديوم في عيّنات الفولاذ الهندواني الأصلية مجهولاً، والتي كانت مستخدمةً في الماضي في صناعة الفولاذ الدمشقي.
تُستخدَم مركبات الفاناديوم بشكلٍ كبيرٍ في مجال التحفيز؛ وأكثرها أهميّةً هو أكسيد الفاناديوم الخماسي (خماسي أكسيد الفاناديوم V2O5) المستخدم حفّازاً في إنتاج حمض الكبريتيك وفق عملية التلامس. وفي هذه العملية تتغيّر حالة أكسدة ذرّة الكبريت من +4 إلى +6 (تفاعل أكسدة)، أمّا حالة أكسدة ذرّة الفاناديوم فتتغيّر من +5 إلى +4 (تفاعل اختزال) وفق التفاعل التالي:
فاناديوم الاستخدامات
ويعاد تدوير الحفّاز بالأكسدة بأكسجين الهواء:
وفي النهاية يتأكسد في العملية ثنائي أكسيد الكبريت إلى ثلاثي أكسيد الكبريت. بشكلٍ مماثلٍ يُستخدَم خماسي أكسيد الفاناديوم في إنتاج أنهيدريد المالييك وأنهيدريد الفثاليك والعديد من المركّبات العضوية الأخرى، بأسلوبٍ يوافق مبادئ الكيمياء الخضراء وتحديداً تحويل مواد أوّليّة رخيصة الثمن إلى مركّبات وسيطة مهمّة متنوّعة الاستخدام. كما يعدّ الفاناديوم مكوّناً مهمّاً في مزيجٍ من الأكاسيد الفلزّية المستخدَمة كحفّازات في أكسدة البروبان والبروبيلين إلى أكرولين أو حمض الأكريليك؛ أو بالأكسدة الأمونية للبروبيلين إلى أكريلونتريل. يساعد تغيّر حالة أكسدة الفاناديوم في إنجاز تلك العمليّات، وبشكلٍ يعاد فيه تدوير الحفّاز بشكل سهل نسبياً.
يُستخدَم أكسيد الفاناديوم الرباعي (ثنائي أكسيد الفاناديوم VO2) في إنتاج مواد تغطية الزجاج، والتي تساهم في حجب الأشعّة تحت الحمراء وبشكل يسمح للضوء المرئي بالعبور، وذلك عند درجات حرارة محدّدة. كما يضاف أكسيد الفاناديوم بكمّيّات قليلة إلى السامور للحصول على ألوان تشابه ألوان مجوهرات الألكسندريت. يُستخدَم خماسي أكسيد الفاناديوم في صناعة الخزف والسيراميك. في جانبٍ آخر، يمكن أن تُستخدَم أيونات الفانادات من أجل وقاية الفولاذ ضد التآكل أو الصدأ عن طريق عمليات التغطية التحويلية. كما تُستخدَم رقائق الفاناديوم في عمليات إكساء التيتانيوم على الفولاذ، لأنها متوافقة كيميائياً مع الحديد والتيتانيوم.
تعدّ بطارية الفاناديوم، والمستخدمة تجارياً من أجل تخزين طاقة الشبكات، نوعاً من بطّاريات التدفق؛ وهي خلية كهركيميائية تتألّف من محلول مائي من أيونات الفاناديوم في حالات أكسدة مختلفة. كما يُقترَح إشراك الفاناديوم مع الليثيوم في تركيب الأقطاب الكهربائية في عددٍ من خلايا أيون الليثيوم الكهربائية. بما أنّ المقطع العرضي الحراري لالتقاط النيوترون متوسّط القيمة نسبياً، وبسبب قصر عمر النصف النسبي لنظائر الفاناديوم المشعّة المتشكّلة عند التقاط النيوترونات، فلذلك يعدّ الفاناديوم مادةً مناسبةً من أجل تبطين مفاعلات الاندماج النووي.
فاناديوم المخاطر
وُجدَ أنّ لمركّب كبريتات الفاناديل VOSO4 رباعي التكافؤ تأثيرٌ سمّيٌّ أكبر بزهاء 5 أضعاف من أكسيد الفاناديوم الثلاثي V2O3؛ كما بيّنت إحدى الدراسات أنّ الفاناديوم الخماسي ذو تأثير مسرطن على الجرذان والفئران، إلّا أنّ تلك الدراسة كانت محطّ جدلٍ، خاصّةً أنّ وكالة حماية البيئة الأمريكية لم تدرج الفاناديوم ضمن المسرطنات. بالرغم من ذلك، فإنّ مؤسسة البحوث الألمانية صنّفت الفاناديوم ومركّباته اللاعضوية ضمن المسرطِنات. وضعت إدارة السلامة والصحّة المهنية الأمريكية حدّ التعرّض من غبار خماسي أكسيد الفاناديوم بمقدار 0.05 مغ/م3؛ وبمقدار 0.1 مغ/م3 لأبخرته في جوّ مكان العمل، وذلك بالنسبة لوقت عمل يتألّف من ثمانِ ساعاتٍ يوميّاً، ما يعادل 40 ساعة في الأسبوع. أمّا المعهد الوطني للسلامة والصحّة المهنية فحذّر أنّ التعرّض للفاناديوم بمقدار 35 مغ/م3 يعدّ ذا خطورةٍ فوريةٍ للحياة أو الصحّة. وجدت التجارب على الجرذان أنّ استنشاق الفاناديوم ومركّباته يؤدّي إلى حدوث تأثيرات ضارّة على الجهاز التنفسّي؛ وكذلك على حالة الدمّ؛ والكبد؛ والجهاز العصبي؛ بالإضافة إلى أعضاء وأجهزة أخرى.
فاناديوم المخاطر
يعدّ وجود آثارٍ من الفاناديوم ضمن وقود الديزل من المسبّبات الرئيسية لحدوث التآكل عند درجات الحرارة المرتفعة؛ إذ عند احتراق الوقود يتأكسد الفاناديوم ويتفاعل مع آثار من الصوديوم والكبريت ليعطي مركّبات الفانادات، والتي لها نقطة انصهار منخفضة نسبياً، تصل إلى قيمة دنيا تقارب 530 °س؛ ممّا يؤدّي إلى تشكيل نقطة ضعف في نظام تخميل الفولاذ، ممّا يجعله عرضةً للتآكل.
منغنيز
المنغنيز  عنصرٌ كيميائي رمزه Mn وعدده الذرّي 25، وهو ينتمي إلى عناصر المستوى الفرعي d ويقع على رأس عناصر المجموعة السابعة في الجدول الدوري؛ ويصنّف كيميائياً ضمن الفلزّات الانتقالية. المنغنيز فلزٌّ صلدٌ مساميّ ذو لون رمادي فضّي؛ وهو يوجد في الطبيعة في العديد من المعادن، وعلى الأغلب مرافقاً للحديد. كان يوهان غوتليب غان من الرائدين في اكتشاف هذا العنصر، إذ تمكّن سنة 1774 من عزله بشكله الحرّ باختزال أكسيده بالكربون (الفحم)؛ وتوجد صلة وصلٍ بين تسميته على هذا الشكل وبين تسمية عنصر المغنيسيوم، وكذلك بين تسمية معدن المغنيتيت (حجر المغناطيس).
يدخل المنغنيز في العديد من التطبيقات، وأهمّها استخدامه مكوّناً في السبائك، وخاصّةً على شكل سبيكة فرّومنغنيز في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ. يحسّن المنغنيز عند إضافته للسبائك من المتانة، ومن قابلية التصنيع ومقاومة الاهتراء. لمركّبات المنغنيز أيضاً تطبيقات واسعة، إذ يعدّ ثنائي أكسيد المنغنيز من المؤكسدات القويّة، ولذلك يدخل في تركيب البطّاريات القلوية؛ كما يُستخدَم أيضاً في صناعة الزجاج والخزف والسيراميك.
منغنيز
للمنغنيز دورٌ حيويٌّ مهمٌّ في عملية التركيب الضوئي، إذ يساهم مع الكالسيوم في تكوين معقّدٍ عنقوديّ ضروريّ من أجل أكسدة الماء إلى الأكسجين. يعدّ المنغنيز من المغذّيات الأساسية، فهو يساهم في استقلاب المغذّيات الكبرى، وفي تشكّل العظام، وفي دعم جهاز المناعة ضد الجذور الكيميائية الحرّة؛ كما أن وجوده ضروري لعمل عددٍ من البروتينات، ويوجد في المواقع النشطة لبعض الإنزيمات. يتركّز وجود المنغنيز في جسم الإنسان في العظام وفي الكبد والكليتين؛ كما يرتيط هذا العنصر مع البروتينات الفلزّية، مثل الإنزيم المخلّق للغلوتامين، في الخلايا النجمية في الدماغ البشري.
منغنيز التاريخ وأصل التسمية
إنّ أصل تسمية هذا العنصر معقّد، فللاسم «منغنيز» جذورٌ مرتبطةٌ بالكلمة الإغريقية «Μαγνησία» (مغنيسيا)، وهو الجذر نفسه الذي سُمّي على أساسه عنصر المغنيسيوم. ففي العصور القديمة، جرى التمييز بين مَعدَنين أسوَدَين كانا يُجلبَان من المناطق التي سكنتها قبيلة مَغْنيت  اليونانية القديمة، وذلك إمّا في منطقة في اليونان القديمة تدعى مغنيسيا، والتي تقع حالياً في إقليم ثيساليا، أو إلى مدنٍ مندثرةٍ حملت نفس الاسم مثل مغنيسيا (على جبل سيبيلوس)  أو مغنيسيا (على نهر مندريس)  والواقعة حالياً في تركيا. لذلك حَمَل ذانِكَ المعدنان اسم «مَغْنِس» ، وكان يُميَّز بينهما بوصف أحدهما بالذكر والآخر بالأنثى، فالنوع الذكر منهما قادرٌ على جذب الحديد، بالتالي، فهو وفق المفاهيم العلمية الحديثة خام المغنيتيت  المغناطيسي؛ أمّا النوع الأنثى فهو غير قادر على جذب الحديد، وكان يستخدم من أجل إزالة تلوّن الزجاج؛ بالتالي، فهو وفق المفاهيم العلمية الحديثة خام البيرولوسيت ، المتكوّن كيميائياً من ثنائي أكسيد المنغنيز. أطلقَ صُنّاع الزجاج على ثنائي أكسيد المنغنيز في القرن السادس عشر اسم «منغنيزوم» ، وذلك ربّما من دمج كلمتَين اثنتَين، إذ كان ينبغي التمييز أيضاً بين الخامات القادمة من مغنيسيا، وذلك بين خامة «مغنيسيا نيغرا»  السوداء، وبين خامة «مغنيسيا ألبا»  البيضاء، التي كانت مفيدةً أيضاً في صناعة الزجاج. بالتالي اندمج حرف «ن» من كلمة «نيغرا» فأضيف حرفا نون إلى الاسم؛ وعلى هذا النسق أطلق العالم ميكيلي مركاتي  على خامة «مغنيسيا نيغرا» اسم«منغنيزا» ؛ وفي نهاية المطاف، أصبح الفلزَ المُستخرَج من خامة «مغنيسيا نيغرا» السوداء يُعرَف باسم «منغنيز»؛ في حين أنّ الفلزّ المُستخرَج من خامة «مغنيسيا ألبا» البيضاء (أكسيد المغنيسيوم) يُعرَف باسم «مغنيسيوم».
منغنيز التاريخ وأصل التسمية
ينتشر ثنائي أكسيد المنغنيز في الطبيعة بشكلٍ كبير، ولذلك استُخدَم منذ العصر الحجري على شكل خضاب أسود. وقد عُثرَ على رسومات تعود إلى ذلك العصر في كهوفٍ عدّة في جنوبي غربي أوروبا، مثل الرسومات في كهف إكاين  في إسبانيا؛ وكذلك الرسومات في كهف لاسكو ، وفي كهف غارغاس  في فرنسا، والتي قُدّرَ أنّها تعود إلى 30-24 ألف سنة خلت. استخدم المصريون القدماء ومن بعدهم الرومان مركّبات المنغنيز، إمّا لإضافة الألوان إلى الزجاج أو لإزالتها منه؛ وقد امتدّ هذا الاستخدام خلال العصور الوسطى على شكل «صابون صناع الزجاج» ، كما يتّضح من الزجاج العائد إلى القرن الرابع عشر من البندقية.
منغنيز التاريخ وأصل التسمية
في القرن الثامن عشر أجريت تجارب عدّة على مركّبات المنغنيز، وخاصّةً على مركّب ثنائي أكسيد المنغنيز نظراً لاستخدامه في صناعة الزجاج، إذ كان متاحاً ومتوفّراً بسهولة. فاكتشف الباحثان إغناطيوس غوتفريد كايم  ويوهان رودولف غلاوبر  أنّه يمكن تحويل ثنائي أكسيد المنغنيز إلى بيرمنغنات، وهو كاشف كيميائي مهمٌّ ومفيدٌ في المختبرات. وكان كارل فلهلم شيله  قد استخدم ثنائي أكسيد المنغنيز على شكل البيرولوسيت في إنتاج غاز الكلور؛ وذلك عن طريق معالجة الأكسيد بحمض الهيدروكلوريك؛ والذي كان يُستحصَل أوّلاً من تفاعل حمض الكبريتيك الممدّد (زيت الزاج) مع كلوريد الصوديوم (ملح الطعام)، ثمّ لاحقاً من عملية لوبلان ؛ أمّا الأكسيد فكان يعاد تدويره وفق عملية ولدون . مَثَّلَ إنتاج الكلور ومساحيق الهيبوكلوريت المبيضة مجالاً واسعاً لاستخدام خامات المنغنيز تجارياً. كانت الشكوك تحوم على احتواء معدن البيرولوسيت على عنصرٍ جديدٍ لم يكن مكتشفاً حينئذ، وذلك ما كان شيله وآخرون مدركين له؛ ولكنّ عزْلَ هذا العنصر لأوّل مرّة كان على يد يوهان غوتليب غان ، والذي تمكّن من ذلك عندما عالج أكسيد المنغنيز بالفحم (الكربون)، ممّا أدّى إلى اختزاله والحصول على عيّنة غير نقيّة من الفلزّ.