Վանադիում

Վանադիում (), քիմիական նշանը՝ V, պարբերական համակարգի 4-րդ պարբերության, 5-րդ խմբի տարր, կարգահամարը՝ 23, ատոմական զանգվածը՝ 50,9414։ Անցումային տարր է։ Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 3s2Зр63d34s2։ К և Լ թաղանթները լրացված են։

Բնական վանադիումը բաղկացած է 51V (99,75%) կայուն և 50V (0,25 %, T1/2=1014 տարի) թույլ ռադիոակտիվ իզոտոպներից։ Ստացվել են 46-54 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվ իզոոպները, որոնցից կարևոր են 48V (T½= = 16 օր, 49V (330 օր և 52V (3,6 ր)։

Պատմություն և անվանում 
Վանադիումն հայտնաբերելն միացությունները տեղական կապարային գորշ հանքանյութից անջատել է մեքսիկացի հանքաբան Ա․ Դել Ռիոն (1801) և ըստ տաքացրած աղերի գույնի անվանել էրիթրոնիում ( - կարմիր)։ Ավելի ուշ, վանադիումը նույնացնելով քրոմի հետ, Դել Ռիոն հրաժարվեց իր հայտնագործությունից։

Վանադիումը նորից հայտնաբերեց շվեդ քիմիկոս Ն․ Սեֆստրեմը (1830)՝ անջատելով այն Տաբերգայից (Շվեյցարիա) բերված երկաթահանքից և միացությունների գույների պատճառով անվանեց վանադիում, ի պատիվ սկանդինավյան գեղեցկության աստվածուհի Վանադիսի։ 1831 թվականին Ֆ․ Վյոլերն ապացուցեց էրիթրոնիումի և Վանադիումի նույնությունը։

Մետաղական վանադիում անջատել է անգլիացի քիմիկոս Հ․ Ռոսկոն՝ ջրածնով վերականգնելով վանադիումի (II) քլորիդը (1869)։ Վանադիումի արտադրությունը կազմակերպվել է 20-րդ դարի սկզբին (կապված ավտոմոբիլաշինության հետ)։

Բնության մեջ 

Վանադիումը բնության մեջ տարածված տարր է, կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 1,5•10−2%-ը։ Ցրված է բազմաթիվ ապարներում և միներալներում, մեծ կուտակումներ չի առաջացնում։ Հայտնի են վանադիում պարունակող 65 միներալներ, որոնցից արդյունաբերական նշանակություն ունեն պատրոնիտը, ռոսկոելիտը, դեկլուազիտը՝ կարնոտիտը, վանադինիտը և այլն։

Վանադիումը կենդանի օրգանիզմների մշտական բաղադրիչն է (բույսերը պարունակում են 0,16-0,2 %, կենդանիների օրգանիզմները՝ 1․5• 10−5-2•10−4 % վանադիում)։ Վանադիումի աղբյուր են հրաբխային ապարները և թերթաքարերը (պարունակում են մոտ 0,013 % վանադիում), ավազային և կրաքարային ապարները (0,002 %), հողը (0,01 %), ջրերը (մինչև 2•10−7)։

Վանադիում են կուտակում որոշ մամռակենդանիներ, փափկամորթներ, ասցիդիաներ, բորբոսասնկեր, Amanita muscaria թունավոր սունկը և այլն։ Վանադիումի կենսաբանական դերը ուսումնասիրված է ասցիդիաներում։

Հանքավայրեր 
Գտնվում է Պերուի, ԱՄՆ-ի, Ֆինլանդիայի, Ավստրալիայի, Հայաստանի, Ռուսաստանի հանքանյութերում։

Ստացում 

Վանադիումի արտադրության կարևոր հումքերն են տիտանամագնետիտային և նստվածքային երկաթահանքերը և պղինձ-կապար-ցինկային օքսիդացված հանքանյութերը։ Վանադիումը լուծահանում են հանքանյութից կամ խտանյութից թթուների կամ ալկալիների լուծույթով։ Երբեմն հանքանյութը ենթարկում են նախնական օքսիդացնող բովման։

Դոմնային վառարաններում վանադիումը անցնում է չուգունի, իսկ պողպատ ստանալիս՝ խարամի մեջ։ Վանադիումային խարամները բովում են NaCl-ի հետ, ապա լուծա հանում ջրով կամ նոսր ծծմբական թթվով։ Լուծույթներից նստեցնում են V2Օ5-ը (հիդրոլիզ)։ Այն օգտագործում են ֆեռավանադիում (35-70 % վանադիում պարունակող երկաթի համաձուլվածք), մետաղական վանադիում և վանադիումի միացություններ ստանալու համար։

Օքսիդը վերականգնում են մետաղական կալցիումով, ալյումինով կամ ածխածնով։ Մաքուր վանադիում ստանում են յոդիդի ջերմային դիսոցմամբ։ Վանադիումը հալում են էլեկտրոնաճառագայթային կամ աղեղային վառարաններում։ Արտադրվող վանադիումի մինչև 95 %-ն օգտագործվում է սև մետալուրգիայում (արագահատ և կառուցվածքային պողպատներ)։

Ֆիզիկական հատկություններ 

Վանադիում սպիտակ, մոխրագույն, պողպատափայլ մետաղ է, խտությունը՝ 6110 կգ/մ3, հալման ջերմաստիճանը՝ 1920 °C, եռմանը՝ մոտ 3400 °C։ Մաքուր վանադիում պլաստիկ է, տեսակարար էլեկտրահաղորդականությունը՝ 4,03•104 օհմ−1 սմ−1։ 4,5 K-ից ցածր ջերմաստիճաններում գերհաղորդիչ է։ d-տարր է։ Բյուրեղացանցի կառուցվածքը խորանարդ է, a=3,024 Å, z=2 տվյալներով։ Միացություններում ունի +2-ից +5 օքսիդացման աստիճաններ, առավել կայուն է քառարժեք և հնգարժեք վանադիումը։

Վանադիումի միացությունները թունավոր են՝ գրգռում են շնչուղիները, առաջացնում են արյունահոսություն թոքերում, գլխապտույտ, խաթարում են սրտի, երիկամների և այլ օրգանների աշխատանքը։

Քիմիական հատկություններ 
Սովորական պայմաններում քիմիապես կայուն է օդում, ծովի ջրում, աղերի, ալկալիների և նոսր թթուների (HCl, HNO3, H2SO4) լուծույթներում։ Լուծվում է ֆտորաջրածնական և օքսիդացնող թթուներում։ Օդում տաքացնելիս (300 °C) կլանում է թթվածին և դառնում փխրուն, 600-700 °C-ում արագ օքսիդանում է՝ առաջացնելով V2O5 (մասամբ նաև այլ օքսիդներ)։

Վանադիումի օքսիդները

Տաքացնելիս միանում է նաև հալոգենների և հալկոգենների հետ։ Ազոտի և ածխածնի հետ առաջացնում է դժվարահալ և շատ կարծր միացություններ՝ նիտրիդ (VN) և կարբիդ (VC)։ Վանադիումի օքսիդը՝ V2O5, կարմիր, դեղնավուն, թունավոր բյուրեղական նյութ է։ Օքսիդիչ է։ Վատ է լուծվում ջրում (0,07 գ 100 գ ջրում), լավ՝ ալկալիներում։

Վանադիումական թթուների՝ xV2O5•yH20 աղերը՝ վանադատները գունավոր նյութեր են։ Վանադիումի (IV) օքսիդը՝ VO2, ամֆոտեր է, թթուներում առաջացնում է օքսիկատիոն վանադիլ՝ VO2+։ Մյուս օքսիդները՝ VO և V3O3, հիմնային են և անկայուն։

Կիրառություն 

Արտադրվող վանադիումի մինչև 95 %-ն օգտագործվում է սև մետալուրգիայում (արագահատ և կառուցվածքային պողպատներ)։ Վանադիումը պողպատին հաղորդում է կայունություն, մածուցիկություն և մաշակայունություն։

Վանադիումն օգտագործվում է նաև տիտանային համաձուլվածքների, ինքնաթիռաշինության և հրթիռաշինության մեջ։ Մաքուր վանադիումն օգտագործվում է ատոմային էներգետիկայում և էլեկտրոնային սարքաշինության մեջ, վանադիումի միացությունները՝ գյուղատնտեսության, բժշկության, նաև մանածագործական, խեցեգործական, ապակու և կինոֆոտոարդյունաբերության մեջ։

Իզոտոպներ 
Բնական վանադիումը բաղկացած է 51V (99,75%) կայուն և 50V (0,25 %, T1/2=1014 տարի) թույլ ռադիոակտիվ իզոտոպներից։ Ստացվել են 46-54 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվ իզոոպները, որոնցից կարևոր են 48V (T½= = 16 օր, 49V (330 օր և 52V (3,6 ր)։

Տես նաև 
 Պարբերական աղյուսակ

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 
 
 Günter Bauer et. al.: Vanadium and Vanadium Compounds. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2000, .
 Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.

Արտաքին հղումներ 
 Վանադիոմը Webelements-ում
 Վանադիումը քիմիկան տարրերի հայտնի գրադարանում
 Vanadium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
 National Instrument Vanadium Technical Report Vanadium recovery methods
 ATSDR – ToxFAQs: Vanadium

Վանադիումի միացություններ
Անցումային մետաղներ
Ռադիոակտիվ տարրեր
Վանադիում