La începutul secolului al XIX-lea. noi depozite bogate de minereu de fier au fost găsite în Suedia. Unul după altul, furnale au fost construite. Dar, în special: în condiții identice, unele dintre ele a dat fier ductilitate surprinzător, în timp ce celălalt a obținut dintr-un metal fragil. După mai multe încercări nereușite de a stabili un proces de topire a metalului de înaltă calitate în Oțelarii furnal „rele“ explozie a apelat la chimiști, iar în 1830 Niels Sefstrom incapabil să aloce din zgură „cel mai bun“ domeniu de pulbere neagră necunoscută. Sefström a concluzionat că uimitor maleabilitate metalică atașată prezenței în minereu a unor elemente necunoscute conținute în pulbere neagră.
Acest nou Sefström element de vanadiu numit în onoarea legendarului Vanadis - zeita frumusetii vechilor scandinavi.
Descoperirea unui nou element a fost întotdeauna o mare onoare pentru un om de știință. Prin urmare, se poate imagina dezamăgirea mineralog mexican Andrés Manuel del Rio, care în 1801 a descoperit în minereu de plumb nu a întâlnit un element și la numit eritrocitari. Dar pune la îndoială concluziile sale Del Rio a refuzat să fie descoperite, gândindu-se că a întâlnit cu crom recent descoperite.
Chiar mai frustrant a suferit un chimist german genial Fridriha Volera. În aceiași ani ca Sefström, el a avut posibilitatea de a explora minereului de fier importat din Mexic L. Humboldt. Cei care a explorat del Rio. Wohler, de asemenea, găsit în ele ceva neobișnuit, dar studiile sale întrerupt de boală. Când a reluat locul de muncă, a fost prea târziu - Sefström anunțat descoperirea lui. Proprietățile noului element sunt identice cu cele care au fost introduse într-una din revistele de laborator Wöhler.
Abia în 1869, după 39 de ani după descoperirea unui element Sefström №23 a fost izolat pentru prima dată într-o formă relativ pură. Chimistul englez H. Roscoe, care acționează în acid clorhidric, vanadiu, vanadiu primit puritate elementară de aproximativ 96%.
Purul Vanadiul - metal ușor maleabil de culoare gri. Este aproape o jumătate ori mai ușoare decât fierul, se topește la 1900 ± 25 ° C, în timp ce punctul său de fierbere este de 3400 ° C La temperatura camerei, într-un aer uscat este chimic destul de pasiv, dar la temperaturi ridicate combina usor cu oxigen, azot și alte elemente.
Compusul de vanadiu prezintă cele patru valențele. Compușii cunoscuți de două, trei, patru, și vanadiu pentavalent.
Vanadiu și industria chimică
Industries necesare și compuși de vanadiu, dar minereuri bogate în acest element, nu a existat. Inginerii francezi companie de oțel „Creusot“, se pare, a atras atenția asupra faptului că primul Sefström compus de vanadiu nu a primit de minereu și de zgură metalurgice, iar în 1882 a stabilit producția lor pe aceeași bază. Timp de 10 ani, fabrica „Creusot“ în fiecare an, sunt aruncate pe piața mondială a 60 de tone de pentaoxid de vanadiu V2 O5. La scurt timp, cu toate acestea, cererea de compuși de vanadiu pentru a produce anilină negru a scăzut, iar producția lor a scăzut în mod semnificativ.
Dar, la începutul chimisti primul război mondial a trebuit din nou să se întoarcă la un element №23. În acești ani țări luptă necesare cantități mari de acid sulfuric. Într-adevăr, fără ea este imposibil să se obțină pulberi de nitroceluloză de luptă de bază. Este cunoscut faptul că acidul sulfuric este produs prin oxidarea dioxidului de sulf SO2 sulf SO3 trioxidului urmat de adăugarea de apă. Cu toate acestea, SO2 direct cu oxigenul reacționează extrem de lent. Oxidarea dioxidului de sulf poate avea loc în reducerea dioxidului de azot (această reacție se bazează pe metoda azotos pentru producerea de acid sulfuric), dar este mai mult acid concentrat și pur este obținut prin reacția de oxidare a SO2 la SO3. realizate în prezența unor catalizatori solizi (metoda de producție PIN).
Primul contact producerea de acid sulfuric de catalizator a fost scump platină. Este cu siguranță nu este de ajuns, avem nevoie de un înlocuitor. Ei au dovedit a fi pentaoxid de vanadiu V2 O5 și anumite săruri ale acizilor vanadică, de exemplu, AG3 VO4. Ele sunt aproape la fel de bine ca și platină, accelera oxidarea SO2. în SO3. dar este mult mai ieftin, și necesită le mai mici. Si cel mai important, ei nu se tem de otrăvuri de contact, incapacitante catalizatori de platină. Catalizatorii pe bază de vanadiu joacă un rol important în chimia modernă. Ele pot fi găsite în cele mai multe plante pentru producerea de acid sulfuric nu se poate face fără ele și procese importante, cum ar fi fisurarea petroliere, producerea de acid acetic prin oxidarea alcoolului mulți alții.
Oțel și Vanadiu
În cazul în care industria chimică are nevoie, în primul rând în compușii de vanadiu, metalurgia metalelor în sine și aliajele sale necesare. Vanadiu - unul dintre principalele elemente de aliere.
Instructiv, dar, în general, experienta casual, metalurgiști suedeză cu „rău“ și „bune“ Dons nu a devenit baza pentru introducerea pe scară largă a vanadiu în industria oțelului. Sa întâmplat mult mai târziu.
În 1905, în zorii automobilului, în timpul unei curse din Anglia este una dintre masinile franceze spulberat. Unul dintre epava motorul mașinii a căzut în mâinile Genri Forda. a fost prezent la concurs. Chip surprins Viitorul „rege de automobile“: metalul din care a fost făcută, combinat cu duritate excepțională și tenacitate ușurință. Curând Ford Laboratorul a stabilit că acest metal - oțel, cu adaosuri de vanadiu.
Indiferent de costul, Ford a efectuat studii. După mai multe eșecuri din laborator, vanadiu din oțel de calitate său necesar. Ea a făcut imediat posibil pentru a ușura masina, face mașini noi mai durabile, pentru a îmbunătăți performanța lor de conducere. Reducerea prețurilor la autovehicule, datorită economiei de metal, Ford a reușit să atragă o mulțime de cumpărători. Acesta ia dat o scuză să spună: „Dacă nu ar fi fost VANADIUM, atunci nu ar mai fi mașina mea.“
Cu toate acestea, chiar și 10 de ani înainte de Ford a aflat de existența de oțel vanadiu, topiți inginerii francezi și pentru a primi plăci de blindaj de înaltă calitate. Din acest oțel au fost făcute și primul tun montat pe aeronavă.
Oțelurile care conțin vanadiu, nu și-au pierdut semnificația lor în ziua de azi. Elementul №23 acordă calități de oțel, cum ar fi rezistența, luminozitate, rezistenta la temperaturi ridicate, flexibilitate. Cum putem explica astfel de o gamă largă de proprietăți utile? Pentru a răspunde la această întrebare se ajută de vanadiu. El - unul din „revelația“ a metalelor. Cum să înțeleagă acest lucru?
Este cunoscut faptul că cea mai bună călibilitatea oțelului atașat oțel molibden devine cea mai mare vâscozitate din introducerea de nichel, și proprietățile sale magnetice sunt îmbunătățite prin prezența cobalt. Nu este întotdeauna posibil să se spună exact de ce un dopant conferă o anumită calitate de oțel. Dar, pe cauzele pentru a îmbunătăți proprietățile de vanadiu din oțel de mult este cunoscut în mod adecvat și fiabil.
Acesta a fost mult timp stabilit că oțelul topit absoarbe mai multe gaze, în principal oxigen și azot. Când se răcește metalul, gazele rămân în bare sub formă de bule fine. Atunci când forjare bule trase în filamente (linia parului) lingou și puterea în toate direcțiile devine inegală. Vanadiul este introdusă în oțelul, reacționează cu oxigenul și azotul, aceste produse de reacție plutesc pe suprafața zgurii de metal topit, care este îndepărtat în timpul procesului de topire. Aceasta mărește rezistența pieselor turnate, vanadiu rămas înainte de celelalte componente reacționează cu carbon dizolvat în oțel pentru a forma un compus dur și rezistent la căldură - carburi. carburile vanadiului sunt slab solubili în fier și distribuit uniform în aceasta, prevenind formarea de cristale mari. Oțel obținut printr-o granulație fină, tare și forjare. Structură de oțel vanadiu și depozitate la temperaturi ridicate. Prin urmare, tăietori de la ea mai puțin sensibile la deformare în timpul prelucrării unei piese la viteze mari, și sunt indispensabile pentru matrițe de forjare la cald. Structura cu granulație fină, de asemenea, duce la duritate mare și oboseală de oțel de înaltă rezistență vanadiu. Practic, o altă importantă calitatea sa - rezistenta la abraziune. Această calitate poate fi ilustrează clar acest exemplu: la o mie de ore de funcționare a motoarelor diesel cilindru de perete, din otel carbon, uzura 0,35. 0,40 mm, iar peretele de oțel vanadiu cilindru, care lucrează în aceleași condiții - doar 0,1 mm.
„Babel“ și altele.
Dar nu numai din oțel înnobilat vanadiu. Proprietăți alte metale, de asemenea, îmbunătățită prin introducerea lor element de №23. Este necesar să se adauge 3% vanadiu din aluminiu, ca metal devine foarte greu. „Babel“ - astfel încât acest aliaj - foarte rezistent la acțiunea distructivă a aerului umed și apă sărată.
Dintr-un aliaj similar cu (dar cu 2% vanadiu) instrumente muzicale de suflat fabricate. Bine cunoscut aliaj de cupru cu 8% vanadiu. Este folosit ca materie primă de pornire pentru aliajele de cupru cu alte metale. Bronz si alama conținând 0,5% vanadiu, nu inferioare proprietăților mecanice ale oțelului și, prin urmare, sunt responsabile pentru producerea de unități și părți de profil complex. Rezistența chimică a aliajului de nichel cu 18% vanadiu 20 corespunzătoare cu metalele nobile inerte, deci se face sticlărie. suplimente de vanadiu pentru a da aur ultima fermitate necaracteristică. Recent, destul de o mulțime de vanadiu este în aliaje pe bază de titan.
aliaje Vanadiu dizolvat ușor în metale decât vanadiu pur, și se topesc la o temperatură mai joasă. Aceste două caracteristici sunt utilizate în metalurgia feroasă pentru alierea fierului și oțelului utilizat de obicei Ferovanadiu - aliaj de vanadiu-fier.
Și numai în vanadiu de argint topit nu se dizolvă.
În vanadiu crusta mult mai mult crom, nichel, plumb, zinc și chiar cupru. Cu toate acestea, elementul-minerale bogate №23, sunt rare. Compușii vanadiului se dispersează în apă, crusta; ele sunt mai solubile decât alți compuși naturali metale în jumătatea dreaptă a tabelului periodic, și sa mutat în roci pe distanțe considerabile. Vanadiul se acumulează în unele minereuri și alte metale - plumb, cupru, zinc, uraniu, precum și cărbune, șist argilos de petrol. Una dintre plantele germane, de exemplu, a primit din cenușă de incinerare de petrol venezuelene, care conținea până la 10% vanadiu. Cu ceva timp de cenușă cuptor, arde acest ulei a fost de materie primă pentru vanadiu.
Țările socialiste au propriile stocuri din acest metal prețios și pe deplin să le ofere industriei lor.
În România, vanadiu a fost găsit pentru prima dată în valea Ferghana, în trecere Tuya-Muyun (în traducere din Kârgâză - de bizon Camel). Din aceste minereuri „Ferghana Societatea pentru extracția de metale rare“, a eliminat cantități mici de vanadiu și compuși de uraniu și de a le vinde în străinătate. Cea mai mare parte a componentelor valoroase ale minereului, inclusiv radiu, nu au putut să extragă. Numai după stabilirea puterii sovietice, bogăție-Tuya Murong a început să fie utilizat în mod cuprinzător.
Mai târziu, vanadiu găsit în minereurile de fier Kerch, și a fost lansat producția de Ferovanadiu interne. Surse bogate de vanadiu erau titanomagnetites Ural. Împreună cu minereul Kerci au lansat industria noastră de a avea vanadiu de import din străinătate. În 1927, vanadiu a fost descoperit în Suleyman-Sai, în apropiere de orașul actual Jambul. Astăzi furnizori de oțel vanadiu ca domenii centrale din Kazahstan, Kârgâzstan, Teritoriul Krasnoyarsk, regiunea Orenburg. Muntele Kachkanar din Ural a concluzionat 8 miliarde de tone de minereu de fier, iar dezvoltarea ei a început abia în anii '60. Acest minereu este mai săracă, și. valoroase minereuri de renume mondial, căi ferate montane - High si Grace, din cauza Kachkanar subsolului minate nu numai de fier, dar, de asemenea, vanadiu.
Vanadiu și viață
In ultimul secol vanadiu a fost descoperit prima data ca o parte a unor plante, după care prezența №23 element de cărbune, turbă și șist a încetat să pară ciudat. Unul dintre „colecționarii“ de plante de vanadiu este familiar pentru toată lumea - este o ceașcă moarte de ciuperci otrăvitoare.
In Argentina experimentele au fost efectuate cu introducerea compușilor de vanadiu în tauri alimentari și porci. În acest caz, animalele imbunatatit pofta de mancare, si au castigat in greutate rapid. Este de asemenea cunoscut faptul că mucegai „Asperg negru“ se dezvoltă în mod normal numai în prezența sărurilor vanadiului. Toate dovezile sugerează că vanadiu joacă un rol important în procesele de viață, dar ce fel de - rămâne să fie clarificat.
Cu toate acestea, chiar și industria oțelului, care, în elementul de cunoaștere №23 a mers pe alți oameni de știință, pentru a afla mai multe despre vanadiu multe altele. Un chimiști, în special cei care studiază mecanismul efectului catalitic al diferitelor substanțe - chiar mai mult.
Multe din minereuri de fier noastre țară conțin 0.1-0.65% vanadiu.
Când furnal este aproape complet transformată în fontă. În procesul de conversie a fontei în oțel trece mai vanadiului în zgură, care este utilizată pentru producerea de Ferovanadiu.
Ferovanadiu conține de obicei cel puțin 35% V.
aditivi vanadiu Nesemnificativ crește elasticitatea și rezistența oțelului cu aproximativ 50%. Multe din oțel moderne de primăvară de brand conține până la 0,25% vanadiu.
Proprietățile mecanice ale vanadiului pure nu a fost studiată în întregime din cauza dificultății de a obține vanadiu de înaltă puritate. Cu toate acestea, este cunoscut faptul că impuritățile au asupra proprietăților vanadiului influență foarte puternică. 96% vanadiu, mai întâi obținut prin H. Roscoe în urmă cu mai mult de 100 de ani, este sfărâmicios și greu. Ca purificare suplimentară vanadiu devine mai plastic și maleabil. Mai întâi vanadiu ductile a fost obținut numai în 1927 Particularitati afectează puternic proprietățile mecanice ale vanadiu impurități hidrogen, oxigen și azot.
Celebrul chimist german Yustus Libih, cum ar fi Fridrihu Voleru, „trecut cu vederea“, descoperirea unui nou element - brom. Glory pionier în acest caz, sa dus la puțin cunoscute înainte de savantul francez Antoine Balaram. Frustrat Liebig nu a putut rezista comentariile caustice care nu Balaram deschis brom și brom deschis Balaram. Wohler este „pierdut“ vanadiu, a fost mai obiectivă și nimeni, dar el însuși, acest lucru nu vina. „Am fost un fund real, - a scris prietenului său - proglyadev element nou în minereu de plumb maro, și a avut dreptate Berzelius, atunci când nu este lipsit de ironie, râzând peste cât de rău și slab, fără perseverență, mă bate la zeita casa Vanadis.“