وانادیم


Titanium - Vanadium - Chromium
V
Nb

img/daneshnameh_up/b/bc/V_TableImage.png
جدول کامل
عمومی
نام, علامت اختصاری, شمارهVanadium, V, 23
گروه شیمیایی فلز انتقالی
گروه, تناوب, بلوک5 , 4 , d
جرم حجمی, سختی 6110 kg/m3, 7.0
رنگ خاکستری نقره‌ای فلزی
img/daneshnameh_up/3/35/125pxV2C23.jpg
خواص اتمی
وزن اتمی 1 E-26 kg
شعاع اتمی (calc.) 1 E-10 m
شعاع کووالانسی 125 pm
شعاع وندروالس n/a pm
ساختار الکترونی Ar]3d34s2]
e- بازای هر سطح انرژی2, 8, 11, 2
درجه اکسیداسیون (اکسید) 5,3 (آمفوتریک)
ساختار کریستالی body centered مکعبی
خواص فیزیکی
حالت ماده جامد __)
نقطه ذوب 2175 K (3456 °F)
نقطه جوش 3682 K (6168 °F)
حجم مولی 8.32 ((scientific notation|ש)10-6 m3/mol
گرمای تبخیر 0.452 kJ/mol
گرمای هم‌جوشی 20.9 kJ/mol
فشار بخار 3.06 Pa at 2175 K
سرعت صوت 4560 m/s at 293.15 K
متفرقه
الکترونگاتیویته 1.63 (درجه پائولینگ)
ظرفیت گرمایی ویژه 490 J/kg·K
رسانائی الکتریکی 4.89 106/m اهم
رسانائی گرمایی 30.7 W/m·K
1st پتانسیل یونیزاسیون 650.9 kJ/mol
2nd پتانسیل یونیزاسیون 1414 kJ/mol
3rd پتانسیل یونیزاسیون 2830 kJ/mol
4th پتانسیل یونیزاسیون 4507 kJ/mol
5th پتانسیل یونیزاسیون 6298.7 kJ/mol
پایدارترین ایزوتوپها
isoNA نیمه عمر DMDE MeVDP
48V{syn.}15.9735 روز ε4.01248Ti
49V{syn.}330 روزε0.60249Ti
50V{syn.}1.4E17 yε
β
2.208
1.037
50Ti
50Cr
51V100%vanadium با28 نوترون پایدار است.
International System ofواحدهایSI & STP استفاده شده ، مگر آنکه ذکر شده باشد.

اطلاعات اولیه

وانادیوم ، عنصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن V و عدد اتمی آن 23 می‌باشد. وانادیوم ، یک عنصر کمیاب نرم و هادی است که به‌صورت ترکیبی با کانی‌های خاصی یافت شده و برای تولید آلیاژهایی بکار گرفته می‌شود.

تاریخچه

وانادیوم ( وانادیس ، الهه اسکاندیناوی‌ها ) توسط "Andres Manuel del Rio" که یک معدن شناس اسپانیایی بود، در شهر مکزیکو سیتی در سال 1801 کشف شد. او این عنصر را سرب قرمز نام نهاد. با انجام آزمایشاتی وی ملاحظه کرد که رنگ این عنصر بدلیل وجود کروم می باشد؛ از این‌رو ، این عنصر را Panchromium نام نهاد. وی بعدا این عنصر را به نام Erythronium تغییر داد، چرا که بیشتر نمکها با حرارت دادن قرمز می‌شدند.

یک شیمیدان فرانسوی اشتباها اعلام کرد که عنصر جدید del rio تنها یک کروم ناخالص است. Del Rio نیز گمان داشت که اشتباه کرده است و نظر شیمیدان فرانسوی را قبول کرد. در سال 1831، سوئد وانادیوم را در اکسید جدیدی که وی به هنگام کار کردن با معادن آهن یافته بود دوباره کشف کرد. در همان سال "Friedrich W…r" کشف سابق Del Rio را تائید کرد.

وانادیوم فلزی در سال 1867، توسط "Henry Enfield Roscoe" که کلرید وانادیوم را با هیدروژن تقلیل کرد، به‌صورت جدا گانه بدست آمد. نام وانادیوم از کلمه وانادیس ، الهه زیبایی در اسکاندیناوی گرفته شده است، چرا که این عنصر در ترکیبات گوناگون رنگهای الوانی دارد.

پیدایش

وانادیوم هرگز بصورت آزاد در طبیعت یافت نمیشود. اما در 65 گونه کانی‌های گوناگون وجود دارد. وانادیوم همچنین در Bauxite و کربن نیز وجود دارد که حاوی ذخایری مانند نفت خام ، زغال سنگ Oil Shale وTar می‌شود. طیف وانادیوم در نور خورشید و دیگر ستارگان نیز شناسایی شده است.

بیشتر وانادیوم تولید شده توسط تقلیل کلسیم از V2o5 در یک لوله فشار می‌باشد. وانادیوم معمولا به‌صورت محصولات جنبی بدست می‌آید . از این رو منابع جهانی از این عنصر حاکی از وجود ذخایر در دسترس نمی‌باشد.

خصوصیات قابل توجه

وانادیوم ، فلز نرم و رسانا به رنگ سفید براق می‌باشد. این عنصر در برابر فرسودگی توسط مواد قلیایی و اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک مقاوم است. در 933k به‌سرعت اکسید می‌شود. وانادیوم ساختار محکمی داشته ، شکاف نوترونی ندارد که این خاصیت آن را برای استفاده در زمینه‌های هسته‌ای مناسب می‌نماید. حالتهای اکسیداسیون معمول این عنصر ، +2،+3،+4،+5 می‌باشد.

حالت اکسیداسیون +1 نیز برای این عنصر دیده شده است.

کاربردها

  • تقریبا 80% وانادیوم تولید شده به مصرف فرووانادیم که یک ماده افزوده به فلز فولاد می‌باشد، می‌رسد.
  • در آلیاژها به‌عنوان:
    • فلزات ضد خش وسایل جراحی و ابزار آلات
    • ماده ضد زنگ و افزایش دهنده سرعت در فلزات
    • ماده مخلوط شونده با آْلیاژهای آلومینیوم و تیتانیوم برای استفاده در موتورهای جت و هواپیماهای پر سرعت
  • آلیاژ فلز وانادیوم در ساخت محورها میل لنگ دنده‌ها و .... بکار می‌رود.
  • متعادل کننده کاربید در ساخت فلزات
  • کاربردهای هسته‌ای بدلیل نداشتن شکافت نوترونی
  • استفاده از ورق وانادیوم در آبکاری تیتانیوم در فلزات
  • نوار وانادیوم گالیوم که مگنت ابر رسانا می‌باشد.
  • استفاده از ترکیبات وانادیوم به‌عنوان کاتالیزور در تولید Maleic Anhydride و اسید سولفوریک
  • استفاده از پنتاکسید وانادیوم به‌عنوان کاتالیزور در سفالگری

نقش بیولوژیکی

در بیولوژی ، اتم وانادیوم از اجزاء لازم آنزیمها بشمار می‌رود. به‌طور خاص "Vanadium Nitrogenase" توسط میکرو ارگانیسم‌های ثابت کننده هیدروژن استفاده می‌شود. وانادیوم برای Ascidian ها لازم است. تمرکز وانادیوم در بدن آنها یک میلیون برابر تمرکز وانادیوم در آب اطراف آنها می‌باشد. همچنین موشها و جوجه‌ها نیز به مقادیر بسیار کمی وانادیوم نیاز دارند و کمبود این عنصر باعث کمبود رشد و تولید مثل معیوب می‌شود.

وجود ترکیبات Oxovanadium برای سبک کردن نشانه‌های بیماری دیابت در برخی نمونه‌های حیوانی و انسان نشان داده شده است، همانند تاثیر کرومیوم بر متابولیسم شکر ، مکانیسم این تاثیر نیز ناشناخته مانده است.

ترکیبات

پنتااکسید وانادیوم V2O5 به‌عنوان کاتالیزور رنگ‌دهنده و ثابت‌کننده رنگ استفاده می‌شود.

ایزوتوپها

وانادیوم طبیعی از یک ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است V-51. برای این عنصر 15 ایزوتوپ رادیواکتیوی دیگر شناسایی شده است که پایدارترین آنها V-50 با نیمه عمر 1.4e17 سال و V49 با نیمه عمر 330 روز و V48 با نیمه عمر 15.9735 روز می‌باشند. تمام ایزوتوپهای رادیواکتیو باقیمانده ، نیم عمری کمتر از یک ساعت دارد که نیم عمر بیشتر آنها کمتر از 10 ثانیه است. این عنصر یک حالت متا دارد.

ایزوتوپهای وانادیوم به ترتیب وزن اتمی از 43.981 amu تا 59.959 amu V59 مرتب شده‌اند. حالت Decay اولیه قبل از فراوان‌ترین ایزوتوپ V51 الکترون گیری و حالت اولیه بعد از آن Beta Decay می‌باشد. محصولات decay اولیه قبل از V51 ایزوتوپهای عنصر تیتانیوم22 و محصولات اولیه بعد از آن ایزوتوپهای عنصر Chromium24 می‌باشد.

هشدارها

پودر فلز وانادیوم خطر آتش‌سوزی به همراه داشته و ترکیبات وانادیوم بشدت سمی هستند. ترکیبات وانادیوم ممکن است که در صورت تنفس باعث سرطان ریه شود.
سازمان OSHA) Occupational Safety and Health Administration) محدودیت تماس تا 0.05mg/m را برای پنتا اکسید وانادیوم در نظر گرفته است. National Institute of Ocupational Safety and health یا NIOSH هم پیشنهاد کرده است که 335mg/m عنصر وانادیوم برای سلامتی بشدت خطرناک می‌باشد. این مقداری است که به‌سرعت باعث بوجود آمدن مشکلات همیشگی و حتی مرگ برای انسان می‌شود.

منبع

پیوندهای خارجی

مباحث مرتبط با عنوان


تعداد بازدید ها: 49670