20वीं सदी के मध्य तक, रासायनिक विज्ञान में एक शब्द प्रकट हुआ - सामरिक महत्व की धातुएँ। इसका मतलब उन तत्वों का एक समूह था जिनके भौतिक-रासायनिक गुणों ने उन्हें सैन्य-औद्योगिक परिसर के उत्पादन में उपयोग करना संभव बना दिया। हम बात कर रहे हैं क्रोमियम, टैंटलम, नाइओबियम, मोलिब्डेनम और टंगस्टन जैसी धातुओं की। वैनेडियम, जिसके गुणों पर हम इस लेख में विचार करेंगे, आधुनिक मैकेनिकल इंजीनियरिंग, लौह धातु विज्ञान, उपकरण और रासायनिक उत्पादन में प्रयुक्त धातुओं के बीच केंद्रीय स्थानों में से एक पर भी अधिकार करता है। धातु ऑक्सीजन के साथ चार ऑक्साइड बनाती है, जिसमें 2, 3, 4 और 5 की संयोजकता प्रदर्शित होती है। 5 जिसका हम अधिक विस्तार से अध्ययन करेंगे।
वैनेडियम से मिलें
रासायनिक विज्ञान में एक लंबे समय से स्थापित हैयह नियम बताता है कि एक रासायनिक तत्व का लक्षण वर्णन डी.आई. की आवधिक प्रणाली में अपनी स्थिति से शुरू होना चाहिए। मेंडेलीव। एक साधारण पदार्थ के रूप में वैनेडियम का रासायनिक सूत्र वी है, क्रम संख्या 23 है, परमाणु द्रव्यमान 50, 9414 है। यह चौथी अवधि में स्थित है, पांचवें समूह और, नाइओबियम और टैंटलम के साथ, का एक विशिष्ट प्रतिनिधि है आग रोक धातु। शुद्ध पदार्थ के नमूने प्लास्टिक के होते हैं और इनका रंग सिल्वर-ग्रे होता है। वैनेडियम परमाणु एक d-तत्व है, इसमें अंतिम ऊर्जा स्तर पर दो s-इलेक्ट्रॉन होते हैं, हालाँकि, वे नकारात्मक कण जो समान चौथे स्तर के d-sublevel पर स्थित होते हैं, वे भी संयोजकता होंगे।
धातु कहाँ पाई जाती है और इसके भौतिक गुण क्या हैं
तत्व स्वयं प्रकृति में अपने शुद्ध रूप में नहीं पाया जा सकता है। लेकिन यह पॉलीमेटेलिक और लौह अयस्क में एक अनिवार्य घटक के रूप में मौजूद है। पहले हमने एक साधारण पदार्थ की प्लास्टिसिटी और लचीलापन के बारे में बात की थी, अब हम जोड़ेंगे कि वैनेडियम के महत्वपूर्ण भौतिक गुण क्रमशः 3400 डिग्री सेल्सियस और 1920 डिग्री सेल्सियस के बराबर उच्च क्वथनांक और गलनांक हैं। टाइटेनियम की तरह, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन या ऑक्सीजन जैसी अशुद्धियों से दूषित होने पर यह अपने भौतिक और रासायनिक मापदंडों को काफी खराब कर देता है। विशेष रूप से, इसकी लचीलापन और यांत्रिक शक्ति कम हो जाती है, और वैनेडियम भंगुर हो जाता है।
विशेष रासायनिक गुण
धातु निष्क्रिय करने में सक्षम है, अर्थात। आक्रामक रासायनिक वातावरण की कार्रवाई का सामना करने की एक अद्वितीय क्षमता है: एसिड, क्षार और लवण के समाधान, इसकी सतह पर एक सुरक्षात्मक फिल्म बनाते हैं -वैनेडियम ऑक्साइड। तत्व की क्रिस्टल जाली में घन संरचना होती है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि तत्व युक्त स्टील्स का संक्षारण प्रतिरोध बहुत अधिक है, जो उन्हें पुल समर्थन और अपतटीय तेल ड्रिलिंग रिग के लिए लोड-असर फास्टनरों के रूप में उपयोग करने की अनुमति देता है। वैनेडियम युक्त स्टील्स के बिना आधुनिक उपकरण उत्पादन की कल्पना करना असंभव है। नाइओबियम, क्रोमियम और टाइटेनियम के साथ, तत्व का उपयोग रॉकेट विज्ञान और अंतरिक्ष उद्योग में उपयोग किए जाने वाले विशेष मिश्र धातुओं के लिए किया जाता है। हालांकि, केंद्रित नाइट्रेट और सल्फेट एसिड, पानी में हाइड्रोजन फ्लोराइड का एक समाधान, और क्लोराइड और नाइट्रेट एसिड का मिश्रण, जिसे एक्वा रेजिया कहा जाता है, आसानी से धातु के साथ बातचीत करता है। वैनेडियम तत्व एक साधारण पदार्थ के रूप में क्लोरीन, ब्रोमीन, सल्फर के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, और संबंधित लवण बनते हैं। ऑक्सीजन के साथ, यह कई ऑक्साइड देता है जो उनके रासायनिक गुणों में बहुत भिन्न होते हैं। उन पर और विचार करें।
बेसिक और एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड
धातु दो ऑक्साइड बनाती है, VO और V2O3, जो विशिष्ट मूल गुणों को प्रदर्शित करते हैं। प्रयोगशाला में, मोनोऑक्साइड का खनन रिडक्शन रिएक्शन V2O5 फाइन वैनेडियम पाउडर द्वारा किया जाता है। क्षारकीय ऑक्साइड अम्ल विलयनों के साथ अभिक्रिया करके संगत लवण बनाते हैं। और पहले से ही क्षार के साथ विनिमय प्रतिक्रिया करके उनसे हाइड्रॉक्साइड प्राप्त किया जा सकता है। वैनेडियम (III) ऑक्साइड खनिज करेलियानाइट के एक घटक के रूप में पाया जाता है, और प्रयोगशाला में सल्फर के साथ V2O5 गर्म करके प्राप्त किया जाता है, कोयला या हाइड्रोजन।दोनों मूल आक्साइडों ने गुणों को कम करने का जोरदार उच्चारण किया है। ऑक्साइड VO2 एक विशिष्ट उभयधर्मी यौगिक है जो अम्ल और क्षार दोनों के साथ प्रतिक्रिया करता है। एक विलयन में जिसका pH 7 से कम है, धनावेशित वैनाडिल आयन VO2+ पाए जाते हैं, जो घोल को हल्का नीला रंग देते हैं, और एक क्षारीय माध्यम में पॉलीवैनाडिक एसिड लवण बनते हैं। वैनेडियम (IV) ऑक्साइड पानी को आकर्षित करता है, अर्थात। एक हीड्रोस्कोपिक पदार्थ है, प्रतिक्रियाओं में यह एक कम करने वाले एजेंट की तरह व्यवहार करता है।
वैनेडियम हेमिपेंटोक्साइड
यौगिक जिसका सूत्र V2O5, सबसे महत्वपूर्ण धातु ऑक्साइड है। यह एक पानी में घुलनशील नारंगी क्रिस्टलीय पदार्थ है जो क्षार के साथ प्रतिक्रिया करके वैनाडेट बनाता है - मेटावैनाडिक एसिड के लवण HVO3। यह सल्फेट एसिड के औद्योगिक उत्पादन में सल्फर डाइऑक्साइड के सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड के ऑक्सीकरण में उत्प्रेरक के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वैनेडियम पेंटोक्साइड में एक समचतुर्भुज क्रिस्टल जाली होती है और अम्लीय ऑक्साइड गुणों की प्रबलता के साथ उभयचरता के लक्षण होते हैं। प्रतिक्रियाओं में यह एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में व्यवहार करता है। यौगिक का उपयोग कांच प्रौद्योगिकी, दवा और कार्बनिक संश्लेषण में किया जाता है।
वैनेडियम को इसके यौगिकों से निकालने के तरीके
हमने पहले उल्लेख किया था कि धातु लौह अयस्क का एक घटक है। ब्लास्ट फर्नेस उत्पादन में, तत्व, कार्बन और फास्फोरस की अशुद्धियों के साथ, कच्चा लोहा में गुजरता है। जब स्टील को गलाया जाता है, तो वैनेडियम ऑक्साइड 5 स्लैग की संरचना में अवक्षेपित होता है, जहां इसकी सामग्री 16% तक पहुंच सकती है। इसमें जोड़नाटेबल नमक और मिश्रण को भट्टियों में भूनने से एक उत्पाद प्राप्त होता है, जिसे आगे पानी में घोल दिया जाता है। परिणामी जलीय सांद्र को सल्फेट एसिड से उपचारित किया जाता है और V2O5 इससे पृथक किया जाता है। शुद्ध वैनेडियम को ऑक्साइड से अलग करने के लिए, आप कैल्शियमथर्मी विधि का उपयोग कर सकते हैं - धातु कैल्शियम का उपयोग करके धातुओं की कमी। वैनेडियम पेंटोक्साइड के साथ प्रतिक्रिया में तकनीकी लागत को कम करने के लिए, कैल्शियम के बजाय अक्सर एल्यूमीनियम का उपयोग किया जाता है। कोयले के साथ त्रिसंयोजक वैनेडियम ऑक्साइड को कम करके भी धातु प्राप्त की जा सकती है।
जैविक भूमिका
वैनेडियम जीवित जीवों में एक ट्रेस तत्व के रूप में मौजूद होता है, जो समुद्री ईचिनोडर्म के अंतरकोशिकीय द्रव का हिस्सा होता है। होलोथ्यूरियन और समुद्री अर्चिन में, यह प्रोटीन से जुड़ा होता है जो ऑक्सीजन को कोशिकाओं तक पहुंचाने और कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने का कार्य करता है। तत्व की सामग्री गर्म रक्त वाले जानवरों और मनुष्यों के जीवों में महत्वहीन है, जहां यह न्यूरोग्लिया और नेफ्रॉन में अग्नाशयी एंजाइमों की संरचना में है। पौधों में, ट्रेस तत्व प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में एक एंजाइम के रूप में शामिल होता है और क्लोरोप्लास्ट में स्थित क्लोरोफिल वर्णक के स्तर को प्रभावित करता है। यह नोड्यूल बैक्टीरिया में भी पाया जाता है, जो उच्च कवक के ऊतकों में नाइट्रोजन फिक्सर होते हैं। चेरनोज़म के हिस्से के रूप में, बोरॉन, तांबा, जस्ता और मैंगनीज के यौगिकों के साथ, वैनेडियम ऑक्साइड मिट्टी की उर्वरता को प्रभावित करता है।
हमारे लेख में, हमने वैनेडियम और उसके ऑक्साइड के मूल गुणों का अध्ययन किया, और इसके यौगिकों के उपयोग पर भी विचार कियाउद्योग।
