Введення
Бурхливий розвиток авіації, ракетобудування, хімії, атомної техніки, електроніки, перехід до високих швидкостей на транспорті і поява інших нових напрямків у техніці поставили перед технологами завдання створення широкої групи конструкційних матеріалів, що володіють високою міцністю, здатних зберігати певні характеристики при високих температурах і тиску, що мають стоїків антикорозійні властивості в умовах агресивних середовищ і характеризуються в той же час невеликою щільністю. Серед елементів, властивості яких дозволяють вирішувати окремі завдання цього плану, важливе місце займає ванадій [5].
Ванадій був відкритий Андре Мануель дель Ріо, професором мінералогії в Мехіко, якщо вважати відкриттям виявлення мінералу, що містить новий невідомий елемент. На початку дев'ятнадцятого століття Ріо, вивчаючи свинцеву руду самапанского родовища, прийшов до висновку, що руда містить новий елемент, за хімічними властивостями схожий на хром і уран. Через червоного кольору, який приймала сіль цього елементапрі нагріванні, Ріо назвав його ЕРИТРОНУ. Пізніше він змінив свою думку і вирішив, що руда була насправді хроматом свинцю. Останнє було зафіксовано через чотири роки також Дескотілом.
Через 25 років А. Гумбольдт згадав про європейські зразках свинцевої руди Ріо. Ці зразки були досліджені видатним німецьким хіміком Ф. Велером, але робота не була доведена до кінця внаслідок хвороби вченого, викликаної вдиханням отруйних парів фтористого водню.
Приблизно в цей же час, в 1831 р, шведський фізико-хімік Сефстрем виявив незвичайний компонент в залізній руді з округу Смоланд. Працюючи зі знаменитим Берцелиусом, він виділив з'єднання, яке обидва дослідники визнали окислом нового елемента. Новий елемент був названий ванадієм по імені легендарної північній богині краси Ванадис. Згодом Велер, поправити після хвороби і знаходився в листуванні з Берцелиусом, довів ідентичність ЕРИТРОНУ і ванадію. Берцеліус намагався відновити окисел ванадію до металу, але, як і слід було очікувати, отримав тільки нітрид VN.
Наступну сторінку в історії відкриття Анадія вписав англійський хімік Г. Роско. Він і Е. Торн виділили з'єднання ванадію з мідних руд родовища в Чешайр. Вони отримали і встановили складу наступних сполук: V 2 O 5, VO 2, V 2 O 3, VO, VOCl 3, VOCl 2 іVOCl. Спроби відновити окисли ванадію до металу зазнали невдачі, однак Роско вдалося нарешті успішно відновити VCl 2 воднем. Вперше невелика кількість металевого ванадію у вигляді порошку в 1869 р Ковкий ванадій не могли отримати до 1927 року, коли Д. Марден і М. Річ здійснили процес відновлення пятиокиси ванадію кальцієм [6].
У Росії вперше ванадій виявив Розе в 1833 р У уральських свинцевих рудах. У 1925 р ванадій виявили в керченських бурих залізняках, а в 1929 р - в уральських титаномагнетитів [7].
Ванадій - метал сріблясто-сірого кольору, 5-ї групи періодичної системи, його порядковий номер 23. Вміст у земній корі 0,015-0,020% (по масі), т. е. перевищує вміст нікелю, цинку , вольфраму, молібдену і деяких інших елементів.
Фізичні властивості ванадію наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 Фізичні властивості ванадію
Кристалічна структураОб'емноцентрірованний куб, а=3,024 0,001Атомная масса50,95Плотность, г/см 3 6,11Температура,: плавлення кипіння +1900 25 3400 (расч.) Теплота плавлення, ккал/моль4,0Ентропія при 298, 1 К, кал/град. моль7,0Удельное електроопір при 20, мкОм. см24,8 Магнітна сприйнятливість, од. CGS1,4 10 - 6 Модуль пружності, кГ/мм 2 14000Температура рекристалізації після холодної деформації на 70%, 700-800Коеффіціент лінійного розширення на 1 град в інтервалі температур,: 23-100 23-500 23-900 23-1100 8,3 10 - 6 9,6 10 - 6 10,4 10 - 6 10,9 10 - 6 Коефіцієнт теплопровідності, кал/(см сек град), при температурі,: 100500 0,074 0,088Теплоемкость, кал/(г. град), при температурі,: 0 300 900 1600 0,120 0,127 0,152 0197Твердость по Бринелю, кГ/мм 2: метал високого ступеня чистоти (іодідний) метал, отриманий кальціетерміческім способом 65 10 110-340
Механічні властивості ванадію у великій мірі залежать від вмісту в ньому азоту, кисню і водню.
За величиною відносини модуля пружності до щільності «чистий» ванадій практично не відрізняється від сталі, що дозволяє його використовувати як конструкційний матеріал. «Чистий» ванадій легко піддається пластичній деформації.
Ряд хімічних сполук ванадію ідентичний за своїми властивостями аналогічним сполукам молібдену і вольфраму; але багато сполуки ванадію мають свої специфічні особливості.
Відомі хімічні сполуки двох- трьох- чотирьох- і пятивалентного ванадію. Найбільше практичне значення мають сполуки пятивалентног...
