Що таке ванадій. Ванадій – характеристика хімічного елемента з фото; його біологічна роль організмі людини; список джерел, у яких він міститься

Ванадій є хімічним елементом, що позначається символом «V». Атомна маса ванадія 50,9415 а. е. м., атомний номер - 23. Це твердий сріблясто-сірий, ковкий і плавкий метал, що рідко зустрічається в природі. Входить до складу більш ніж 60 мінералів і навіть може утримуватися у викопному паливі.

Невизнане відкриття

Метал ванадій вперше було виявлено мексиканським мінерологом іспанського походження Андресом Мануелем Дель Ріо у 1801 році. Дослідник витяг новий елемент із зразка здобутої в Мексиці «коричневої» свинцевої руди. Як виявилося, солі металу мають велику різноманітність кольорів, тому Дель Ріо спочатку назвав його «panchromium» (від грецького «παγχρώμιο» - «різнокольоровий»).

Пізніше мінеролог перейменував елемент в erythronium (від грецького "ερυθρός" - "червоний"), тому що більша частина солей набувала червоного відтінку при нагріванні. Здавалося б, неймовірний успіх посміхнувся маловідомому в Європі вченому. Відкриття нового хімічного елемента ванадія обіцяло якщо не славу, то, як мінімум, визнання колег. Однак через відсутність вагомого авторитету у науковому світі досягнення мексиканця проігнорували.

У 1805 році французький хімік Іполит Віктор Колле-Декотильс припустив, що новий елемент, досліджений Дель Ріо, був лише зразком хромату свинцю з домішками. Зрештою, мексиканський дослідник, щоб остаточно не втратити обличчя перед вченою братією, прийняв затвердження Колле-Декотиля і відмовився від свого відкриття. Втім, його досягнення не відійшло в небуття. Сьогодні Андрес Мануель Дель Ріо визнано першовідкривачем рідкісного металу.

Повторне відкриття

У 1831 році швед Нільс Габріель Сефстрем знову виявив хімічний елемент ванадій в оксиді, отриманому ним при роботі із залізною рудою. Як його позначення вчений вибрав літеру «V», яка ще не була присвоєна жодному елементу. Сефстрем назвав новий метал через його красиве і багате забарвлення на честь давньоскандинавської богині краси Ванадіс.

Новина викликала підвищений інтерес у науковій спільноті. Одразу згадали роботи мексиканського мінеролога. У тому ж 1831 році Фрідріх Велер перевірив ще раз і підтвердив попереднє відкриття Дель Ріо. А геолог Джордж Вільям Фезерстонхауп навіть запропонував назвати метал «ріонієм» на честь першовідкривача, але ініціатива не була підтримана.

Невловимий

Виділення металу ванадію у чистому вигляді виявилося скрутним. До цього вчені працювали лише з його солями. Саме тому справжні властивості ванадію били невідомі. В 1831 Берцеліус повідомив про отримання металізованої речовини, але Генрі Енфілд Роско довів, що Берцеліус фактично виробив нітрид ванадію (VN). Зрештою Роско виробив метал 1867 року шляхом відновлення хлориду ванадію (VCl 2) під впливом водню. З 1927 чистий ванадій отримують шляхом відновлення пентаоксиду ванадію за участю кальцію.

Перше серійне промислове використання елемента належить до 1905 року. Метал додавали до сталевого сплаву для виготовлення шасі гоночних автомобілів, а пізніше - у Ford Model T. Характеристики ванадію дозволяють знизити вагу конструкції, одночасно збільшуючи міцність на розтяг. До речі, німецький хімік Мартін Хенце виявив ванадій у клітинах крові (або цілемічних клітинах) морських мешканців – акцидій – у 1911 році.

Фізичні властивості

Ванадій є ковким сіро-синім металом середньої твердості зі сталевим блиском і щільністю 6,11 г/см³. Деякі джерела описують матеріал як м'який, маючи на увазі його високу пластичність. Кристалічна структура елемента складніша за більшість металів і сталей.

Ванадій має гарну стійкість до корозії, лугів, сірчаної та соляної кислот. Він окислюється повітря при температурі близько 660°С (933К, 1220°F), хоча пасивація оксиду відбувається навіть за кімнатної температурі. Плавиться даний матеріал при досягненні температури 1920 ° С, а при 3400 ° С - закипає.

Хімічні властивості

Ванадій під впливом кисню утворює чотири типи оксидів:

З'єднання ванадію типу (II) є відновниками, а сполуки типу (V) – окислювачами. Сполуки (IV) часто існують як похідні катіону ванадил.

Оксид

Найбільш комерційно важливим з'єднанням є п'ятиокис ванадію. Це коричнево-жовта тверда речовина, хоча при свіжоспакованому осадженні з водного розчину його колір є темно-жовтогарячим.

Оксид використовується як каталізатор для отримання сірчаної кислоти. Це з'єднання окислює діоксид сірки (SO 2) триоксид (SO 3). У цій окисно-відновній реакції сірка окислюється від +4 до +6, а ванадій знижується з +5 до +4. Формула ванадію виглядає так:

V 2 O 5 + SO 2 → 2VO 2 + SO 3

Каталізатор регенерується окисленням кисню:

2VO 2 + O 2 → V 2 O 5

Аналогічні процеси окислення використовуються у виробництві малеїнового ангідриду, фталевого ангідриду та кількох інших об'ємних органічних сполук.

Цей оксид застосовують також при отриманні феррованадія. Його нагрівають із залізом та феросиліцієм з додаванням вапна. При використанні алюмінію одержують залізо-ванадієвий сплав разом з оксидом алюмінію як побічний продукт. Через високий коефіцієнт теплового опору оксид ванадію (V) знаходить застосування як матеріал-детектор у болометрах і мікроболометричних масивах в тепловізійних приладах.

Характеристики

Рідкісний метал має такі характеристики:

Кристалічна структура: об'ємно-центрована кубічна.
Звукопровідність: 4560 м/с (20°C).
Валентність ванадію: V (рідше IV, III, II).
Теплове розширення: 8,4 мкм/(м·К) (25°С).
Теплопровідність: 30,7 Вт/(м·К).
Електричний опір: 197 nΩм (при 20°C).
Магнетизм: парамагнітний.
Магнітна сприйнятливість: +255 10 -6 см 3 /моль (298K).
Модуль пружності: 128 гПа.
Модуль зсуву: 47 гПа.
Об'ємний модуль пружності: 160 ГПа.
Коефіцієнт Пуассон: 0,37.
Твердість за шкалою Моосу: 6,7.
Твердість за Віккерсом: 628-640 МПа.
Твердість по Брінеллю: 600-742 МПа.
категорія елемента: перехідний метал.
Електронна конфігурація: 3d 3 4s 2 .
Теплота плавлення: 21,5 кДж/моль.
Теплота випаровування: 444 кДж/моль.
Молярна теплоємність: 24,89 Дж/(моль К).

Ванадій у таблиці Менделєєва знаходиться у 5-й групі (підгрупа ванадію), 4-му періоді, d-блоці.

Розповсюдження

Ванадій у масштабах Всесвіту становить приблизно 0,0001% від загального обсягу речовини. Він поширений так само часто, як мідь та цинк. Метал виявлений у спектральному світінні Сонця та інших зірок.

Елемент є 20-м за поширеністю у земній корі. Метал ванадій у кристалічній формі досить рідкісний, але сполуки цього матеріалу зустрічаються у 65 різних мінералах. Економічно значущими є патроніт (VS 4), ванадинит (Pb 5 (VO 4) 3 Cl) і карнотит (K 2 (UO 2) 2 (VO 4) 2 · 3 H 2 O).

Іони ванадила удосталь поширені в морській воді і мають середню концентрацію 30 нМа. Деякі джерела мінеральної води містять дані іони у високих концентраціях. Наприклад, джерела біля гори Фудзі містять до 54 мкг/л.

Видобуток

Більшість цього рідкісного металу отримують з ванадієвого магнетиту, виявленого в ультраосновних магматичних габбрових породах. Сировина видобувається головним чином Південній Африці, північно-західному Китаї та Сході Росії. У 2013 році ці країни виробили понад 97% всього ванадію (79 000 тонн у ваговому вираженні).

Метал також присутній у бокситах та родовищах сирої нафти, вугілля, горючих сланців та бітумінозних пісків. У сирій нафті повідомлялося про концентрації до 1200 проміле. Через окислювальні властивості ванадію (деяких його оксидів) після спалювання таких нафтопродуктів залишки елемента можуть викликати корозію в двигунах і котлах.

За оцінками, 110 тисяч тонн речовини щорічно потрапляє в атмосферу шляхом спалювання викопного палива. Сьогодні розробляються технології вилучення цінної речовини з вуглеводнів.

Виробництво

В основному ванадій використовується як добавки до сталевих сплавів, званих феросплавами. Феррованадій отримують безпосередньо шляхом відновлення суміші з оксиду ванадію з валентністю (V), оксидів заліза та чистого заліза в електричній печі.

Метал отримують з використанням багатоступінчастого процесу, який починається з випалу подрібненої ванадій-магнетитової руди з додаванням натрію хлориду (NaCl) або карбонату натрію (Na 2 CO 3) при температурі близько 850°З отриманням метаванадату натрію (NaVO 3). Водний екстракт цієї речовини підкислюють, отримуючи поливанадатну сіль, яка відновлюється кальцієвим металом. Як альтернатива дрібносерійному виробництву п'ятиокис ванадію відновлюється воднем або магнієм.

Також використовуються багато інших методів, у всіх з яких ванадій виробляється як побічний продукт інших процесів. Його очищення можливе йодидним методом, розробленим Антоном Едуардом ван Аркелем та Яном Хендріком де Бором у 1925 році. Він має на увазі утворення йодиду ванадію (III) та його подальше розкладання з отриманням чистого металу:

2 V + 3I 2 ⇌ 2 VI 3

Досить екзотичний спосіб одержання цього елемента вигадали японці. Вони розводять на підводних плантаціях асцидії (тип хордові), які поглинають ванадій із морської води. Потім їх збирають та спалюють. З попелу, що утворився, витягують цінний метал. До речі, його концентрація в цьому випадку набагато вища, ніж на найбагатших родовищах.

Сплави

Що є сплави ванадію? Приблизно 85 % рідкого металу, що виробляється, використовують для отримання феррованадія або в якості добавки до сталі. На початку XX століття було виявлено, що навіть невелика кількість ванадію значно збільшує міцність сталі. Даний елемент утворює стабільні нітриди та карбіди, що призводить до поліпшення характеристик сталей та сплавів.

З цього часу відзначено застосування ванадію в осях, рамах, колінчастих валах, шестернях та інших важливих компонентах колісного транспорту. Існують дві групи сплавів:

Високовуглецеві з вмістом від 0,15% до 0,25% ванадію.
Швидкорізальні інструментальні сталі (HSS) із вмістом від 1% до 5% даного елемента.

Для сталей марки HSS може бути досягнута твердість вище за HRC 60. Вони використовуються в хірургічних інструментах. У порошковій металургії метали можуть містити до 18% ванадію. Високий вміст карбідів у цих сплавах значно підвищує зносостійкість. З них виготовляють інструменти та ножі.

Завдяки своїм властивостям, ванадій стабілізує бета-форму титану, підвищує його міцність та температурну стабільність. Змішаний з алюмінієм у титанових сплавах, він використовується в реактивних двигунах, високошвидкісних літальних апаратах та зубних імплантатах. Найбільш поширеним сплавом для безшовних труб є титан 3/2,5 містить 2,5% ванадію. Дані матеріали широко поширені в аерокосмічній, оборонній та велосипедній промисловості. Іншим поширеним сплавом, що випускається головним чином листах, є титан 6AL-4V, де 6% алюмінію і 4% ванадію.

Декілька ванадієвих сплавів демонструють надпровідні властивості. Перший фазовий надпровідник А15 був з'єднанням ванадію V 3 Si, яке було отримано в 1952 році. Ванадієво-галієва стрічка використовується в надпровідних магнітах. Структура надпровідної фази A15 V 3 Ga аналогічна структурі найпоширеніших надпровідників: станніду триніобію (Nb 3 Sn) та ніобій-титану (Nb 3 Ti).

Нещодавно вчені з'ясували, що в Середні віки деякі зразки дамаської і булатної сталі додавали невелику кількість ванадію (від 40 до 270 частин на мільйон). Це покращувало властивості клинків. Однак неясно, де і як видобували рідкісний метал. Можливо, він входив до складу деяких руд.

Застосування

Окрім металургії, ванадій використовується і для інших завдань. Перетин теплового нейтронного захоплення і короткий період напіврозпаду ізотопів, що утворюються при захопленні нейтронів, роблять цей метал матеріалом для використання всередині термоядерного реактора.

Найбільш поширений оксид ванадію - пентаоксид V 2 O 5 - використовується як каталізатор при виробництві сірчаної кислоти і як окислювач у виробництві малеїнового ангідриду. Піноксид ванадію використовується для виготовлення керамічних виробів.

Метал є важливим компонентом змішаних металоксидних каталізаторів, що використовуються при окисленні пропану та пропілену в акролеїн, акрилову кислоту або амоксидування пропілену до акрилонітрилу. Інший оксид ванадію - двоокис VO 2 - використовується при виробництві скляних покриттів, які блокують інфрачервоне випромінювання за певної температури.

Ванадієва редокс-батарея є гальванічний елемент, що складається з водних іонів ванадію в різних станах окислення. Батареї такого типу були вперше запропоновані у 1930 роках, а комерційне використання розпочалося з 1980-х. Ванадат можна використовувати для захисту від корозії.

Ванадій має важливе значення для здоров'я людини. Він допомагає регулювати вуглецевий та ліпідний обмін, бере участь у виробленні енергії. На добу рекомендовано споживати 6-63 мкг (дані ВООЗ) речовини, що надходить із харчовими продуктами. Його цілком достатньо у крупах, бобових, овочах, зелені, фруктах.

ВИЗНАЧЕННЯ

У вигляді простої речовини ванадійсірий тугоплавкий метал з об'ємно-центрованими кубічними гратами. Розташований у четвертому періоді V групи побічної (B) підгрупи Періодичної таблиці.

Щільність - 6,11 г/см3. Температури плавлення та кипіння дорівнюють 1920 o З і 3400 o З відповідно. Фізико-хімічні властивості ванадію сильно залежить від чистоти металу. Так, чистий метал відрізняється ковкістю, тоді як наявність домішок у ньому сильно погіршує його пластичність та підвищують твердість. У звичайних умовах – хімічно стійкий метал.

Валентність ванадію у сполуках

Ванадій перебуває у четвертому періоді у VB групі Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва. Порядковий номер дорівнює 23. У ядрі атома ванадію міститься 23 протони та 27 нейтронів (масове число дорівнює 50). В атомі ванадію є чотири енергетичні рівні, на яких знаходяться 23 електрони (рис. 1).

Мал. 1. Будова атома ванадію.

Електронна формула атома ванадію в основному стані має такий вигляд:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 .

А енергетична діаграма (будується лише для електронів зовнішнього енергетичного рівня, які інакше називають валентними):

Наявність трьох неспарених електронів свідчить про те, що ванадій у своїх сполуках може виявляти валентність III (V III 2 O 3 , V III F 3 , V III Cl 3).

Атом ванадію здатний переходити в збуджений стан: електрони 4s-підрівня розпарюються і один з них займає вакантну орбіталь 3d-підрівня:

Наявність п'яти неспарених електронів свідчить про те, що ванадій також виявляє валентність V у своїх сполуках (V V 2 O 5 , V V F 5).

Відомо, що у ванадію є валентності II(V II O) і IV (V IV O 2, V IV Cl 4).

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

3650 К (3377 °C)

Уд. теплота плавлення

17,5 кДж/моль

Уд. теплота випаровування

460 кДж/моль

Молярна теплоємність Кристалічні грати простої речовини Структура ґрат

кубічна
об'ємноцентрована

Параметри решітки Температура Дебая Інші характеристики Теплопровідність

(300 K) 30,7 Вт/(м·К)

23

3d 3 4s 2

Знаходження у природі

Ванадій відноситься до розсіяних елементів і в природі у вільному вигляді не зустрічається. Вміст ванадію в земній корі 1,6 · 10 -2% за масою, у воді океанів 3 · 10 -7%. Найбільш високі середні вмісти ванадію в магматичних породах відзначаються в габро та базальтах (230-290 г/т). В осадових породах значне накопичення ванадію відбувається в біолітах (асфальтитах, вугіллі, бітумінозних фосфатах), бітумінозних сланцях, бокситах, а також в оолітових та крем'янистих залізних рудах. Близькість іонних радіусів ванадію і широко поширених в магматичних породах заліза і титану призводить до того, що ванадій у гіпогенних процесах цілком перебуває у розсіяному стані і не утворює власних мінералів. Його носіями є численні мінерали титану (титаномагнетит, сфен, рутил, ільменіт), слюди, піроксени і гранати, що мають підвищену ізоморфну ємність по відношенню до ванадію. Найважливіші мінерали: патроніт V(S 2) 2 , ванадиніт Pb 5 (VO 4) 3 Cl та деякі інші. Основне джерело отримання ванадію - залізні руди, що містять ванадій як домішка.

Місце народження

Відомі родовища в Перу, США, ПАР, Фінляндії, Австралії, Вірменії, Росії, Туреччини, Англії.

Отримання

У промисловості при отриманні ванадію із залізних руд з його домішкою спочатку готують концентрат, у якому вміст ванадію досягає 8-16%. Далі окислювальною обробкою ванадій переводять у вищий ступінь окислення +5 і відокремлюють легко розчинний у воді ванадат натрію (Na) NaVO 3 . При підкисленні розчину сірчаною кислотою випадає осад, який після висушування містить понад 90% ванадію.

Первинний концентрат відновлюють у доменних печах і отримують концентрат ванадію, який далі використовують при виплавці сплаву ванадію та заліза - так званого феррованадія (містить від 35 до 80% ванадію). Металевий ванадій можна приготувати відновленням хлориду ванадію воднем (H), термічним відновленням оксидів ванадію (V2O5 або V2O3) кальцієм, термічною дисоціацією VI2 та іншими методами.

Фізичні властивості

Хімічні властивості

Хімічно ванадій досить інертний. Він стійкий до дії морської води, розбавлених розчинів соляної, азотної та сірчаної кислот, лугів.

З киснем ванадій утворює кілька оксидів: VO, V 2 O 3 , VO 2 ,V 2 O 5 . Помаранчевий V 2 O 5 – кислотний оксид, темно-синій VO 2 – амфотерний, решта оксидів ванадію – основні. Галогеніди ванадію гідролізуються. З галогенами ванадій утворює досить леткі галогеніди складів VX 2 (X = , , , ), VX 3 , VX 4 (X = , , ), VF 5 і кілька оксогалогенідів (VOCl, VOCl 2, VOF 3 та ін.). Відомі такі оксиди ванадію:

Назва	Формула	густина	Температура плавлення	Температура кипіння	Колір
Оксид ванадію(II)	VO	5,76 г/см³	~1830 °C	3100 °C	Чорний
Оксид ванадію(III)	V 2 O 3	4,87 г/см³	1967 °C	3000 °C	Чорний
Оксид ванадію(IV)	VO 2	4,65 г/см³	1542 °C	2700 °C	Темно-блакитний
Оксид ванадію(V)	V 2 O 5	3,357 г/см³	670 °C	2030 °C	Червоно-жовтий

Сполуки ванадію в ступенях окиснення +2 і +3 - сильні відновники, у ступені окислення +5 виявляють властивості окислювачів. Відомі тугоплавкий карбід ванадію VC (t пл =2800 °C), нітрид ванадію VN, сульфід ванадію V 2 S 5 , силіцид ванадію V 3 Si та інші сполуки ванадію.

При взаємодії V2O5 з основними оксидами утворюються ванадати-солі ванадієвої кислоти ймовірного складу HVO3.

Застосування

Біологічна роль та вплив

Надмірне надходження ванадію в організм зазвичай пов'язане з екологічними та виробничими факторами. При гострому впливі токсичних доз ванадію у робітників відзначаються місцеві запальні реакції шкіри та слизових оболонок очей, верхніх дихальних шляхів, скупчення слизу у бронхах та альвеолах. Виникають і системні алергічні реакції типу астми та екземи; а також лейкопенія та анемія, які супроводжуються порушеннями основних біохімічних параметрів організму.

При введенні ванадію тваринам (у дозах 25-50 мкг/кг) відзначається уповільнення зростання, діарея та збільшення смертності.

Усього в організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) 0,11 мг ванадію. Ванадій та його сполуки токсичні. Токсична доза для людини 0,25 мг, летальна доза – 2-4 мг.

Підвищений вміст білків та хрому в раціоні знижує токсичну дію ванадію. Норми споживання для цієї мінеральної речовини не встановлені.

Крім того, високий вміст виявлено у деяких морських безхребетних (голотурій та асцидій), у яких ванадій входить до складу білкових комплексів плазми та формених елементів крові та цілемічної рідини. У клітинах крові асцидій масова частка ванадію може сягати 8,75 % . Функція елемента в організмі до кінця не ясна, різні вчені вважають його відповідальним або за перенесення кисню в організмі цих тварин або за перенесення поживних речовин. З погляду практичного використання - можливий видобуток ванадію з цих організмів, економічна окупність таких «морських плантацій» на даний момент не ясна, але в Японії є пробні варіанти.

Ізотопи

Природний ванадій складається із двох ізотопів: слаборадіоактивного 50 V (ізотопна поширеність 0,250 %) та стабільного 51 V (99,750 %). Період напіврозпаду ванадію-50 дорівнює 1,5 10 17 років, тобто для всіх практичних цілей його можна вважати стабільним; цей ізотоп в 83% випадків за допомогою електронного захоплення перетворюється на , а в 17% випадків відчуває бета-мінус-розпад, перетворюючись на . Відомі 24 штучних радіоактивних ізотопу ванадію з масовим числом від 40 до 65 (а також 5 метастабільних станів). З них найбільш стабільні 49 V ( T 1/2 = 337 днів) та 48 V ( T 1/2 = 15,974 дні).

Див. також

Напишіть відгук про статтю "Ванадій"

Примітки

Посилання

З'єднання ванадія






		V


Лантаноїди	Властивості невідомі

Уривок, що характеризує Ванадій

Народ неспокійно снував вулицями.
Накладені верхи вози з домашнім посудом, стільцями, шафками постійно виїжджали з воріт будинків і їхали вулицями. У сусідньому будинку Ферапонтова стояли вози і, прощаючись, вили та засуджували баби. Двірняк собака, гавкаючи, крутився перед закладеними кіньми.
Алпатич більш поспішним кроком, ніж він ходив зазвичай, увійшов на подвір'я і прямо пішов під сарай до своїх коней та воза. Кучер спав; він розбудив його, звелів закладати і ввійшов у сіни. У хазяйській світлиці чувся дитячий плач, ридання жінки, що надривалися, і гнівний, хрипкий крик Ферапонтова. Кухарка, як злякана курка, стрепилася в сінях, як тільки увійшов Алпатич.
– До смерті вбив – господиню бив!.. Так бив, так волочив!..
- За що? – спитав Алпатич.
- Їхати просилася. Справа жіноча! Вивези ти, каже, мене, не занапасти ти мене з малими дітьми; народ, каже, весь поїхав, що, каже, ми те? Як почав бити. Так бив, так волочив!
Алпатич ніби схвально кивнув головою на ці слова і, не бажаючи більше нічого знати, підійшов до протилежних – хазяйських дверей світлиці, де залишалися його покупки.
- Лиходій ти, губителе, - прокричала в цей час худа, бліда жінка з дитиною на руках і з зірваною з голови хусткою, вириваючись із дверей і збігаючи сходами на двір. Ферапонтов вийшов за нею і, побачивши Алпатича, обвів жилет, волосся, позіхнув і увійшов у світлицю за Алпатичем.
- Чи вже їхати хочеш? - Запитав він.
Не відповідаючи на запитання і не оглядаючись на господаря, перебираючи свої покупки, Алпатич спитав, скільки за постою було хазяїну.
- Порахуємо! Що ж, губернатор мав? - Запитав Ферапонтов. – Яке рішення вийшло?
Алпатич відповів, що губернатор нічого рішуче не сказав йому.
- У нашій справі хіба відвеземося? - Сказав Ферапонтов. - Дай до Дорогобужу по сім рублів за підводу. І я говорю: хреста на них немає! - сказав він.
- Селіванов, той потрапив у четвер, продав борошно в армію по дев'ять карбованців за куль. Що ж, чай питимете? – додав він. Поки закладали коней, Алпатич із Ферапонтовим напилися чаю і розмовляли про ціну хлібів, про врожай та сприятливу погоду для збирання.
— Проте затихати стала, — сказав Ферапонтов, випивши три чашки чаю і підводячись, — мабуть, наша взяла. Сказано, що не пустять. Значить, сила... А наміс, казали, Матвій Іванович Платов їх у річку Марину загнав, тисяч вісімнадцять чи що, в один день потопив.
Алпатич зібрав свої покупки, передав їх кучеру, що увійшов, розрахувався з господарем. У воротах пролунав звук коліс, копит і бубонець кибиточки, що виїжджала.
Було вже далеко за полудень; половина вулиці була в тіні, інша була яскраво освітлена сонцем. Алпатич глянув у вікно і пішов до дверей. Раптом почувся дивний звук далекого свисту і удару, і потім пролунав гуркіт гарматної пальби, що зливається, від якої затремтіли шибки.
Алпатич вийшов надвір; вулицею пробігли двоє людей до мосту. З різних боків чулися свисти, удари ядер та лопання гранат, що падали у місті. Але ці звуки майже не чути були і не звертали уваги мешканців порівняно зі звуками пальби, чутними за містом. Це було бомбардування, яке о п'ятій годині наказав відкрити Наполеон містом, зі ста тридцяти гармат. Народ спочатку не розумів значення цього бомбардування.
Звуки падаючих гранат і ядер збуджували спочатку лише цікавість. Дружина Ферапонтова, яка не переставала доти вити під сараєм, замовкла і з дитиною на руках вийшла до воріт, мовчки придивляючись до народу і прислухаючись до звуків.
До воріт вийшли куховарка та крамар. Усі з веселою цікавістю намагалися побачити снаряди, що пролітали над їхніми головами. З-за рогу вийшло кілька людей, жваво розмовляючи.
- То сила! – говорив один. – І кришку та стелю так у тріски і розбило.
- Як свиня і землю щось вибрило, - сказав інший. – Ось так важливо, ось так підбадьорив! – сміючись, сказав він. - Спасибі, відскочив, а то б вона тебе змастила.
Народ звернувся до цих людей. Вони зупинилися і розповідали, як біля самих їхніх ядр потрапили до будинку. Тим часом інші снаряди, то зі швидким, похмурим свистом – ядра, то з приємним посвистуванням – гранати, що не переставали перелітати через голови народу; але жоден снаряд не падав близько, все переносило. Алпатич сідав у кибиточку. Хазяїн стояв у воротах.
– Чого не бачила! - крикнув він на куховарку, яка, з засученими рукавами, у червоній спідниці, розгойдуючись голими ліктями, підійшла до рогу послухати те, що розповідали.
- Ось диво те, - примовляла вона, але, почувши голос господаря, вона повернулася, обсмикуючи підімкнену спідницю.
Знову, але дуже близько цього разу, засвистіло щось те, як зверху вниз пташка, що летіла, блиснув вогонь посередині вулиці, вистрілило щось і застелило димом вулицю.
- Лиходію, що ж ти це робиш? – прокричав господар, підбігаючи до куховарки.
Тієї ж миті з різних боків жалібно завили жінки, злякано заплакала дитина і мовчки стовпився народ з блідими обличчями біля куховарки. З цього натовпу найчутніше чулися стогін і вироки куховарки:
- Ой о ох, голубчики мої! Голубчики мої білі! Не дайте померти! Голубчики мої білі!
За п'ять хвилин нікого не залишалося на вулиці. Кухарку зі стегном, розбитим гранатним уламком, знесли на кухню. Алпатич, його кучер, дружина Ферапонтова з дітьми, двірник сиділи в підвалі, прислухаючись. Гул гармат, свист снарядів і жалібний стогін куховарки, що панував над усіма звуками, не замовкали ні на мить. Господиня то захитувала і вмовляла дитину, то жалібним пошепки питала у всіх, хто входив у підвал, де був її господар, що залишився на вулиці. Лавочник, що увійшов до підвалу, сказав їй, що господар пішов з народом до собору, де піднімали смоленську чудотворну ікону.
До сутінків канонада почала стихати. Алпатич вийшов із підвалу і зупинився у дверях. Раніше ясне вечора її небо все було застелене димом. І крізь цей дим дивно світив молодий, високо вартий серп місяця. Після затихлого колишнього страшного гулу гармат над містом здавалася тиша, що переривалася тільки ніби поширеним по всьому місту шелестом кроків, стогонів, далеких криків і тріску пожеж. Стогін куховарки тепер затих. З двох боків піднімалися і розходилися чорні димові клуби від пожеж. На вулиці не рядами, а як мурахи з розореної купини, у різних мундирах та в різних напрямках, проходили та пробігали солдати. В очах Алпатича кілька із них забігли на двір Ферапонтова. Алпатич вийшов до воріт. Якийсь полк, тиняючись і поспішаючи, запрудив вулицю, йдучи назад.
- Здають місто, їдьте, їдьте, - сказав йому офіцер, що помітив його фігуру, і тут же звернувся з криком до солдатів:
– Я вам дам дворами бігати! – крикнув він.
Алпатич повернувся до хати і, клікнувши кучера, наказав йому виїжджати. Слідом за Алпатичем і за кучером вийшли всі домочадці Ферапонтова. Побачивши дим і навіть вогні пожеж, що виднілися тепер у сутінках, баби, що доти мовчали, раптом заголосили, дивлячись на пожежі. Як би вторячи їм, почулися такі ж плачі на інших кінцях вулиці. Алпатич з кучером тремтячими руками розправляв віжки, що заплуталися, і поромки коней під навісом.
Коли Алпатич виїжджав з воріт, він побачив, як у відчиненій лаві Ферапонтова чоловік десять солдатів з гучним гомоном насипали мішки та ранці пшеничним борошном та соняшниками. У той же час, повертаючись з вулиці до крамниці, увійшов Ферапонтов. Побачивши солдатів, він хотів крикнути щось, але раптом зупинився і, схопившись за волосся, зареготав плачем.
- Тягни все, хлопці! Не діставайся дияволам! - Закричав він, сам хапаючи мішки і викидаючи їх на вулицю. Деякі солдати, злякавшись, вибігли, дехто продовжував насипати. Побачивши Алпатича, Ферапонтов звернувся до нього.
- Зважилася! Росія! – крикнув він. – Алпатиче! зважилася! Сам запалю. Наважилася… – Ферапонтов побіг надвір.
По вулиці, запружуючи її всю, безперервно йшли солдати, тож Алпатич не міг проїхати і мав чекати. Господиня Ферапонтова з дітьми сиділа також на возі, чекаючи на те, щоб можна було виїхати.
Була вже зовсім ніч. На небі були зірки і світився зрідка застиланий димом молодий місяць. На спуску до Дніпра візки Алпатича та господині, що повільно рухалися в рядах солдатів та інших екіпажів, мали зупинитися. Недалеко від перехрестя, біля якого зупинилися вози, в провулку горіли будинок і лави. Пожежа вже догорала. Полум'я то завмирало і губилося в чорному димі, то раптом спалахнуло яскраво, на диво виразно висвітлюючи обличчя людей, що стояли на перехресті. Перед пожежею миготіли чорні постаті людей, і з-за невгамовного тріску вогню чути гомін і крики. Алпатич, що зліз із воза, бачачи, що його ще не скоро пропустять, повернувся в провулок подивитися пожежу. Солдати шастали безперестанку туди-сюди повз пожежу, і Алпатич бачив, як два солдати і з ними якийсь чоловік у фризовій шинелі тягли з пожежі через вулицю на сусідній двір горілі колоди; інші несли оберемки сіна.
Алпатич підійшов до великого натовпу людей, що стояли проти високого комора, що горів повним вогнем. Стіни були всі у вогні, задня завалилася, дах тесовий обвалився, балки палали. Очевидно, натовп чекав тієї хвилини, коли завалиться дах. Цього ж чекав Алпатич.
– Алпатиче! – раптом гукнув старого чийсь знайомий голос.
– Батюшко, ваше сіятельство, – відповів Алпатич, миттєво впізнавши голос свого молодого князя.
Князь Андрій, у плащі, верхи на вороному коні, стояв за натовпом і дивився на Алпатича.
– Ти як тут? - Запитав він.
– Ваше… ваше сіятельство, – промовив Алпатич і заридав… – Ваше, ваше… чи зникли ми? Батько…
– Як ти тут? – повторив князь Андрій.
Полум'я яскраво спалахнуло цієї хвилини і висвітлило Алпатичу бліде й виснажене обличчя його молодого пана. Алпатич розповів, як він був посланий і як насилу міг виїхати.
- Що ж, ваше сіятельство, чи ми зникли? – спитав він знову.
Князь Андрій, не відповідаючи, дістав записник і, піднявши коліно, почав писати олівцем на вирваному аркуші. Він писав сестрі:
«Смоленськ здають, – писав він, – Лисі Гори будуть зайняті ворогом за тиждень. Їдьте зараз до Москви. Відповідай мені одразу, коли ви виїдете, надіславши нарочитого в Усвяж».
Написавши та передавши листок Алпатичу, він на словах передав йому, як розпорядитися від'їздом князя, княжни та сина з учителем і як і куди відповісти йому негайно. Ще не встиг він закінчити ці накази, як верховий штабний начальник, супутній почтом, підскакав до нього.
- Ви полковнику? - Кричав штабний начальник, з німецьким акцентом, знайомим князю Андрію голосом. - У вашій присутності запалюють будинки, а ви стоїте? Що це означає? Ви відповісте, – кричав Берг, який був тепер помічником начальника штабу лівого флангу піхотних військ першої армії, – місце дуже приємне і на очах, як казав Берг.
Князь Андрій подивився на нього і, не відповідаючи, продовжував, звертаючись до Алпатича:
- Так скажи, що до десятого числа чекаю відповіді, а якщо десятого не отримаю звістки, що всі поїхали, я сам повинен все кинути і їхати в Лисі Гори.
– Я, князю, тільки тому говорю, – сказав Берг, дізнавшись князя Андрія, – що я маю виконувати накази, бо я завжди точно виконую… Ви мене, будь ласка, вибачте, – у чомусь виправдовувався Берг.
Щось затріщало у вогні. Вогонь притих на мить; чорні клуби диму повалили з-під даху. Ще страшно затріщало щось у вогні, і завалилося щось величезне.
– Урруру! – вторячи стелі комори, що завалилася, з якої несло запахом коржів від згорілого хліба, заревів натовп. Полум'я спалахнуло і висвітлило жваво радісні та змучені обличчя людей, що стояли навколо пожежі.
Чоловік у фризовій шинелі, піднявши догори руку, кричав:
– Важливо! пішла бити! Хлопці, важливо!
- Це сам господар, - почулися голоси.
– Так, так, – сказав князь Андрій, звертаючись до Алпатича, – все передай, як я тобі казав. - І, ні слова не відповідаючи Бергу, що замовк біля нього, торкнув коня і поїхав у провулок.

Опис та властивості ванадію

Ванадій спочатку було виявлено мексиканцем А.М. Дель Ріо в рудах бурого кольору, що містять свинець, які при нагріванні давали червоний колір.

Але офіційне визнання елемент отримав пізніше, коли його виявив хімік зі Швеції Н.Г.Сефстрем при дослідженні залізняку з місцевого родовища і дав йому назву Ванадій співзвучну з ім'ям Ванадіс, яке носила давньогрецька богиня краси.

На вигляд метал нагадує сталь своїм сріблясто-сірим кольором. Але на цьому схожість закінчується. Будова ванадію: кубічна об'ємноцентрована решітка з параметрами a=3,024A та z=2. Щільність складає 6,11 г/см3.

Плавиться він при температурі 1920 про З, а кипіти починає при 3400 про З. А ось нагрівання на відкритому повітрі до температури вище 300 про Знижує пластичні властивості металу і робить його крихким, підвищуючи при цьому твердість. Зрозуміти таку поведінку допомагає будова атома металу.

Ванадій елемент,має атомний номер 23 та атомну масу 50,942, він відноситься до V групи четвертого періоду системи Д. . А це означає, що атом ванадіюскладається з 23 протонів, 23 електронів і 28 нейтронів.

Незважаючи на те, що це елемент V групи, валентність ванадіюне завжди дорівнює 5. Вона буває 2, 3. 4 та 5 з позитивним знаком. Різні значення валентності пояснюються різними варіантами заповнення електронних оболонок, у яких вони у стабільний стан.

Відомо, що позитивне значення валентності визначається числом відданих атомом хімічного елемента електронів, а негативне – числом електронів, приєднаних до зовнішнього рівня енергії для формування його стабільності. Електронна формула ванадію- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .

Він може легко віддати два електрони з 4-го підрівня, при цьому його ступінь окислення обумовлена 2-х валентним позитивним проявом. Але атом цього елемента здатний віддавати ще 3 електрона з попередньою підрівнем орбіти і проявити максимальну ступінь окислення, рівну +5.

Оксиди цього елемента з валентністю від 2 до 5 різні за своїм хімічним проявом. Оксиди VO та V 2 O 3 мають основний характер, VO 2 – амфотерний та V 2 O 5 – кислотний.

Чистий метал відрізняється своєю пластичністю і тому добре обробляється, штампуванням, пресуванням та прокаткою. Обробка зварюванням і різкою повинні проходити в інертному середовищі, тому що при нагріванні втрачається пластичність.

При обробці метал практично не схильний до наклепу і може витримати великі навантаження при обтисканні в холодному вигляді без проміжного відпалу. Він стійкий до корозії та не змінюється під впливом води, у тому числі і морської, а також слабких розчинів деяких кислот, солей та лугів.

Родовища та видобуток ванадію

Ванадій хімічний елемент, Досить поширений у земних породах, але в чистому вигляді не зустрічається, присутні в мінералах у розсіяному стані. Скупчення його в породах є дуже рідко. Це рідкісний метал. Руда із вмістом 1% чистої речовини відноситься до категорії багатої.

У промисловості не нехтують навіть рудами із вмістом 0,1% дефіцитного елемента. У малих концентраціях він зустрічається більш як у сорока мінералах. Значними для промисловості можна назвати роскоеліт, званий ванадієвою слюдкою, в якому міститься до 29% п'ятиокису V 2 O 5 карнотит (уранова слюдка), що містить 20% V 2 O 5 і ванадиніт з вмістом 19% V 2 O 5 .

Великі родовища руд, що містять метал, знаходяться в Америці, ПАР, Росії, Фінляндії та Австралії. Велике родовище є в горах Перу, де він представлений патронітом V 2 S 5 містить сірку. При його випалюванні утворюється концентрат, що містить до 30% V2O5.

Знайдено мінерал у Киргизії та Казахстані. Знамените Кизилординський родовище є одним з найбільших. У його видобувають переважно у Краснодарському краї (Керченское родовище) і Уралі (Гусегогорское родовище титаномагнетитов).

Технологія вилучення металу залежить від вимог до його чистоти та області використання. Основні методи, що застосовуються у технології його одержання – це йодидний, кальцетермічний, алюмінотермічний, вуглетермічний у вакуумі, хлоридний.

В основі технології йодидного методу лежить термічна дисоціація йодиду. Поширеним є отримання металу відновленням V 2 O 5 термічним методом із застосуванням кальцію або алюмінію.

При цьому відбувається реакція за формулою: V 2 O 5 +5Ca = 2V+5CaC+1460 кДж з виділенням тепла, якого достатньо для розплавлення V, що утворюється, що дозволяє йому стікати і збиратися в твердому вигляді. Чистота металу, отриманого в такий спосіб, досягає 99,5%.

Сучасний спосіб вилучення V - це відновлення оксидів в умовах вакууму вуглецем при температурі від 1250 про С до 1700 про С. Метод хлоридного видобутку полягає у відновленні VCl 3 рідким магнієм.

Застосування ванадію

Одне з основних застосувань метал знайшов як легуючу добавку - феррованадія для поліпшення якості сталей. Додавання ванадієвої підвищує параметри міцності сталей, а також її в'язкість, зносостійкість та інші характеристики.

При цьому добавка виконує функцію як розкислювача, так і компонентів, що карбідоутворюють. Карбіди рівномірно розташовуються в сплаві, запобігаючи структурному зростанню зерен сталі при нагріванні. Легований ванадієм чавун також сприяє покращенню його якостей.

Застосовується ванадійдля покращення сплавів на основі титану. Є титану, у складі яких міститься до 13% цієї легуючої добавки. Присутня ванадій також у сплавах ніобію, танталу та хрому, що використовуються в авіаційній промисловості, а також алюмінієвих, титанових та інших матеріалах авіації та ракетобудування.

Унікальність елемента дозволяє використовувати його в атомній галузі при виробництві канальних труб ТВЕЛ для атомних станцій, тому що він, як і цирконій, має властивість малого поперечного захоплення теплових нейтронів, що важливо при протіканні ядерних реакцій. В атомно-водневої технології використовують хлорид ванадію для термохімічної взаємодії з водою.

Використовують ванадій у хімічній та сільськогосподарській галузі, медицині, скляному виробництві, текстильній галузі, лакофарбовому виробництві та виготовленні акумуляторів. Широко поширені ручні та оснащення зі сплаву. хром ванадій,що відрізняються своєю міцністю.

Один із останніх напрямків — це електроніка. Особливо цікавим та перспективним є матеріал на основі діоксидів. титану та ванадія. Об'єднані певним чином, вони створюють систему, що має здатність значно збільшувати пам'ять і швидкість комп'ютерів та інших електронних пристроїв.

Ціна ванадію

Як готова сировина ванадій випускаютьу вигляді , прутків, кіл, а також оксидів. В асортименті багатьох підприємств, що займаються виробництвом цього металу, представлені сплави різних марок. Ціна багато в чому залежить від призначення, чистоти металу, способу виробництва та виду продукції.

Наприклад, Єкатеринбурзьке підприємство НВК «Спеціальна металургія» реалізує зливки за ціною 7 тис. за кг — за ціною від 440 до 500 тис. за тонну, зливки марки ВНМ-1 за ціною 500 тис. за тонну. Ціна може змінюватись також залежно від ринкових умов та попиту на продукцію.