Химия Химический элемент V группы Ванадий Ванадий история

Ванадий история

Ванадий история

Ванадий история открытия элемента

В начале XIX в. в Швеции были найдены новые богатые месторождения железной руды. Одна за другой сооружались доменные печи.

Но что примечательно: при одинаковых условиях некоторые из них давали железо удивительной ковкости, в то время как из других получался более хрупкий металл.

После многих безуспешных попыток наладить процесс выплавки высококачественного металла в «плохих» домнах металлурги обратились за помощью к химикам, и в 1830 г. Нильсу Сефстрему удалось выделить из шлака «лучших» домен неизвестный черный порошок.

Сефстрем сделал вывод, что изумительную ковкость металлу придает присутствие в руде какого-то неизвестного элемента, содержащегося в черном порошке.

Этот новый элемент Сефстрем назвал ванадием в честь легендарной Ванадис — богини красоты древних скандинавов.

Открытие нового элемента всегда было большой честью для ученого.

Но принесло огорчение мексиканскому минералога Андреса Мануэля дель Рио, который еще в 1801 г. обнаружил в свинцовой руде никогда не встречавшийся прежде элемент и назвал его эритронием.

Но, усомнившись в собственных выводах, дель Рио отказался от своего открытия, решив, что встретился с недавно открытым хромом.

Еще большее разочарование постигло блестящего немецкого химика Фридриха Вёлера.

В те же годы, что и Сефстрему, ему довелось исследовать железные руды, привезенные из Мексики А. Гумбольдтом. Те самые, что исследовал дель Рио.

Вёлер тоже нашел в них что-то необычное, но его исследования прервала болезнь. Когда он возобновил работу, было уже поздно, Сефстрем обнародовал свое открытие.

Свойства нового элемента совпадали с теми, что были занесены в один из лабораторных журналов Вёлера.

И только в 1869 г., спустя 39 лет после открытия Сефстрема, элемент № 23 впервые был выделен в относительно чистом виде.

Английский химик Г. Роско, действуя водородом на хлористый ванадий, получил элементный ванадий чистотой около 96%.

В чистом виде ванадий — ковкий металл светло-серого цвета. Он почти в полтора раза легче железа, плавится при температуре 1900±25° С, а температура его кипения 3400° С.

При комнатной температуре в сухом воздухе он довольно пассивен химически, но при высоких температурах легко соединяется с кислородом, азотом и другими элементами.

В соединениях ванадий проявляет четыре валентности. Известны соединения: двух-, трех-, четырех— и пятивалентного ванадия.

Ванадий и химическая промышленность

В основную химическую промышленность ванадий пришел не сразу. Его служба человечеству началась в производстве цветного стекла, красок и керамики.

Изделия из фарфора и продукцию гончарных мастеров с помощью  соединений ванадия покрывали золотистой глазурью, а стекло окрашивали солями ванадия в голубой или зеленый цвет.

В красильном деле ванадий появился вскоре после опубликования в 1842 г. сообщения выдающегося русского химика Н. Н. Зинина о получении им анилина из нитробензола.

Реакция Зинина открывала новые возможности для развития производства синтетических красителей.

Соединения ванадия нашли применение в этой отрасли химии и принесли ей значительную пользу.

Ведь достаточно всего одной весовой части V2О5, чтобы перевести 200 тыс. весовых частей бесцветной соли анилина в красящее вещество — черный анилин.

Столь же эффективным оказалось применение соединений ванадия в индиговом крашении.

Так элемент № 23 пришел в ситцепечатание, в производство цветных хлопчатобумажных и шелковых тканей.

Соединения ванадия

Промышленность нуждалась в ванадии и его соединениях, но руд, богатых этим элементом, было немного.

Инженеры французской сталелитейной фирмы «Крезо», видимо, обратили внимание на то, что первые соединения ванадия Сефстрем получил не из руды, а из металлургических шлаков.

И в 1882 г. наладили их производство на той же основе. На протяжении 10 лет завод «Крезо» ежегодно выбрасывал на мировой рынок по 60 т пятиокиси ванадия V2О5.

Однако вскоре спрос на соединения ванадня для получения черного анилина резко упал, и производство их значительно сократилось.

Катализатор в получении серной кислоты

Но в начале первой мировой войны химикам вновь пришлось обратиться к элементу № 23.

В эти годы сражающимся странам потребовались громадные количества серной кислоты. Ведь без нее невозможно получить нитроклетчатку — основу боевых порохов.

Известно, что серная кислота получается окислением сернистого ангидрида SО2 в серный ангидрид SО3 с последующим присоединением воды.

Однако SO2 непосредственно с кислородом реагирует крайне медленно.

Окисление сернистого ангидрида может происходить при восстановлении двуокиси азота (на этой реакции основан нитрозный способ производства серной кислоты).

Но более чистая и концентрированная кислота получается, если реакцию окисления SО2 в SО3 проводить в присутствии некоторых твердых катализаторов (контактный метод производства).

Первым катализатором сернокислотного контактного производства была дорогостоящая платина. Ее, естественно, не хватало, требовались заменители.

Ими оказались пятиокись ванадия V2О5 и некоторые соли ванадиевых кислот, например Ag34.

Они почти с таким же успехом, как и платина, ускоряют окисление SО2 в SО3, но обходятся значительно дешевле, да и требуется их меньше.

И главное, они не боятся контактных ядов, выводящих из строя; платиновые катализаторы.

Катализаторы на основе ванадия играют большую роль и в современной химии.

Их по-прежнему можно встретить в большинстве цехов по производству серной кислоты.

Не обходятся без них и такие важные процессы, как крекинг нефти, получение уксусной кислоты путем окисления спирта и многие другие.
 
Статья на тему Ванадий история

Топовые страницы