Химические элементы

Процесс выделения чистого ванадия можно отнести к многостадийным. Интересно, что примерно половину всего ванадия получают из железных руд, содержащих этот металл в виде примеси. Сначала из обогащенной руды получают чугун, в состав которого входит ванадий. Далее чугун перерабатывают в сталь, получая шлаки, содержащие FeVO₄, потом ванадат железа прокаливают с NaCl в присутствии кислорода:

4FeVO₄ + 4NaCl + O₂ → 4NaVO₃ + 2Fe₂O₃ + 2Cl₂

Полученный метаванадат натрия (NaVO₃) обрабатывают разбавленной серной кислотой, переводя его в V₂O₅. Далее пентаоксид ванадия подвергают алюмотермии, с целью получения чистого металла.

Стоит упомянуть также и историю открытия этого элемента. Его открывали дважды! В 1801 году в Мехико профессор минералогии Андрес Мануэль дель Рио получил соли и оксиды неизвестного металла, исследуя свинцовую руду. Однако химики из Европы усомнились в достижениях своего коллеги. Сам же ученый провел повторные эксперименты и пришел к неутешительному выводу: он имел дело просто с хромом низкой степени чистоты. Спустя 30 лет шведский ученый Сефстрем, работавший под руководством великого химика того времени Берцелиуса, повторно открывает ванадий в составе чугуна. Ученик и учитель назвали элемент в честь богини скандинавской мифологии, которая имела два имени: Фрейя и Ванадис. К счастью, А. М. дель Рио был в то время еще жив и мог убедиться в своей правоте даже спустя столько времени.

Самой важной областью применения чистого ванадия является производство стали. Этот металл улучшает все механические характеристики, более того, можно наблюдать повышение вязкости производимой стали. Также ванадий относится к элементам-раскислителям (они понижают растворимость кислорода в сплаве). По этой способности ванадий уступает только кремнию.

Наиважнейшим соединением, в состав которого входит ванадий, является его высший оксид — V₂O₅. Его применяют в качестве катализатора при производстве серной кислоты (в процессе окисления SO₂ до SO₃). Некоторые соли этого металла применяют в медицине из-за их антисептических свойств.

Ванадий может существовать в различных степенях окисления: +2; +3; +4; +5. Они окрашивают раствор в фиолетовый, зеленый, голубой и желтый цвета соответственно.

Купить этот металл можно в среднем по цене 7 тыс. рублей за 1 кг.

Ниобий. Металл острых ощущений

Ниобий, как и ванадий, относится к рассеянным, следовательно, встречается в виде примесей к рудам, толком не имея «собственных» минералов, наиболее важное исключение — минерал колумбит Fe(NbO₃)₂, реже встречается пирохлор (Ca,Na)₂Nb₂O₆(OH,F). Самородный ниобий до сих пор не был обнаружен.

Промышленное получение чистого ниобия — очень сложный, многостадийный и дорогостоящий процесс. Сложность обусловлена в первую очередь высокой рассеянностью элемента, а также большим количеством самых разнообразных примесей.

Ниобий применяется в качестве легирующей добавки к сталям, повышая в несколько раз их прочность и пластичность, одновременно понижая хрупкость.

Интересно, что этим металлом можно легировать и алюминий, значительно повышая его химическую стойкость (например, устойчивость к воздействию щелочи).

Официально годом открытия ниобия принято считать 1801, когда английский химик Гатчет исследовал отправленный ему из Америки минерал. Однако достаточно долгое время после открытия ниобия его путали с танталом, элементом этой же подгруппы. В 1844 году немецкий химик Розе установил, что чрезвычайно похожие тантал и ниобий — два разных элемента. Спустя еще двадцать лет Де Маригнак смог выделить ниобий, не содержащий тантал, нагревая хлорид ниобия в атмосфере водорода.

Сверхпроводники на основе ниобия применяются в аппаратах для МРТ, так что вполне справедливо утверждение, что ниобий играет важнейшую роль в современных устройствах.

Тантал. Металл для лабораторной посуды

Тантал играет важнейшую роль во всей современной электронике, однако обывателю о нем известно немного, если не сказать совсем ничего.

Он относится к рассеянным элементам. На сегодняшний день науке известно около 80 минералов, в состав которых входит этот переходный металл. Несмотря на такое обилие минералов тантал составляет лишь 2×10^-4 % массы земной коры, и уж никак нельзя назвать его распространенным. Мы бы хотели обратить внимание читателя на очень красивый минерал танталит состава Fe(TaO₃)₂.

Как уже видно из подзаголовка, тантал чрезвычайно важен химикам, как в лаборатории, так и на заводах: им покрывают химическую посуду, а также внутренние стенки некоторых реакторов, в которых находятся агрессивные (с химической точки зрения) вещества. Это обусловлено очень высокой химической стойкостью тантала. Читатель, вероятно, еще не знает, что платина обладает также очень высокой химической стойкостью, правда, она в разы дороже тантала.