Elemento químico vanadio
El vanadio es un elemento químico con símbolo químico V y número atómico 23. Vanadio es la transliteración de vanadio en inglés, y su raíz proviene del nombre Vanadis, la hermosa diosa de la mitología germánica en lengua germánica antigua. El nombre proviene de una serie de coloridos compuestos de vanadio.
La leyenda del Vanadio:
Hace mucho tiempo, en el extremo norte, vivía una hermosa diosa Vanadis. Un día, un invitado que venía de lejos llamó a la puerta. La diosa estaba sentada tranquilamente en un sillón. Pensó, si vuelve a tocar, le abriré la puerta. Sin embargo, los golpes cesaron y los invitados se marcharon. La diosa quería saber quién era este hombre y por qué le faltaba confianza. Abrió la ventana y miró hacia afuera. Oh, resultó ser un hombre llamado Waller que salía de su jardín. Unos días más tarde, la diosa escuchó que alguien volvía a tocar la puerta. Esta vez, los golpes fueron constantes y constantes hasta que la diosa abrió la puerta. Este es un joven apuesto llamado Joseph Storm. La diosa pronto se enamoró de él y dio a luz a su hijo Vanadio. Aunque la historia es vívida, no es muy precisa. Resultó que el primer golpe a la puerta fue el químico mexicano Leo, y el segundo golpe fue el químico alemán Waller. Aunque descubrieron un nuevo elemento, no pudieron confirmar su descubrimiento e incluso lo confundieron con "cromo". Gracias a incansables esfuerzos, Sever Storm obtuvo este nuevo elemento de un mineral de hierro y lo llamó "vanadio" en honor a la diosa Vanadis.
El vanadio es un metal de transición raro, débil y viscoso. Sus minerales suelen mezclarse con minerales de otros metales. Generalmente utilizado como componentes de aleación en ingeniería de materiales.
El acero al vanadio se puede fabricar mezclando vanadio con acero. El acero al vanadio es más denso que las estructuras de acero ordinarias y tiene mayor tenacidad, elasticidad y resistencia mecánica. Los proyectiles perforantes de acero vanadio pueden atravesar placas de acero de 40 cm de espesor. Sin embargo, en la industria del acero, en lugar de agregar vanadio metálico puro al acero para fabricar acero con vanadio, se utiliza directamente mineral de hierro que contiene vanadio para fabricar acero con vanadio.
El vanadio es químicamente muy estable y no se oxida a temperatura ambiente. El vanadio es muy resistente a las soluciones salinas y al agua de mar. La solución alcalina y el ácido sulfúrico no tienen ningún efecto sobre él. El ácido fluorhídrico, el ácido sulfúrico concentrado caliente, el ácido nítrico y el agua regia pueden disolver el vanadio. El álcali fundido, el carbonato de potasio y el nitrato de potasio pueden disolver el vanadio y formar vanadato. Los siliciuros y carburos formados a partir de vanadio con silicio y carbono tienen alta dureza y estabilidad química.
El metal contundente vanadio se produce reduciendo el pentóxido de vanadio con calcio en un recipiente de acero. Después del lavado, las partículas de metal vanadio obtenidas se funden en bloques en un horno de vacío, de modo que el metal obtenido contiene 99,99% de vanadio.
Los colores de las sales de vanadio son realmente vistosos, como el verde, el rojo, el negro y el amarillo. Verde y azul como el jade, tinta negra y espesa. Por ejemplo, las sales de vanadio divalentes suelen ser de color púrpura; las sales de vanadio trivalentes son verdes, las sales de vanadio tetravalentes son de color azul claro, los derivados alcalinos del vanadio tetravalente suelen ser marrones o negros y el pentóxido de vanadio es rojo. Estos coloridos compuestos de vanadio se convierten en pigmentos brillantes: se pueden agregar al vidrio para hacer vidrieras y también se pueden usar para hacer una variedad de tintas.
A temperaturas superiores a 933k (660 c), el vanadio se oxida a V2O5. La resistencia estructural del vanadio es bastante alta. Sin embargo, el vanadio es inflamable, los compuestos de vanadio son altamente tóxicos y el polvo que contiene vanadio puede causar cáncer de pulmón cuando se inhala.
Entre los óxidos, el vanadio es generalmente 5-valente, pero también hay óxidos 2, 3 y 4-valentes, pero se convierten fácilmente en óxidos 5-valentes. Los óxidos de vanadio divalentes y trivalentes son alcalinos, el óxido de vanadio tetravalente es anfótero y el óxido de vanadio pentavalente es ácido.
El vanadio suele presentarse en forma de compuestos químicos en la naturaleza. Aproximadamente 65 compuestos de vanadio se encuentran en la naturaleza y también se encuentran en grandes cantidades en la bauxita, el petróleo, el carbón y el esquisto bituminoso, especialmente en Venezuela y Canadá. El análisis espectral muestra que el vanadio también se encuentra en la luz solar y en la superficie de algunas estrellas.
El vanadio metálico puro se obtiene generalmente reduciendo el pentóxido de vanadio con potasio a alta presión. La mayor parte del vanadio es un subproducto del procesamiento de otros minerales.
Aproximadamente el 80% del vanadio y el hierro se utilizan como elementos de aleación en el acero. El acero que contiene vanadio es duro y resistente, pero generalmente contiene menos de 1 vanadio.
Sus minerales suelen estar mezclados con minerales de otros metales. Al igual que otras ferroaleaciones, el vanadio se utiliza principalmente en metalurgia como catalizador y agente reductor.
Sin embargo, debido a que el vanadio aumenta la resistencia al desgaste y la ductilidad del acero, se prefiere en aceros premium, aceros especiales, varillas, placas y perfiles.
Si el acero es el tigre, entonces el vanadio son las alas, y el acero que contiene vanadio es aún más poderoso. Siempre que se agregue un pequeño porcentaje de vanadio al acero, la elasticidad y resistencia del acero pueden aumentar considerablemente. Además, el acero tiene una excelente resistencia al desgaste y al estallido, y es resistente tanto a altas temperaturas como al frío extremo. No es de extrañar que el vanadio se encuentre en todas partes en los sectores de la automoción, el aeroespacial, el ferroviario, la tecnología electrónica, la industria de defensa y otros sectores. Además, los óxidos de vanadio se han convertido en uno de los mejores catalizadores de la industria química y se les conoce como "pan químico". Parece que el "hijo" de Vanadis está ganando favor en el mundo.
El gigante automovilístico estadounidense Ford dijo una vez: "Sin vanadio, no habría ningún coche para mí".
En 1905, Ford participó en una competición automovilística a gran escala y un incidente ACCIDENTE ocurrido en el campo. Dos coches chocaron y sufrieron graves daños. Ford examinó más de cerca los coches accidentados y recogió fragmentos de un vástago de válvula de uno de los coches franceses. Ford notó que el vástago de la válvula era más pequeño de lo normal y decidió llevarlo de regreso para su inspección.
Los resultados de los análisis muestran que este tipo de acero es especialmente resistente y muy duro. Lo inusual es la presencia de vanadio en su composición. Ford se inspiró para utilizar acero de vanadio en su industria automotriz. Después de superar muchas dificultades, Ford derrotó a sus viejos rivales franceses con ligereza, resistencia y bajo precio.
Las aleaciones que contienen vanadio son:
Acero inoxidable especial utilizado en dispositivos médicos
Acero inoxidable utilizado en herramientas
Se utiliza en conjunto con aleaciones de aluminio y titanio utilizadas en motores turborreactores de aviones de alta velocidad.
Los aceros que contienen vanadio se utilizan a menudo en piezas mecánicas clave, como ejes y engranajes.
El vanadio absorbe neutrones de fisión con un radio pequeño y por ello se utiliza en la industria nuclear.
El vanadio se utiliza para provocar la formación de carburos durante el proceso de fabricación del acero.
Cuando se recubre titanio sobre acero, se suele utilizar vanadio como capa intermedia.
La aleación de vanadio y galio se puede utilizar para fabricar electroimanes superconductores, cuya intensidad de campo magnético puede alcanzar los 175.000 Gauss.
El vanadio se utiliza como catalizador en la producción de anhídrido maleico y ácido sulfúrico.
El pentóxido de vanadio (V2O5) se utiliza para fabricar cerámicas especiales como catalizadores.
China es rica en recursos de vanadio. Los minerales de vanadio se distribuyen principalmente en Panzhihua, Sichuan y Chengde, Hebei, y existen principalmente en forma de carbón.
Ámbito de aplicación del vanadio
Proporción de campos de aplicación con respecto al total () Productos de finalidad principal
Aleación de hierro y vanadio reforzada con acero al carbono 25
HSLA Steel Building 25, oleoducto FeV
Acero de alta aleación 20, accesorios para tuberías de petróleo FeV
Acero para herramientas 15, acero para herramientas de alta velocidad, resistente al desgaste FeV (80 V)< /p >
Aleación de titanio para 10 piezas de motores a reacción, aleación a base de vanadio y aluminio para carrocerías de aviones.
Química 5. Producción de V2O5 y otros compuestos de vanadio a partir de ácido sulfúrico y anhídrido maleico.