Ванадий - серебристо-серый металл; кристаллическая решетка кубическая Т. пл. 1920°С, Т. кип. 3400°С; плотн. 6,11 г/см3. Ванадий парамагнитен. Температура перехода в сверхпроводящее состояние ниже 5,4 К. Ванадий пластичен, при нагревании на воздухе выше 300°С становится хрупким. Примеси кислорода, водорода и азота резко снижают пластические свойства ванадия и повышают его твердость и хрупкость.
Ванадий отличается высокой химической стойкостью в морской воде, водных растворах минеральных солей, довольно стоек к действию разбавленной соляной кислоты, не взаимодействует на холоду с разбавленной HNO3 и H2SO4. Реагирует с фтористоводородной кислототой, концентрированными HNO3 и H2SO4, с царской водкой. Не взаимодействует с растворами щелочей, но в расплавах щелочей на воздухе окисляется с образованием ванадатов. Кислород растворяется в ванадии, причем растворимость увеличивается с повышением температуры.
При 600-700°С происходит интенсивное окисление компактного металла до V2O5.
Выше 700°С с N2 ванадий образует нитрид VN (желтые кристаллы, Т.пл. 2360 °С), с углеродом и углеродсодержащими газами выше 800°С - карбид VC (черные кристаллы, Т. пл. ок. 2830 °С), с Сl2 - хлориды и оксохлориды, с F2 - фториды и оксофториды, с Н2 - твердые растворы (растворимость водорода в 100 г ванадия 122,6 см3). С металлами ванадий дает сплавы и интерметаллиды.
Металлический ванадий высокой чистоты получают: восстановлением хлоридов ванадия (образуются при хлорировании феррованадия) водородом; кальциетермическим восстановлением V2O3 (образуется при восстановлении V2O5 водородом); магнитермическим восстановлением VCl3; термической диссоциацией VI2 (при этом получают металл наиболее высокой чистоты); электролизом расплавов галогенидов ванадия. Чистота ванадия повышается (до 99,8-99,9%) после плавки в вакуумных электронно-лучевых печах или электрорафинирования.
Определение.
Для обнаружения V в растворе используют: реакцию с Н2О2 в 20%-ной H2SO4 (красное окрашивание) или в щелочной среде (желтое окрашивание); осаждение из слабокислого раствора сине-черного комплекса с таннином.
Применение.
Ванадий в основном (на 85%) используют как легирующую добавку для сталей, резко повышающую их прочность, сопротивление усталости и износоустойчивость. Ванадий в сталях быстрее, чем другие элементы, взаимодействует с растворенным углеродом, образуя твердые и жаростойкие карбиды, которые, равномерно распределяясь в железе, способствуют образованию мелкокристаллической структуры.
Ванадий используют также для легирования чугуна, как компонент сплавов для постоянных магнитов, жаропрочных, твердых и коррозионностойких сплавов, а также в качестве конструкционного материала для ядерных реакторов. Добавки ванадия в золото повышают его твердость.
Соединения ванадия токсичны. Они могут поражать органы дыхания, пищеварения, систему кровообращения и нервную систему, а также вызывать воспалительные и аллергические заболевания кожи.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:
В качестве микроэлемента ванадий входит в состав микроорганизмов, животных и растений. Некоторые организмы, например асцидии, лишайники, избирательно концентрируют ванадий.