Оксид ванадия(V)
| Оксид ванадия(V) | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Общие | |||
| Систематическое наименование |
Оксид ванадия(V) | ||
| Хим. формула | O5V2 и V2O5 | ||
| Физические свойства | |||
| Состояние | твёрдое | ||
| Молярная масса | 181.88 г/моль | ||
| Плотность | 3,357 г/см³ | ||
| Термические свойства | |||
| Температура | |||
| • плавления | 670 °C | ||
| • кипения | 2030 °C | ||
| • разложения | 3182 ℉[1] | ||
| Мол. теплоёмк. | 127,7 Дж/(моль·К) | ||
| Давление пара | 0 Па[1] | ||
| Химические свойства | |||
| Растворимость | |||
| • в воде | 0,35 г/100 мл | ||
| Структура | |||
| Кристаллическая структура | ромбическая | ||
| Классификация | |||
| Рег. номер CAS | 1314-62-1 | ||
| PubChem | 14814 | ||
| Рег. номер EINECS | 215-239-8 | ||
| SMILES | |||
| InChI | |||
| RTECS | YW2450000 | ||
| ChEBI | 30045 | ||
| Номер ООН | 2862 | ||
| ChemSpider | 14130 | ||
| Безопасность | |||
| ЛД50 | 10 мг/кг | ||
| Токсичность | Чрезвычайно токсичен (СДЯВ), яд общетоксического действия, нейротоксичен, канцерогенен, мутагенен, ирритант . | ||
| Пиктограммы ECB |
    |
||
| NFPA 704 | |||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
 Медиафайлы на Викискладе | |||
oxide.png)
Оксид ванадия(V) (пентаоксид диванадия) — неорганическое соединение ванадия и кислорода, высший оксид ванадия.
Физические свойства
[править | править код]Порошкообразное ядовитое вещество бледно-оранжевого цвета. Также встречаются кристаллы жёлто-красного цвета. Плотность 3,34 г/см3. Температура кипения +1827 °C. Температура плавления +680 °C. Диамагнетик. Полупроводник n-типа. Хорошо растворяется в щелочах, кислотах. Растворимость в воде незначительна (0,07 г/л при 25°С[2] и 100 °С). Не растворим в этаноле.
Химические свойства
[править | править код]Незначительно растворяется в воде, с образованием бледно-жёлтого раствора, содержащего метаванадиевую кислоту HVO3, которая сообщает раствору кислую реакцию. Проявляет амфотерные свойства (с преобладанием кислотных). При сплавлении с щелочами образуются хорошо растворимые в воде ортованадаты:
Соединения ванадия(V) являются сильными окислителями. Так, например, концентрированная соляная кислота окисляется оксидом ванадия до свободного хлора:
Окислительная активность пентаоксида ванадия из нефти и нефтепродуктов
[править | править код]Оксид ванадия(V), образующийся в результате выжигания остатков нефтяного кокса на крекирующих катализаторах (регенерации катализаторов) реагирует с их цеолитной компонентой и необратимо[3] дезактивирует («отравляет») их, разрушая их активную кристаллическую структуру, причём этот процесс усиливается при высоких температурах и в присутствии ионов натрия.[4][5] Аналогичная проблема встаёт и до крекинга, при каталитическом гидрообессеривании нефти и тяжёлых нефтяных фракций[6].
Кроме того, пятиокись ванадия в дымовых газах от сгорания ванадийсодержащего горючего корродирует поверхности нагрева жаростойких деталей двигателей внутреннего сгорания и паровых котлов,[7] причём особенно подвержены ванадиевой коррозии лопатки газовых турбин[8]. При температурах выше 650 °C находящийся в полужидком состоянии V2O5 катализирует процесс окисления металла турбинных лопаток кислородом и в то же время растворяет продукты этого окисления, причём этот процесс усиливается серой[9] и натрием (плавящийся при 625 °C ванадилванадат натрия Na2O·V2O4·5V2O5 растворяет защитную плёнку оксидов железа на поверхности стали)[10].
Применение
[править | править код]Компонент специальных стёкол, глазурей и люминофоров красного свечения.[11] Он широко применяется в качестве положительного электрода (анода) в мощных литиевых батареях и аккумуляторах.
Оксид ванадия может быть использован, чтобы стимулировать центры окраски в корунде (минерал Al2O3), для создания имитации александрита, хотя александрит в природе является хризобериллом (BeAl2O4)[12].
Катализаторы из оксида ванадия(V) используют в производстве серной кислоты по методу фирмы «Монсанто» для окисления диоксида серы до триоксида,[13] для окисления углеводородов,[14] получения уксусной и муравьиной кислот, получения фталевого и малеинового ангидридов, анилиновых красителей.
Получение
[править | править код]Получают при сжигании металлического ванадия в кислороде под давлением. Также получают прокаливанием на воздухе или в кислороде других оксидов: VO, V2O3, VO2. Так же можно получить прокаливанием метаванадата аммония:
При гидролизе хлорида ванадия(V) и бромида ванадия(V). При взаимодействии с V2O5 образуются ванадаты — соли ванадиевой кислоты, H2[O(V2O5)2,5]
Токсичность
[править | править код]Оксид ванадия(V) ядовит. Смертельная доза (ЛД50) для крыс орально — 10 мг/кг. Смертельная доза для человека орально примерно — 1 г. Яд общетоксического действия, влияет на ЦНС, канцерогенен, мутагенен, ирритант. ПДК в воздухе рабочей зоны составляет 0,5 мг/м3, что в два раза меньше ПДК хлора. При вдыхании вызывает раздражение дыхательной системы, при долгом контакте вызывает патологические изменения в организме, может отражаться на здоровье будущих детей. Наносит большой и долгосрочный вред окружающей среде при попадании в водоемы.
Нахождение в природе
[править | править код]В природе встречается в виде минерала щербинаита, а также в составе ванадиевых руд.
Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0653.html
- ↑ MacChesney J. B., Guggenheim H. J. [https://www.elsevier.com/ Journal of Physics and Chemistry of Solids / Growth and electrical properties of vanadium dioxide single crystals containing selected impurity ions] (нем.) // Elsevier B.V. : журнал. — 1969. — Februar (Bd. 30, Nr. 30). — S. 225—234. — ISSN 0022-3697. Архивировано 11 декабря 2019 года.
- ↑ Катализатор можно повторно синтезировать из деактивированного материала (отравленного катализатора), то есть переработать
- ↑ Усовершенствованный сокатализатор улавливания тяжелых металлов для процесса флюид каталитического крекинга. Дата обращения: 13 октября 2016. Архивировано 14 октября 2016 года.
- ↑ Потехин В. М., Потехин В. В. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки. — СПб. : Химиздат, 2005. — С. 755. — 912 с. — ISBN 978-5-93808-093-2.
- ↑ Берг Г.А., Хабибуллин С.Г. Каталитическое гидрооблагораживание нефтяных остатков. — Л. : Химия, 1986. — С. 151–152. — 192 с.
- ↑ Магомедов Р. Н., Попова А. З., Марютина Т. А., Кадиев Х. М., Хаджиев С. Н. Состояние и перспективы деметаллизации тяжелого нефтяного сырья (обзор) : [арх. 14 октября 2016] // Нефтехимия. — 2015. — Т. 55, № 4. — ISSN 0028-2421.
- ↑ Э. Г. Теляшев, О. П. Журкин, Н. М. Ямаев, Р. Р. Везиров, У. Б. Имашев. Определение ванадия в нефтях и нефтепродуктах. — М. : ЦНИИТЭнефтехим, 1990. — С. 2. — 21 с. — 500 экз.
- ↑ Газотурбинное топливо // Топлива, смазочные материалы, технические жидкости : ассортимент и применение / Под ред. В. М. Школьникова. — М. : Химия, 1989. — ISBN 5-7254-0280-1.
- ↑ Спиркин В. Г. Химмотология топлив / Под ред. И. Г. Фукса. — М. : Нефть и газ, 2002. — С. 176. — 182 с.
- ↑ Пат. № 2013150387 Российская федерация, МПК C 09 K 11/78, C 09 K 11/82. Способ синтеза люминофора на основе ортованадата иттрия[Текст] / Томина Е. В.; заявитель и патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «ВГУ») — № 2013150387/05; заявл. 12.11.2013; опубл. 20.05.2015, Бюл. № 14 — 1 с.
- ↑ White, Willam B.; Roy, Rustum; McKay, Chrichton (1962). «The Alexandrite Effect: And Optical Study». American Mineralogist 52: 867—871.
- ↑ Белов П.С., Голубева И.А., Низова С.А. Экология производства химических продуктов из нефти и газа. — М. : Химия, 1991. — С. 62. — 256 с.
- ↑ Пат. № 2456072 Российская федерация, МПК B 01 J 23/00, B 01 J 37/04, B 01 J 37/08, B 01 J 23/44, C 07 °C 51/16, C 07 °C 51/21, C 07 °C 253/24. Катализатор для окисления углеводородов при газофазном контакте, способ получения этого катализатора и способ газофазного окисления углеводородов с использованием этого катализатора [Текст] / Ким Джин-До.; заявитель и патентообладатель ЭлДжи Кем, Лтд., ЭсЭнЮ Ар энд ДиБиФаундейшн — № 2010150511/04; заявл.09.06.2009; опубл.20.07.2012, Бюл. № 20 — 13 с.
Литература
[править | править код]- Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред.: Кнунянц И. Л.. — М. : Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4 : Пол-Три. — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.
