Оксид ванадия(V)

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Оксид ванадия(V), также пятиокись ванадия, пентаоксид диванадия — неорганическое соединение ванадия и кислорода, высший Шаблон:D-.

Физические свойства

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 и 100 °С). Не растворим в этаноле.

Химические свойства

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:

${𝖵}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖪𝖮𝖧\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}{𝖪}_{\mathrm{𝟥}}𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

${𝖵}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟥}}𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Соединения ванадия(V) являются сильными окислителями. Так, например, концентрированная соляная кислота окисляется оксидом ванадия до свободного хлора:

${𝖵}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖵𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Окислительная активность пентаоксида ванадия из нефти и нефтепродуктов

Оксид ванадия(V), образующийся в результате выжигания остатков нефтяного кокса на крекирующих катализаторах (регенерации катализаторов) реагирует с их цеолитной компонентой и необратимо дезактивирует («отравляет») их, разрушая их активную кристаллическую структуру, причём этот процесс усиливается при высоких температурах и в присутствии ионов натрия. Аналогичная проблема встаёт и до крекинга, при каталитическом гидрообессеривании нефти и тяжёлых нефтяных фракций.

Кроме того, пятиокись ванадия в дымовых газах от сгорания ванадийсодержащего горючего корродирует поверхности нагрева жаростойких деталей двигателей внутреннего сгорания и паровых котлов, причём особенно подвержены ванадиевой коррозии лопатки газовых турбин. 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 и натрием (плавящийся при 625 °C ванадилванадат натрия Na₂O·V₂O₄·5V₂O₅ растворяет защитную плёнку оксидов железа на поверхности стали).

Применение

Компонент специальных стёкол, глазурей и люминофоров красного свечения. 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).

Катализаторы из оксида ванадия(V) используют в производстве серной кислоты по методу фирмы «Монсанто» для окисления диоксида серы до триоксида, для окисления углеводородов, получения уксусной и муравьиной кислот, получения фталевого и малеинового ангидридов, анилиновых красителей.

Получение

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:

$\mathrm{𝟦}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖵{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{{}^{o}t}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖵}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟪}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

При гидролизе хлорида ванадия(V) и бромида ванадия(V). При взаимодействии с V₂O₅ образуются ванадаты — соли ванадиевой кислоты, H₂[O(V₂O₅)_2,5]

Токсичность

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

В природе встречается в виде минерала щербинаита, а также в составе ванадиевых руд.

Литература

• Шаблон:Публикация