Оксид ванадия(V)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Оксид ванадия(V)
Vanadium(V)oxide.png
Общие
Систематическое
наименование
Оксид ванадия(V)
Хим. формула V2O5
Рац. формула V2O5
Физические свойства
Состояние твёрдое
Молярная масса 181.88 г/моль
Плотность 3,357 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 670 °C
Т. кип. 2030 °C
Мол. теплоёмк. 127,7 Дж/(моль·К)
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
ChemSpider 14130
Безопасность
ЛД50 10 мг/кг
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Оксид ванадия (пентаоксид диванадия) — неорганическое соединение.

Физические свойства[править | править вики-текст]

Порошкообразное вещество бледно-оранжевого цвета. Также встречаются кристаллы желто-красного цвета. Плотность 3,34 г/см3. Температура кипения +1827 °C. Температура плавления +680 °C. Диамагнетик. Полупроводник n-типа. Хорошо растворяется в этаноле, щелочах, кислотах. Растворимость в воде незначительна (0,07 г/л при 25°С).[1]

Химические свойства[править | править вики-текст]

Незначительно растворяется в воде, с образованием бледно-желтого 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 вики-текст]

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.[2][3] Аналогичная проблема встаёт и до крекинга, при каталитическом гидрообессеривании нефти и тяжёлых нефтяных фракций.[4]

Кроме того, пятиокись ванадия в дымовых газах от сгорания ванадийсодержащего горючего корродирует поверхности нагрева жаростойких деталей двигателей внутреннего сгорания и паровых котлов,[5] причём особенно подвержены ванадиевой коррозии лопатки газовых турбин.[6] 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[7] и натрием (плавящийся при 625°C ванадилванадат натрия Na2O·V2O4·5V2O5 растворяет защитную плёнку оксидов железа на поверхности стали).[8]

Применение[править | править вики-текст]

Компонент специальных стёкол, глазурей и люминофоров красного свечения.[9] 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).[10]

Катализаторы из оксида ванадия (V) используют в производстве серной кислоты по методу фирмы «Монсанто» для окисления диоксида серы до триоксида,[11] для окисления углеводородов,[12] получения уксусной и муравьиной кислот, получения фталевого и малеинового ангидридов, анилиновых красителей.

Получение[править | править вики-текст]

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 вики-текст]

Ванадия оксид(V) вреден при вдыхании, попадании внутрь организма. 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 вики-текст]

В природе встречается в виде минерала щербинаита.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 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.
  2. Усовершенствованный сокатализатор улавливания тяжелых металлов для процесса флюид каталитического крекинга
  3. 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.
  4. Берг Г.А., Хабибуллин С.Г. Каталитическое гидрооблагораживание нефтяных остатков. — Л. : Химия, 1986. — С. 151–152. — 192 с.
  5. Магомедов Р. Н., Попова А. З., Марютина Т. А., Кадиев Х. М., Хаджиев С. Н. Состояние и перспективы деметаллизации тяжелого нефтяного сырья (обзор) // Нефтехимия. — 2015. — Т. 55, № 4. — ISSN 0028-2421.
  6. 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.
  7. Газотурбинное топливо // Топлива, смазочные материалы, технические жидкости : ассортимент и применение / Под ред. В. М. Школьникова. — М. : Химия, 1989. — ISBN 5-7254-0280-1.
  8. Спиркин В. Г. Химмотология топлив / Под ред. И. Г. Фукса. — М. : Нефть и газ, 2002. — С. 176. — 182 с.
  9. 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.
  10. White, Willam B.; Roy, Rustum; McKay, Chrichton (1962). «The Alexandrite Effect: And Optical Study». American Mineralogist 52: 867—871.
  11. Белов П.С., Голубева И.А., Низова С.А. Экология производства химических продуктов из нефти и газа. — М. : Химия, 1991. — С. 62. — 256 с.
  12. 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.

Ссылки[править | править вики-текст]

Советский энциклопедический словарь