Оксид ванадия V

Оксид ванадия (пентаоксид диванадия) — неорганическое соединение.

Содержание

• 1 Физические свойства
• 2 Химические свойства
  • 2.1 Окислительная активность пентаоксида ванадия из нефти и нефтепродуктов
• 3 Применение
• 4 Получение
• 5 Токсичность
• 6 Нахождение в природе

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 этаноле, щелочах, кислотах. Растворимость в воде незначительна (0,07 г/л при 25°С).

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:

 V₂O₅ + 6 KOH → 2 K₃VO₄ + 3 H₂O

 V₂O₅ + 6 NaOH → 2 Na₃VO₄ + 3 H₂O

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

 V₂O₅ + 6 HCl → 2 VOCl₂ + Cl₂ + 3 H₂O

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:

 4 NH₄VO₃ + 3 O₂  →^to   2 V₂O₅ + 2 N₂ ↑ + 8 H₂O

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. 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.