23 V 50.942

Ванадий

Переходный металл Vanadium твёрдое

[Ar] 3d³ 4s² · 2 · 8 · 11 · 2

← Ti Титан Cr Хром →

Твёрдый серо-стальной металл, знаменитый радугой окрасок своих растворов: степени окисления от +2 до +5 дают фиолетовый, зелёный, синий и жёлтый. Почти весь добываемый ванадий уходит в сталь.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 23
Атомная масса: 50.942 а.е.м.
Электронная конфигурация: [Ar] 3d³ 4s²
Электроны по оболочкам: 2 · 8 · 11 · 2
Блок: d-блок
Группа: Подгруппа ванадия
Период: 4
Электроотрицательность (Полинг): 1.63
Электроотрицательность (Аллен): 1.53
Атомный радиус: 171 pm
Ковалентный радиус: 153 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 179 pm
1-я энергия ионизации: 650.9 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 1 414 kJ/mol
3-я энергия ионизации: 2 830 kJ/mol
4-я энергия ионизации: 4 507 kJ/mol
5-я энергия ионизации: 6 298.7 kJ/mol
Сродство к электрону: 50.6 kJ/mol
Характерные степени окисления: +5
Степени окисления: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5

Физические свойства

Состояние при 25 °C: твёрдое
Плотность: 6.11 g/cm³
Температура плавления: 2 183 K · 1 909.9 °C
Температура кипения: 3 680 K · 3 406.9 °C
Скорость звука: 4 560 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 21.5 kJ/mol
Теплота испарения: 444 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 0.489 J/(g·K)
Теплопроводность: 30.7 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: 128 GPa
Модуль сдвига: 47 GPa
Модуль объёмного сжатия: 160 GPa
Коэффициент Пуассона: 0.37
Твёрдость по Моосу: 6.7
Твёрдость по Бринеллю: 628 MPa

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: 197 nΩ·m
Магнитный тип: парамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: 5.4 K

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: объёмноцентрированная кубическая (ОЦК)
Параметры решётки: a = 303 pm

Распространённость

В земной коре: 120 mg/kg
В океане: 0.0025 mg/L
Во Вселенной: 1 000 mg/kg
В теле человека: 0.00026 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
⁵⁰V	0.25 %	2.694·10⁸ млрд лет	ЭЗ
⁵¹V	99.75 %	стабилен	—

Ванадий-50 формально радиоактивен, но его период полураспада превышает 10¹⁷ лет — он практически стабилен.

Открытие

Год открытия: 1801
Кто открыл: Андрес Мануэль дель Рио
Где: Мексика
Происхождение названия: в честь Ванадис — скандинавской богини красоты, по ярким цветам соединений

История

Андрес дель Рио нашёл элемент в мексиканской свинцовой руде в 1801 году, но, усомнившись, отказался от заявки. Через тридцать лет Нильс Сефстрём переоткрыл его в Швеции и назвал в честь Ванадис — скандинавской богини красоты.

Где встречается

120 мг/кг коры, рассеян в титаномагнетитах, фосфоритах и тяжёлых нефтях. Собственных богатых месторождений почти нет.

Как получают

В основном как побочный продукт: из шлаков ванадийсодержащих железных руд и из зол сжигания тяжёлых нефтяных остатков.

Роль в живой природе

Некоторым водорослям и асцидиям ванадий необходим; асцидии концентрируют его в крови в миллион раз сильнее морской воды, и зачем — до сих пор не выяснено. Для человека роль не доказана.

Безопасность

Пентоксид ванадия токсичен при вдыхании и раздражает дыхательные пути; хроническое воздействие вызывает бронхит.

Применение

Легирование стали: 0,15 % ванадия заметно повышает прочность и износостойкость инструмента и арматуры
Пентоксид ванадия — катализатор контактного производства серной кислоты
Ванадиевые проточные аккумуляторы для сетевого накопления энергии
Титан-ванадиевые сплавы в авиации

Любопытные факты

Растворы ванадия в разных степенях окисления дают четыре разных цвета — классический демонстрационный опыт.
Название взято у богини красоты именно из-за этой цветовой гаммы.
Инструментальная сталь с ванадием держит режущую кромку в разы дольше углеродистой.
Ванадиевая проточная батарея использует один и тот же элемент в обоих электролитах, поэтому не деградирует от перекрёстного загрязнения.