ВАНАДИЙ (Vanadium), V, химический элемент V группы периодич. системы Менделеева; ат. н. 23, ат. м. 50,942; металл серо-стального цвета. Природный В. состоит из двух изотопов: ⁵¹V (99,75% ) и ⁵⁰V (0,25% ); последний слабо радиоактивен (период полураспада T_1/2 = 10¹⁴ лет). В. был открыт в 1801 мекс. минералогом А. М. дель Рио в мекс. бурой свинцовой руде и назван по красивому красному цвету нагретых солей эритронием (от греч. erythros - красный). В 1830 швед, химик Н. Г. Сефстрём обнаружил новый элемент в железной руде из Таберга (Швеция) и назвал его В. в честь др.-сканд. богини красоты Ванадис. Англ, химик Г. Роско в 1869 получил порошкообразный металлич. В. восстановлением VCl₂ водородом. В пром. масштабе В. добывается с нач. 20 в.

Содержание В. в земной коре составляет 1,5_*10^-2% по массе, это довольно распространённый, но рассеянный в породах и минералах элемент. Из большого числа минералов В. пром. значение имеют патронит, роскоэлит, деклуазит, карнотит, ванадинит и нек-рые др. (см. Ванадиевые руды). Важным источником В. служат титаномагнетитовые и осадочные (фосфористые) железные руды, а также окисленные медно-свинцово-цинковые руды. В. извлекают как побочный продукт при переработке уранового сырья, фосфоритов, бокситов и различных органич. отложений (асфальтиты, горючие сланцы). См. также Ванадаты природные.

Физические и химические свойства. В. имеет объём-ноцентрированную кубич. решётку с периодом а=3,0282А. В чистом состоянии В. ковок, легко поддаётся обработке давлением. Плотность 6,11 г/см³; Гш, 1900±25⁰С, t_кип 3400⁰С; удельная теплоёмкость (при 20-100⁰С) 0,120 кал/г_*град; термич. коэфф. линейного расширения (при 20-1000⁰С) 10,6 _*10^-6 град ^-1; удельное электрич. сопротивление при 20⁰С 24,8 _*10^-8ом_* м (24,8 _*10^-6 ом _*см); ниже 4,5 К В. переходит в состояние сверхпроводимости. Механические свойства В. высокой чистоты после отжига: модуль упругости 135,25 и/м² (13520 кгс/мм²), предел прочности 120 мн/м² (12 кгс/мм²), относительное удлинение 17%, тв. по Бринеллю 700 мн/м² (70 кгс/мм²). Примеси газов резко снижают пластичность В., повышают его твёрдость и хрупкость.

При обычной темп-ре В. не подвержен действию воздуха, морской воды и растворов щелочей; устойчив к неокисляющим кислотам, за исключением плавиковой. По коррозионной стойкости в соляной и серной к-тах В. значительно превосходит титан и нержавеющую сталь. При нагревании на воздухе выше 300⁰С В. поглощает кислород и становится хрупким. При 600-700⁰С В. интенсивно окисляется с образованием пятиокиси V₂O₅, а также и низших окислов. При нагревании В. выше 700⁰С в токе азота образуется нитрид VN (t_кип 2050⁰С), устойчивый в воде и кислотах. С углеродом В. взаимодействует при высокой темп-ре, давая тугоплавкий карбид VC (t_пл 2800⁰С), обладающий высокой твёрдостью.

В. даёт соединения, отвечающие валентностям 2, 3, 4 и 5; соответственно этому известны окислы: VO и V₂O₃ (имеющие основной характер), VO₂ (ам-фотерный) и V₂O₅ (кислотный). Соединения 2- и 3-валентного В. неустойчивы и являются сильными восстановителями. Практич. значение имеют соединения высших валентностей. Склонность В. к образованию соединений различной валентности используется в аналитич. химии, а также обусловливает каталитич. свойства V₂О₅. Пятиокись В. растворяется в щелочах с образованием ванадатов.

Получение и применение. Для извлечения В. применяют: непосредственное выщелачивание руды или рудного концентрата растворами кислот и щелочей; обжиг исходного сырья (часто с добавками NaCl) с последующим выщелачиванием продукта обжига водой или разбавленными кислотами. Из растворов методом гидролиза (при рН = 1-3) выделяют гидратированную пятиокись В. При плавке ванадийсодержащих железных руд в домне В. переходит в чугун, при переработке к-рого в сталь получают шлаки, содержащие 10-16% V₂O₅. Ванадиевые шлаки подвергают обжигу с поваренной солью. Обожжённый материал выщелачивают водой, а затем разбавленной серной к-той. Из растворов выделяют V₂O₅. Последняя служит для выплавки феррованадия (сплавы железа с 35-70% В.) и получения металлич. В. и его соединений. Ковкий металлич. В. получают, кальциетермич. восстановлением чистой V₂O₅ или V₂O₃; восстановлением V₂O₅ алюминием; вакуумным углетермич. восстановлением V₂O₃; магниетермич. восстановлением VCl₃; термич. диссоциацией иодида В. Плавят В. в вакуумных дуговых печах с расходуемым электродом и в электроннолучевых печах.

Чёрная металлургия - осн. потребитель В. (до 95% всего производимого металла). В. входит в состав быстрорежущей стали, её заменителей, малолегированных инструментальных и нек-рых конструкционных сталей. При введении 0,15-0,25% В. резко повышаются прочность, вязкость, сопротивление усталости и износоустойчивость стали. В., введённый в сталь, является одновременно раскисляющим и карбидообразую-щим элементом. Карбиды В., распределяясь в виде дисперсных включений, препятствуют росту зерна при нагреве стали. В. в сталь вводят в форме лигатурного сплава - феррованадия. Применяют В. и для легирования чугуна. Новым потребителем В. выступает быстро развивающаяся пром-сть титановых сплавов; нек-рые титановые сплавы содержат до 13% В. В авиац., ракетной и др. областях техники нашли применение сплавы на основе ниобия, хрома и тантала, содержащие присадки В. Разрабатываются различные по составу жаропрочные и корро-зионностойкие сплавы на основе В. с добавлением Ti, Nb, W, Zr и А1, применение к-рых ожидается в авиац., ракетной и атомной технике. Интересны сверхпро-водящие сплавы и соединения В. с Ga, Si и Ti.

Чистый металлич. В. используют в атомной энергетике (оболочки для тепловыделяющих элементов, трубы) и в произ-ве электронных приборов. Соединения В. применяют в химич. пром-сти как катализаторы, в с. х-ве и медицине, в текст., лакокрасочной, резиновой, керамич., стекольной, фото-и кинопромышленности. Соединения В. ядовиты. Отравление возможно при вдыхании пыли, содержащей соединения В. Они вызывают раздражение дыхательных путей, лёгочные кровотечения, головокружения, нарушения деятельности сердца, почек и т. п.

В. в организме. В.- постоянная составная часть растит, и животных организмов. Источником В. служат извер-женные породы и сланцы (содержат ок. 0,013 % В.), а также песчаники и известняки (ок. 0,002% В.). В почвах В. ок. 0,01 % (в основном в гумусе); в пресных и морских водах 1 _*10^-7-2 _*10^-7%. В наземных и водных растениях содержание В. значит, выше (0,16-0,2%), чем в наземных и морских животных (1,5 _*10^-5- 2 _*10^-4%). Концентраторами В. являются: мшанка Plumatella, моллюск Pleurobran-chus plumula, голотурия Stichopus mobii, нек-рые асцидии, из плесеней - чёрный аспергилл, из грибов - поганка (Amanita muscaria). Биол. роль В. изучена на асцидиях, в кровяных клетках к-рых В. находится в 3- и 4-валентном состоянии, т. е. существует динамич. равновесие V^III и V^IV. Физиол. роль В. у асцидии связана не с дыхательным переносом кислорода и углекислого газа, а с окислит.-восстановит, процессами - переносом электронов при помощи т. н. ванадиевой системы, вероятно имеющей физиол. значение и у др. организмов.

Лит.: Меерсон Г. А., 3еликман А. Н., Металлургия редких металлов, М., 1955; Поляков А. Ю., Основы металлургии ванадия, М., 1959; Ростокер У., Металлургия ванадия, пер. с англ., М., 1959; Киффер Р., Браун X., Ванадий, ниобий, тантал, пер. с нем., М., 1968; Справочник по редким металлам, [пер. с англ.], М., 1965, с. 98 -121; Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, М., 1967, с. 47- 55, 130 - 32; Ковальский В. В., Резаева Л. Т., Биологическая роль ванадия у асцидии, "Успехи современной биологии", 1965, т. 60, в. 1(4); Воwеn Н. J. М., Trace elements in biochemistry, L.- N. Y., 1966. JO. H_f. Романъков, В. В. Ковальский

По материалам БСЭ