Оксид ванадия(V) ( пентаоксид диванадия ) — неорганическое соединение ванадия и кислорода , высший оксид ванадия .

Физические свойства

Порошкообразное ядовитое вещество бледно-оранжевого цвета. Также встречаются кристаллы жёлто-красного цвета. Плотность 3,34 г/см ³ . 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 HVO ₃ , которая сообщает раствору кислую реакцию. Проявляет амфотерные свойства (с преобладанием кислотных). При сплавлении с щелочами образуются хорошо растворимые в воде ортованадаты:

${\displaystyle {\mathsf {V_{2}O_{5}+6KOH\rightarrow 2K_{3}VO_{4}+3H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {V_{2}O_{5}+6NaOH\rightarrow 2Na_{3}VO_{4}+3H_{2}O}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {V_{2}O_{5}+6HCl\rightarrow 2VOCl_{2}+Cl_{2}+3H_{2}O}}}$

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 V ₂ O ₅ 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 Na ₂ O·V ₂ O ₄ ·5V ₂ O ₅ 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 Al ₂ O ₃ ), для создания имитации александрита , хотя александрит в природе является хризобериллом (BeAl ₂ O ₄ ) .

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 , V ₂ O ₃ , VO ₂ . Так же можно получить прокаливанием метаванадата аммония:

${\displaystyle {\mathsf {4NH_{4}VO_{3}+3O_{2}\ \xrightarrow {^{o}t} \ 2V_{2}O_{5}+2N_{2}\!\uparrow +\ 8H_{2}O}}}$

При гидролизе хлорида ванадия(V) и бромида ванадия(V). При взаимодействии с V ₂ O ₅ образуются ванадаты — соли ванадиевой кислоты, H ₂ [O(V ₂ O ₅ ) _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/м ³ , 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 .

Примечания

Литература

• Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред.: Кнунянц И. Л.. — М. : Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4 : Пол-Три. — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4 .