- इतिहास
- खोज
- नाम का उभार
- एकांत
- गुण
- भौतिक उपस्थिति
- अणु भार
- गलनांक
- क्वथनांक
- घनत्व
- फ्यूजन की गर्मी
- वाष्पीकरण का ताप
- वाष्प दबाव
- वैद्युतीयऋणात्मकता
- आयनीकरण ऊर्जा
- मोह कठोरता
- सड़न
- समाधान के रंग
- जेट
- आइसोटोप
- संरचना और इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन
- ऑक्सीकरण संख्या
- अनुप्रयोग
- धातु
- टाइटेनियम स्टील मिश्र
- वैनेडियम रिडॉक्स बैटरी
- -Composites
- रंग
- उत्प्रेरक
- औषधीय
- जैविक भूमिका
- संदर्भ
वैनेडियम आवर्त सारणी, रासायनिक प्रतीक वी के प्रतिनिधित्व में तीसरे संक्रमण धातु अन्य धातुओं के रूप में के रूप में लोकप्रिय नहीं है, लेकिन जो स्टील्स और titaniums आप के रूप में उल्लेख सुना रहे हैं समझ में एक मिश्र धातु या उपकरण में मजबूत बनाने के लिए अतिरिक्त। शारीरिक रूप से यह कठोरता का पर्याय है, और रासायनिक रूप से, रंगों के साथ।
कुछ रसायनज्ञों ने इसे एक गिरगिट धातु के रूप में वर्णित करने का साहस किया, जो इसके यौगिकों में रंगों की एक विस्तृत श्रृंखला को अपनाने में सक्षम है; इलेक्ट्रॉनिक संपत्ति जो धातुओं मैंगनीज और क्रोमियम से मिलती जुलती है। अपनी मूल और शुद्ध स्थिति में, यह अन्य धातुओं के समान दिखता है: चांदी, लेकिन नीले रंग के साथ। एक बार जंग लगने के बाद, यह नीचे दिखाया गया है।
पीले ऑक्साइड की पतली इंद्रधनुषी परतों के साथ धातुई वैनेडियम के टुकड़े। स्रोत: जूरि
इस छवि में, ऑक्साइड की इंद्रधनुषी सतह को मुश्किल से अलग किया जाता है, जो धातु के क्रिस्टल के खत्म या सतह पर निर्भर करता है। यह ऑक्साइड परत इसे आगे ऑक्सीकरण से बचाता है और इसलिए, जंग से।
जंग के लिए इस तरह के प्रतिरोध, साथ ही थर्मल क्रैकिंग, मिश्र धातुओं को प्रदान किए जाते हैं जब वी परमाणुओं को उनके साथ जोड़ा जाता है। यह सब, अपने वजन को बहुत अधिक बढ़ाए बिना, क्योंकि वैनेडियम एक भारी धातु नहीं है, बल्कि एक प्रकाश है; इसके विपरीत जो कई सोच सकते हैं।
इसका नाम स्कैंडिनेविया के नॉर्स देवी वनडी से निकला है; हालाँकि, यह मेक्सिको में खोजा गया था, वानस्पतिक खनिज के भाग के रूप में, पीबी 5 3 सीएल, लाल रंग के क्रिस्टल के लिए। समस्या यह थी कि इसे इस खनिज और कई अन्य लोगों से प्राप्त करने के लिए, वैनेडियम को अपने ऑक्साइड, वी 2 ओ 5 (जो कैल्शियम के साथ कम हो जाता है) की तुलना में कम करने के लिए आसान यौगिक में बदलना पड़ा ।
वैनेडियम के अन्य स्रोत समुद्री जीवों में या कच्चे तेल में, पेट्रोपोर्फिन के भीतर "कैद" हैं।
समाधान में, रंग जो इसके यौगिक हो सकते हैं, उनके ऑक्सीकरण राज्य के आधार पर, पीले, नीले, गहरे हरे या बैंगनी होते हैं। वैनेडियम न केवल इन नंबरों या ऑक्सीकरण राज्यों (-1 से +5 तक) के लिए खड़ा है, बल्कि इसकी जैविक वातावरण के साथ अलग-अलग तरीकों से समन्वय करने की क्षमता के लिए है।
वैनेडियम की रसायन विज्ञान प्रचुर मात्रा में, रहस्यमय है, और अन्य धातुओं की तुलना में अभी भी बहुत प्रकाश है जिसे इसकी करीबी समझ के लिए इसे बहाया जाना चाहिए।
इतिहास
खोज
मेक्सिको में उस देश के होने का सम्मान है जहां इस तत्व की खोज की गई थी। 1801 में मिनरलोगिस्ट एंड्रस मैनुअल डेल रियो ने एक लाल रंग के खनिज का विश्लेषण किया, जिसे उन्होंने खुद को ब्राउन लेड (वैनडायनेट, पीबी 5 3 सीएल) कहा, धातु के ऑक्साइड निकाले, जिनकी विशेषताएं उस समय ज्ञात किसी भी तत्व के अनुरूप नहीं थीं ।
इस प्रकार, उसने पहले इस तत्व को 'पैंक्रोमो' नाम के साथ बपतिस्मा दिया, क्योंकि इसके यौगिकों के रंगों की समृद्ध विविधता; तब उन्होंने इसका नाम बदलकर ग्रीक शब्द एरिथ्रोनियम से 'एरिथ्रोनो' रख दिया, जिसका अर्थ होता है लाल।
चार साल बाद, फ्रांसीसी रसायनज्ञ हिप्पोलाइट विक्टर कोललेट डेसकोटिल्स डेल रिओ को यह दावा करके अपने दावों को वापस लेने में कामयाब रहे कि एरिथ्रोन एक नया तत्व नहीं था, बल्कि क्रोमियम की अशुद्धियां थीं। और मैक्सिकन मिट्टी में खोजे गए इस भूले हुए तत्व के बारे में कुछ जानने के लिए बीस साल से अधिक समय लगा।
नाम का उभार
1830 में स्विस रसायनज्ञ निल्स गेब्रियल सेफस्ट्रोम ने लोहे के खनिजों में एक और नया तत्व खोजा, जिसे उन्होंने वैनेडियम कहा; इस धातु के यौगिकों के शानदार रंगों के साथ इसकी सुंदरता की तुलना में, नोर्स देवी वानाडी से प्राप्त नाम।
उसी वर्ष, जर्मन भूविज्ञानी जॉर्ज विलियम फेदरस्टनहाग ने बताया कि वैनेडियम और एरिथ्रॉन वास्तव में एक ही तत्व थे; और यद्यपि वह नदी का नाम इसे 'रियोनियो' कहकर पुकारना चाहता था, लेकिन उसके प्रस्ताव को स्वीकार नहीं किया गया।
एकांत
वैनेडियम को अलग करने के लिए इसे अपने खनिजों से कम करना आवश्यक था, और स्कैंडियम और टाइटेनियम की तरह, यह कार्य ऑक्सीजन के लिए अपने कठिन संबंध के कारण आसान नहीं था। इसे पहले उन प्रजातियों में बदलना पड़ा जो अपेक्षाकृत आसानी से कम हो गईं; इस प्रक्रिया में, बेरजेलियस ने 1831 में वैनेडियम नाइट्राइड प्राप्त किया, जिसे उन्होंने देशी धातु के लिए गलत समझा।
1867 में अंग्रेजी केमिस्ट्री हेनरी एनफील्ड रोसको ने हाइड्रोजन गैस का उपयोग करके मेटालिक वैनेडियम को वैनेडियम (II) क्लोराइड, VCl 2 की कमी को प्राप्त किया । हालांकि, जिस धातु का उत्पादन किया गया वह अशुद्ध था।
अंत में, वैनेडियम के तकनीकी इतिहास की शुरुआत को चिह्नित करते हुए, धातु कैल्शियम के साथ वी 2 ओ 5 को कम करके एक उच्च शुद्धता का नमूना प्राप्त किया गया था । इसका पहला प्रमुख उपयोग फोर्ड मॉडल टी कार का चेसिस बनाना था।
गुण
भौतिक उपस्थिति
अपने शुद्ध रूप में, यह नीले रंग के ओवरटोन, नरम और नमनीय के साथ एक धूसर धातु है। हालांकि, जब ऑक्साइड (विशेष रूप से एक लाइटर के उत्पाद) की एक परत के साथ कवर किया जाता है, तो यह हड़ताली रंगों पर ले जाता है जैसे कि यह एक क्रिस्टल गिरगिट था।
अणु भार
50.9415 ग्राम / मोल
गलनांक
1910 ° से
क्वथनांक
3407 ° से
घनत्व
-6.0 ग्राम / एमएल, कमरे के तापमान पर
-5.5 ग्राम / एमएल, पिघलने बिंदु पर, अर्थात, यह शायद ही पिघलता है।
फ्यूजन की गर्मी
21.5 kJ / मोल
वाष्पीकरण का ताप
444 केजे / मोल
मोलर ताप क्षमता
24.89 जे / (मोल के)
वाष्प दबाव
2101 K पर 1 पा (उच्च तापमान पर भी व्यावहारिक रूप से नगण्य)।
वैद्युतीयऋणात्मकता
पॉलिंग स्केल पर 1.63।
आयनीकरण ऊर्जा
पहला: 650.9 kJ / mol (V + गैस)
दूसरा: 1414 kJ / mol (V 2+ गैसीय)
तीसरा: 2830 केजे / मोल (वी 3+ गैसीय)
मोह कठोरता
6.7
सड़न
गर्म होने पर यह वी 2 ओ 5 के जहरीले धुएं को छोड़ सकता है ।
समाधान के रंग
बाएं से दाएं, विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों में वैनेडियम के साथ समाधान: +5, +4, +3 और +2। स्रोत: विकिपीडिया के माध्यम से डब्ल्यू ओलेन।
वैनेडियम की मुख्य और उल्लेखनीय विशेषताओं में से एक इसके यौगिकों के रंग हैं। जब उनमें से कुछ अम्लीय मीडिया में भंग हो जाते हैं, तो समाधान (ज्यादातर जलीय) रंग प्रदर्शित करते हैं जो एक को दूसरे से एक संख्या या ऑक्सीकरण राज्य को भेद करने की अनुमति देते हैं।
उदाहरण के लिए, ऊपर की छवि विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों में वैनेडियम के साथ चार टेस्ट ट्यूब दिखाती है। बाईं ओर वाला, पीले रंग का, V 5+ से मेल खाता है, विशेष रूप से VO 2 + कटियन के रूप में । फिर, यह वी 4+, रंगीन नीले रंग के साथ cation VO 2+ द्वारा पीछा किया जाता है; cation V 3+, गहरा हरा; और वी 2+, बैंगनी या मौवे।
जब एक समाधान में वी 4+ और वी 5+ यौगिकों का मिश्रण होता है, तो एक चमकदार हरा रंग प्राप्त होता है (नीले रंग के साथ पीले रंग का उत्पाद)।
जेट
वैनेडियम पर वी 2 ओ 5 परत मजबूत एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने से बचाता है, जैसे सल्फ्यूरिक या हाइड्रोक्लोरिक, मजबूत कुर्सियां, और आगे ऑक्सीकरण के कारण जंग के अलावा।
जब 660 ° C से ऊपर गर्म किया जाता है, तो वैनेडियम पूरी तरह से ऑक्सीडाइज़ हो जाता है, इंद्रधनुषी शीन (इसकी सतह के कोणों के आधार पर) के साथ एक पीले ठोस जैसा दिखता है। इस पीले-नारंगी ऑक्साइड को भंग किया जा सकता है यदि नाइट्रिक एसिड जोड़ा जाता है, जो वैनेडियम को अपने चांदी के रंग में वापस कर देगा।
आइसोटोप
यूनिवर्स के लगभग सभी वैनेडियम परमाणु (उनमें से 99.75%) 51 वी समस्थानिक के बारे में हैं, जबकि बहुत छोटा भाग (0.25%) 50 वी समस्थानिक से मेल खाता है । इसलिए, यह आश्चर्यजनक नहीं है। वैनेडियम का परमाणु भार 50.9415 u (50 से 51 के करीब) है।
अन्य आइसोटोप रेडियोएक्टिव और सिंथेटिक हैं, जिनमें आधा जीवन (टी 1/2) 330 दिन (49 वी), 16 दिन (48 वी), कुछ घंटों या 10 सेकंड से है।
संरचना और इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन
वैनेडियम परमाणु, वी, एक शरीर केंद्रित घन (बीसीसी) क्रिस्टल संरचना में व्यवस्थित होते हैं, जो उनके धातु बंधन का उत्पाद है। इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार, संरचनाओं में से यह सबसे कम घना है, जिसके पांच वैलेंस इलेक्ट्रॉनों में "इलेक्ट्रॉनों के समुद्र" में भाग लेते हैं:
3 डी 3 4 2
इस प्रकार, 3 डी ऑर्बिटल के तीन इलेक्ट्रॉनों, और 4 डी ऑर्बिटल के दो, क्रिस्टल के सभी वी परमाणुओं के वैलेंस ऑर्बिटल्स के ओवरलैपिंग द्वारा गठित एक बैंड को पारगमन के लिए एकजुट करते हैं; स्पष्ट रूप से, बैंड सिद्धांत पर आधारित स्पष्टीकरण।
क्योंकि आवर्त सारणी में वी परमाणु धातु से उनके बाएं (स्कैंडियम और टाइटेनियम) से थोड़ा छोटा है, और उनकी इलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं को देखते हुए, उनका धातु बंधन अधिक मजबूत है; एक ऐसा तथ्य जो इसके उच्चतम गलनांक में परिलक्षित होता है और इसलिए, इसके अधिक संश्लिष्ट परमाणुओं के साथ।
कम्प्यूटेशनल अध्ययन के अनुसार, 60 GPa के भारी दबाव के तहत भी वैनेडियम की बीसीसी संरचना स्थिर है। एक बार जब यह दबाव पार हो जाता है, तो इसका क्रिस्टल rhombohedral चरण में संक्रमण से गुजरता है, जो 434 मीटर तक स्थिर रहता है; जब बीसीसी संरचना फिर से प्रकट होती है।
ऑक्सीकरण संख्या
अकेले वैनेडियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास दर्शाता है कि इसका परमाणु पांच इलेक्ट्रॉनों तक को खोने में सक्षम है। जब ऐसा होता है, तो रईस गैस आर्गन आइसोलेट्रोनिक बन जाता है, और वी 5+ केशन का अस्तित्व मान लिया जाता है ।
इसी तरह, इलेक्ट्रॉनों का नुकसान क्रमिक हो सकता है (यह निर्भर करता है कि यह किस प्रजाति के आधार पर है), सकारात्मक ऑक्सीकरण संख्या होती है जो +1 से +5 तक भिन्न होती है; इसलिए, इसके यौगिकों में संबंधित उद्धरण V +, V 2+ और इसी तरह का अस्तित्व ग्रहण किया जाता है ।
वैनेडियम इलेक्ट्रॉनों को भी प्राप्त कर सकता है, एक धातु आयनों में बदल सकता है। इसकी नकारात्मक ऑक्सीकरण संख्याएं हैं: -1 (वी -) और -3 (वी 3-)। V 3- का इलेक्ट्रॉन विन्यास है:
3 डी 6 4 2
हालांकि यह 3 डी ऑर्बिटल्स को पूरा करने के लिए चार इलेक्ट्रॉनों की कमी है, V 3- 7- V की तुलना में अधिक ऊर्जावान रूप से स्थिर है, जो सिद्धांत में बेहद इलेक्ट्रोसेप्टिक प्रजातियों (इसे अपने इलेक्ट्रॉनों को देने के लिए) की आवश्यकता होगी।
अनुप्रयोग
धातु
टाइटेनियम स्टील मिश्र
वैनेडियम यांत्रिक, थर्मल और थरथानेवाला प्रतिरोध प्रदान करता है, साथ ही साथ मिश्र धातुओं को कठोरता जो इसमें जोड़ा जाता है। उदाहरण के लिए, फेरोवनैडियम (लोहा और वैनेडियम मिश्र धातु), या वैनेडियम कार्बाइड के रूप में, इसे स्टील में या टाइटेनियम मिश्र धातुओं में अन्य धातुओं के साथ जोड़ा जाता है।
इस तरह, बहुत कठोर और हल्की सामग्री बनाई जाती है, उपकरण (ड्रिल और रिंच), गियर, ऑटोमोबाइल या विमान भागों, टर्बाइन, साइकिल, जेट इंजन, चाकू, दंत प्रत्यारोपण आदि के रूप में उपयोग किए जाने के लिए उपयोगी है।
इसके अलावा, गैलियम (V 3 Ga) के साथ इसके मिश्र सुपरकंडक्टिंग हैं और मैग्नेट के निर्माण के लिए उपयोग किए जाते हैं। और यह भी, उनकी कम प्रतिक्रिया को देखते हुए, वैनेडियम मिश्र धातुओं का उपयोग उन पाइपों के लिए किया जाता है जहां संक्षारक रासायनिक अभिकर्मक चलते हैं।
वैनेडियम रिडॉक्स बैटरी
वैनेडियम रेडॉक्स बैटरी का हिस्सा है, वीआरबी (अंग्रेजी में इसके संक्षिप्त विवरण के लिए: वैनेडियम रेडॉक्स बैटरी)। इनका उपयोग सौर और पवन ऊर्जा, साथ ही इलेक्ट्रिक वाहनों में बैटरी से बिजली उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए किया जा सकता है।
-Composites
रंग
V 2 O 5 का उपयोग ग्लास और सिरेमिक को एक सुनहरा रंग देने के लिए किया जाता है। दूसरी ओर, कुछ खनिजों में इसकी उपस्थिति उन्हें हरा-भरा बनाती है, जैसा कि पन्ना (और अन्य धातुओं के लिए धन्यवाद) के साथ होता है।
उत्प्रेरक
वी 2 ओ 5 भी एक उत्प्रेरक है जिसका उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड और मैलिक एनहाइड्राइड एसिड के संश्लेषण के लिए किया जाता है। अन्य धातु आक्साइड के साथ मिश्रित, यह अन्य कार्बनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है, जैसे कि प्रोपेन और प्रोपलीन के ऑक्सीकरण क्रमशः एक्रोलिन और ऐक्रेलिक एसिड के लिए।
औषधीय
वैनेडियम कॉम्प्लेक्स से युक्त दवाओं को मधुमेह और कैंसर के उपचार के लिए संभावित और संभावित उम्मीदवारों के रूप में माना गया है।
जैविक भूमिका
यह विडंबना है कि वैनेडियम, रंगीन और विषाक्त यौगिक होने के नाते, इसके आयन (VO +, VO 2 + और VO 4 3-, ज्यादातर) निशान में जीवित प्राणियों के लिए फायदेमंद और आवश्यक हैं; विशेष रूप से समुद्री निवासों के।
कारण इसके ऑक्सीकरण राज्यों पर केंद्रित होते हैं, इसके साथ जैविक वातावरण में कितने लिगेंड्स समन्वयित (या इंटरैक्ट) करते हैं, वैनडेट और फॉस्फेट आयनों (VO 4 3- 3- और पीओ 4 3- 3-), और अन्य कारकों के अध्ययन के बीच समानता पर। जैव रासायनिक रसायनों द्वारा।
वैनेडियम परमाणु तब एंजाइम या प्रोटीन से संबंधित उन परमाणुओं के साथ बातचीत कर सकते हैं, या तो चार (समन्वय टेट्राहेड्रोन), पांच (वर्ग पिरामिड या अन्य ज्यामितीय) या छह के साथ। यदि यह तब होता है जब शरीर के लिए एक अनुकूल प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है, तो यह कहा जाता है कि वैनेडियम औषधीय गतिविधि करता है।
उदाहरण के लिए, हेलोपरोक्सीडेस होते हैं: एंजाइम जो वैनेडियम को कॉफ़ेक्टर के रूप में उपयोग कर सकते हैं। इस धातु के साथ बातचीत करने में सक्षम वेनाबिन (ट्यूनिकेट्स की वेनाडोकाइट कोशिकाओं में), फॉस्फोरिल गैस, नाइट्रोजन, ट्रांसफ़रिन और सीरम एल्बमिन (स्तनधारियों) भी हैं।
एक कार्बनिक अणु या वैनेडियम समन्वय परिसर जिसे अमवाडिन कहा जाता है, कुछ कवक के शरीर में मौजूद होता है, जैसे कि अमनिता मुस्कारिया (निम्न छवि)।
अमनिता मुस्कारिया मशरूम। स्रोत: पिक्साबे
और अंत में, कुछ परिसरों में, हेमोग्लोबिन में लोहे के मामले में वैनेडियम एक हीम समूह में निहित हो सकता है।
संदर्भ
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