Элементы группы V. Получение. Физико-химические свойства простых веществ

Нахождение в природе[править | править код]

Основная статья: Ванадиевые руды
Ванадий является 20-м по распространённости элементом в земной коре^[6]. Он относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается. Содержание ванадия в земной коре 1,6⋅10⁻²% по массе, в воде океанов 3⋅10⁻⁷%. Наиболее высокие средние содержания ванадия в магматических породах отмечаются в габбро и базальтах (230—290 г/т). В осадочных породах значительное накопление ванадия происходит в биолитах (асфальтитах, углях, битуминозных фосфатах), битуминозных сланцах, бокситах, а также в оолитовых и кремнистых железных рудах. Близость ионных радиусов ванадия и широко распространённых в магматических породах железа и титана приводит к тому, что ванадий в гипогенных процессах целиком находится в рассеянном состоянии и не образует собственных минералов. Его носителями являются многочисленные минералы титана (титаномагнетит, сфен, рутил, ильменит), слюды, пироксены и гранаты, обладающие повышенной изоморфной ёмкостью по отношению к ванадию. Важнейшие минералы: патронит VS₄, ванадинит Pb₅(VO₄)₃Cl и некоторые другие. Основной источник получения ванадия — железные руды, содержащие ванадий как примесь.
Ванадил-ион^[en] (VO²⁺) в изобилии находится в морской воде, имея среднюю концентрацию 30 нМа^[7]. Некоторые источники минеральной воды также содержат ион в высоких концентрациях. Например, источники около горы Фудзи содержат до 54 мкг ванадия на литр^[7].

Месторождения[править | править код]

В течение первого десятилетия XX века большая часть ванадиевой руды добывалась американской компанией Vanadium из Минас-Рагра в Перу. Позднее увеличение спроса на уран привело к увеличению добычи руды этого металла. Одной из основных урановых руд был карнотит, который также содержит ванадий. Таким образом, ванадий стал доступным как побочный продукт производства урана. Со временем добыча урана стала обеспечивать большую долю спроса на ванадий^[8][9].
Известны месторождения в Перу, США, ЮАР, Финляндии, Австралии, Армении, Турции, Англии, России^[10]. Одним из крупнейших месторождений ванадия называют Чинейское месторождение в Забайкальском крае^[11].

Ванадий — пластичный металл серебристо-серого цвета, по внешнему виду похож на сталь. Образует кристаллы кубической сингонии (объёмно-центрированная решётка), пространственная группа Im3m, параметры ячейки a = 0,3024 нм, Z = 2. Температура плавления 1920 °C, температура кипения 3400 °C, плотность 6,11 г/см³. При нагревании на воздухе выше 300 °C ванадий становится хрупким.

Примеси кислорода, водорода и азота резко снижают пластичность ванадия и повышают его твёрдость и хрупкость^[2].

Изотопы[править | править код]

Основная статья: Изотопы ванадия
Природный ванадий состоит из двух изотопов: слаборадиоактивного ⁵⁰V (изотопная распространённость 0,250 %) и стабильного ⁵¹V (99,750 %). Период полураспада ванадия-50 равен 1,5⋅10¹⁷ лет, то есть для всех практических целей его можно считать стабильным; этот изотоп в 83 % случаев посредством электронного захвата превращается в ⁵⁰Ti, а в 17 % случаев испытывает бета-минус-распад, превращаясь в ⁵⁰Cr.
Известны 24 искусственных радиоактивных изотопа ванадия с массовым числом от 40 до 65 (а также 5 метастабильных состояний). Из них наиболее стабильны ⁴⁹V (T_1/2=337 дней) и ⁴⁸V (T_1/2=15,974 дня).

5. Дубний

Ду́бний (Db), до 1997 года в СССР и России известен как нильсбо́рий (Ns) — 105-й элемент таблицы Менделеева.

Элемент 105 впервые получен на ускорителе в Дубне в 1970 году группой Г. Н. Флёрова путём бомбардировки ядер ²⁴³Am ионами ²²Ne^[1] и независимо в Беркли (США) в реакции ²⁴⁹Cf+¹⁵N→²⁶⁰Db+4n^[2]. Рабочая группа ИЮПАК в 1993 году сделала вывод, что честь открытия элемента 105 должна быть разделена между группами из Дубны и Беркли^[3].

Советские исследователи предложили назвать новый элемент нильсборием (Ns), в честь Нильса Бора^[4], американцы — ганием (Ha), в честь Отто Гана, одного из авторов открытия спонтанного деления урана^[2]. Комиссия ИЮПАК в 1994 году предложила название жолиотий (Jl), в честь Жолио-Кюри^[5]; до этого элемент официально назывался греческими цифрами — уннилпентиумом (Unp), то есть просто 105-м. Символы Ns, На, Jl можно было видеть в таблицах элементов, изданных в разные годы. Согласно окончательному решению ИЮПАК в 1997 году этот элемент получил название дубний — в честь российского центра по исследованиям в области ядерной физики, наукограда Дубны^[6].