3.5.5.Применение

Металлы широко используются для создания сплавов и сталей, из которых изготовляют детали газовых турбин, ядерных реакторов, в ракетной технике, химическом машиностроении и т.д.

Благодаря высокой температуре плавления, малому удельному весу по сравнению с железом, хорошей коррозионной стойкости металлический ванадий и его сплавы используются в качестве конструкционных материалов. Наличие ванадия в сталях способствует облагораживанию структуры металла, удалению азота из металла, улучшению механических свойств, т. е. увеличению пластичности, устойчивости к истиранию и удару, коррозионной стойкости и твердости. Ванадиевые стали применяются в производстве локомотивов, авиационных и тракторных моторов и для других целей.

Соединения ванадия находят применение в химической промышленности в качестве катализаторов, например в производстве серной кислоты контактным методом; некоторые соединения ванадия (например, V₂O₅) непосредственно служат красителями для стекла и керамики.

Металлический ниобий благодаря большой способности к эмиссии электронов, а также способности адсорбировать при нагревании различные газы, применяется в вакуумной технике, радиотехнике, радиолокационной и рентгеновской аппаратуре. Благодаря своим свойствам металлический ниобий может заменять платину; он служит для изготовления тиглей, капсул, дистиляционных приборов в химических лабораториях.

Сплавы ниобия и тантала, будучи термостойкими сплавами с превосходными техническими характеристиками, незаменимы в областях техники высоких скоростей; это материал для сверхзвуковых самолетов, ракет, межпланетных станций и др. Стали, содержащие ниобий, используются в реактивных турбинах, цилиндрах высокого давления и вращающихся деталях, подвергающихся различным сильным воздействиям. Поскольку металлический ниобий увеличивает прочность сварки, стали, содержащие ниобий, служат для сварки металлов.

Металлический тантал находит самое разнообразное применение. В химической промышленности применяют изготовленные из тантала дистиляционные аппараты, трубопроводы, змеевики для охлаждения или нагревания, кипятильники, резервуары, цистерны, электроды и т. д. Металлический тантал широко используют в электронной промышленности. В электронно-вычислительных машинах применяют криотроны - мельчайшие детали из тантала и ниобия. В области хирургии используют аппараты, инструменты, пластинки и нити из тантала. Тонкие танталовые нити служат для сшивания кровеносных сосудов и нервов, а более толстые нити и пластины из тантала используют в костной хирургии. Металлический тантал успешно заменяет платину, золото, серебро и их сплавы в аппаратуре химической промышленности. Он служит катализатором получения искусственных алмазов из графита, применяется для получения термостойких, жаропрочных, сверхтвердых, нержавеющих сплавов, обладающих большой химической стойкостью.

Из перечисленных областей применения металлов подгруппы ванадия очевидно, что это одни из наиболее ценных металлов современной техники.

Вопросы и упражнения

1. Характерные степени окисления элементов подгруппы V В.

2. Отношение металлов к неметаллам, кислотам, щелочам.

3. Способы получение ванадия, ниобия.

4. Сколько необходимо оксида ванадия (V), содержащего 12% примесей, и кальция для получения 1 кг ванадия?

5. Оксиды в высшей степени окисления. Их устойчивость. Изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств. Примеры.

6. Какие соединения ванадия образуются в растворе при взаимодействииV₂O₅ с KOH, напишите уравнения реакций.

7. Как изменяется кислотно-основной характер в ряду VО- V₂О₃- VО₂- V₂O₅. Составьте соответствующие уравнения реакций.

8. Сравните окислительные свойства в ряду V₂O₅ Nb₂O₅Та₂О₅.

9. Почему ванадий называют «химическим хамелеоном»? Как окрашены соли двух-, трех-, четырех- и пятивалентного ванадия?

10. Осуществите схему: V VF₅  VOF₅V₂O₅.