Экологические аспекты преподавания темы "Ванадий и его применение" в школьном курсе химии
Курсовой проект - Педагогика
Другие курсовые по предмету Педагогика
?ых песков, фосфатных пород металл накапливается в различных отходах: шлаках, шламах, золах, складируемых в огромных количествах в непосредственной близости от перерабатывающих предприятий. В последнее время накопители промышленных отходов некоторых металлургических предприятий с полным основанием могут рассматриваться в качестве техногенных месторождений, которые уже сегодня становятся важными источниками сырья, в частности ванадиевого.
Особо следует отметить, что растворимые и пылевые формы ванадия, содержащиеся в отходах и промежуточных продуктах ванадиевого и ряда других производств, представляют серьезную экологическую опасность. Соединения ванадия токсичны, они могут поражать органы дыхания, пищеварения, кровеносную и нервную системы, а также вызывать воспалительные и аллергические заболевания кожи.
СВОЙСТВА МЕТАЛЛА
Ванадий серебристо-серый твердый металл, плотность 6,11 г/см3, температура плавления 1920 С, температура кипения 3392 "С.
Чистый металл, не содержащий нитридов и карбидов, пластичен. Из пластичного ванадия в холодном состоянии без промежуточных отжигов можно изготовлять листы, прутки, тонкостенные трубы, проволоку, тонкую фольгу и т. п. Примеси кислорода, водорода и азота резко снижают пластические свойства ванадия и повышают его твердость и хрупкость.
При обычной температуре ванадий не подвержен действию воздуха, отличается высокой химической стойкостью в морской воде, водных растворах минеральных солей, довольно стоек к действию разбавленной соляной кислоты, не взаимодействует на холоду с разбавленными азотной и серной кислотами. По коррозионной стойкости в соляной и серной кислотах ванадий значительно превосходит титан и нержавеющую сталь. Он реагирует с плавиковой кислотой, концентрированными азотной и серной кислотами, "царской водкой", не взаимодействует с растворами щелочей, но в расплавах щелочей в присутствии воздуха окисляется с образованием ванадатов.
При 600-700 С ванадий интенсивно окисляется вплоть до высшего оксида V205. Выше 700 С в токе азота он образует нитрид VN (желтые кристаллы, 1Ш = 2360 С), отличающийся высокой химической стойкостью; с углеродом и углеродсодержащими газами выше 800 "С карбид VC (черные кристаллы, tm = 2830 С), обладающий высокой твердостью; с галогенами галогениды и оксогалогениды, из которых практический интерес представляют VF5, VF3, VC14, VC13, VC12, VOCl3. В атмосфере с избытком хлора ванадий сгорает, образуя VC14. С серой он образует сульфиды: V2S2, V2S3 и V2S5 вещества темно-коричневого или черного цвета, которые на воздухе окисляются с образованием V205 и S02.
С металлами ванадий дает сплавы и интерметаллические соединения. Он перспективный металл для создания сплавов, работающих при более высоких температурах, чем никелевые и кобальтовые жаропрочные сплавы. Наиболее распространенные легирующие добавки ванадиевых сплавов - Ti, Nb, W, Zr.
В качестве необходимого микроэлемента ванадий входит в состав микроорганизмов, растений и животных. Его доля в организме взрослого человека должна составлять 10~5 %. Некоторые организмы, например асцидии, лишайники, мухоморы, избирательно концентрируют ванадий.
ГЛАВНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ВАНАДИЯ
Ванадий образует соединения, проявляя степени окисления от +2 до +5, при этом наиболее стойки и типичны соединения, в которых он проявляет высшую степень окисления. С увеличением степени окисления ванадия усиливаются кислотные свойства его оксидов, а также их химическая стойкость.
Монооксид ванадия VO и сесквиоксид ванадия V203 не растворяются в воде, имеют основный характер и являются сильными восстановителями. Оксид V203 применяется при получении ванадиевых бронз, как материал для термисторов.
Диоксид ванадия V02 не растворяется в воде, гигроскопичен, амфотерен: в кислой среде образуется катион ванадия V02+ (раствор приобретает светло-синюю окраску), в щелочной растворы ванадатов(ГУ), восстановитель. Он применяется в производстве ванадиевых бронз, как полупроводниковый материал для термисторов, переключателей элементов памяти, дисплеев и др.
Пентаоксид диванадия V205 (красные или желто-красные кристаллы) в водных растворах дает кислую реакцию (растворимость в воде 0,35 г/л), реагируя со щелочами, образует соли ванадаты(У). В кислых растворах вероятные формы существования ванадия(У) ионы V02 и VO3*. При нагревании таких растворов (1 рН 2) выделяются гидраты переменного состава V205 хН20. Чистый V205 получают разложением NH4V03 при 400-500 С с последующей выдержкой в струе кислорода, гидролизом VOCl3.
Пентаоксид диванадия промежуточный продукт в производстве ванадия, феррованадия, ванадатов и других соединений ванадия, катализатор в производстве серной и органических кислот, электролит в топливных батареях, компонент специальных стекол, глазурей и люминофоров красного свечения.
Ванадаты металлов это соли ванадиевых кислот. Различают ванадаты(У) соли не существующих в свободном состоянии или малоустойчивых кислот (ортованадиевой H3V04, пированадиевой H4V207, метаванадиевой HV03 и поливанадиевых кислот) и ванадаты(ГУ) соли не существующих в свободном состоянии кислот (H2V409, Н4У20б и др.).
Ванадаты применяют для получения V205 и других соединений ванадия, для выплавки феррованадия и других сплавов. Ванадаты используют также как протраву при крашении тканей, для фиксации анилина на шелке, как компоненты стекол и глазурей, как катализаторы.
ГЛАВА 2. ПРОИЗВОДСТВО И ПОТРЕБЛЕНИЕ ВАНАДИЯ