What is Ванадий?
Ванадий (symbol V) is element 23 on the periodic table, a переходный металл in period 4, group 5. A transition metal that turns four different colours in solution depending on its oxidation state. At room temperature it is a solid.
История
Что такое ванадий и как его обнаружили
Ванадий — секретный ингредиент, который превращает обычную сталь в сверхпрочную. Этот серебристо-серый переходный металл может быть малоизвестен, но он совершенно необходим для современной инфраструктуры. Добавление всего 0,1 % ванадия в сталь повышает её прочность до 100 %, сохраняя гибкость — это словно добавить металлу сверхспособности. Открытый в 1801 году испано-мексиканским учёным Andrés Manuel del Río, ванадий имеет одну из самых красочных историй в химии периодической таблицы. Сначала Del Río назвал его «эритронием» (от греческого слова, означающего «красный»), потому что его соединения при нагревании становились красными. Однако другие химики убедили его, что на самом деле он открыл хром, и он отказался от своего утверждения. Тридцать лет спустя, в 1831 году, шведский химик Nils Gabriel Sefström вновь открыл этот элемент и назвал его ванадием в честь Vanadis, древнескандинавской богини красоты, из-за его прекрасных многоцветных соединений. Что делает ванадий по-настоящему захватывающим, так это его невероятная универсальность при образовании соединений. Он может существовать в степенях окисления от -1 до +5, создавая радугу цветов: фиолетовый (V²⁺), зелёный (V³⁺), синий (V⁴⁺) и жёлтый (V⁵⁺). Поэтому соединения ванадия используют как катализаторы химических реакций и пигменты для керамики и стекла. Ванадий обладает и примечательными биологическими свойствами. Он необходим некоторым морским организмам, например асцидиям, которые концентрируют ванадий в крови в количествах, в 10 миллионов раз превышающих его содержание в морской воде. Некоторые исследования показывают, что ванадий может помогать регулировать уровень сахара в крови человека, что привело к изучению его применения в лечении диабета. Этот элемент также перспективен для хранения энергии. Ванадиевые проточные окислительно-восстановительные батареи способны хранить огромные объёмы энергии для систем возобновляемой энергетики и служить более 20 лет с минимальной деградацией — идеально подходя для хранения солнечной и ветровой энергии.
The discovery of ванадий
Элемент, найденный дважды
Открытие ванадия связано с несколькими исследователями, ошибочными началами и последующим подтверждением с помощью передовых аналитических методов, что иллюстрирует трудности идентификации новых элементов в сложных минеральных матрицах.
Мексиканское открытие Del Río
Andrés Manuel del Río (1764–1849), испано-мексиканский минералог, впервые обнаружил ванадий в 1801 году, анализируя свинцовые руды из Симапана, Мексика. Del Río заметил, что его образцы минералов давали разноцветные растворы — красные, жёлтые, зелёные и синие — в зависимости от условий химической обработки.
Сначала Del Río назвал своё открытие «панхромием» (что означает «все цвета») из-за его многоцветных соединений. Позже, заметив красный цвет некоторых растворов, он переименовал его в «эритроний» (от греческого «эритрос», означающего «красный»).
Трагическое сомнение
Когда Del Río отправил образцы европейским химикам для подтверждения, они ошибочно определили его элемент как нечистый хром. Эта ошибка заставила Del Río усомниться в собственном открытии, и он с сожалением отозвал своё утверждение. Научное сообщество приняло эту ошибочную оценку, лишив Del Río заслуженного признания на 30 лет.
Повторное открытие Sefström
Nils Gabriel Sefström (1787–1845), шведский химик, работавший на железоделательном заводе в Фалуне, вновь открыл ванадий в 1830 году при анализе железных шлаков. Его систематический химический анализ выявил неизвестный элемент, образующий те же разноцветные соединения, которые Del Río наблюдал несколькими десятилетиями ранее.
Sefström назвал элемент «ванадием» в честь Vanadis, древнескандинавской богини красоты, любви и плодородия (также известной как Freyja). Это название отражало прекрасные цвета соединений ванадия — от глубоких красных до ярких жёлтых и зелёных.
Историческая справедливость
Когда работа Sefström стала известна, приоритет Del Río наконец признали. Научное сообщество подтвердило, что именно Del Río первым открыл ванадий, хотя название Sefström осталось общепринятым. Это признание восстановило место Del Río в истории химии и подчеркнуло важность тщательного аналитического подтверждения.
Выделение чистого металла
Henry Roscoe получил первый чистый металлический ванадий в 1867 году восстановлением дихлорида ванадия водородом, хотя его продукт содержал значительные примеси. John Wesley Marden и Malcolm Rich в 1927 году получили ванадий высокой чистоты восстановлением пентаоксида ванадия кальцием, что позволило систематически изучать замечательные свойства ванадия.