وانادیم : خواص، منابع، کاربردها و اثرات آن بر سلامتی و محیط زیست!

 

وانادیم عنصری کمیاب، نرم و قابل انعطاف به شکل فلز نقره ای رنگ می باشد که با برخی مواد معدنی ترکیب شده و عمدتا برای تولید آلیاژهای خاص مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده به دلیل ایجاد یک لایه محافظ اکسیدی در سطح، در برابر خوردگی مقاومت می کند.

 

بیشتر وانادیوم (حدود ۸۰٪) تولید شده به عنوان فروانادیوم یا به عنوان افزودنی فولادی استفاده می شود. مخلوط این ماده با آلومینیوم در آلیاژهای تیتانیوم در موتورهای جت و فریم های هوایی پرسرعت و از آلیاژهای فولادی در میل لنگ ها، چرخ دنده ها و سایر اجزای مهم استفاده می شود.

 

از آلیاژهای وانادیوم در راکتورهای هسته ای نیز استفاده می شود زیرا وانادیوم توانایی جذب نوترون را دارد و در خزش در دمای بالا تغییر شکل نمی یابد. اکسید وانادیوم به عنوان کاتالیزور در تولید اسید سولفوریک و آنیدرید مالئیک و ساخت سرامیک استفاده می شود.

 

خواص و مشخصات شناسایی وانادیم

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                    فلز نقره ای رنگ فرمول شیمیایی                                                                        ۲۳V
دانسیته                                                                   (g/cm۳)۶.۱۱ وزن اتمی استاندارد                                                          ۵۰.۹۴۱
نقطه ذوب                                                                 (۰C) 1910 شماره (CAS No)                                                        ۷۴۴۰-۶۲-۲
نقطه جوش                                                                (۰C) 3407 ساختار کریستالی                                                 مکعبی (bcc)

 

کشف و منابع

 

 

کشف و منابع

 

در سال ۱۸۰۱، آندرس مانوئل دل ریو، استاد کانی شناسی در مکزیکو سیتی، وانادیوم را در نمونه ای از سنگ معدنی وانادیت کشف کرد. وی نمونه هایی از این عنصر را (که اریترونیوم نامگذاری کرده بود) به همراه نامه ای در توصیف روش های خود برای بررسی و تأیید به انستیتوی فرانسه فرستاد.

 

به گفته آزمایشگاه جفرسون، نامه او به طرز غم انگیزی در غرق یک کشتی گم شد و موسسه فقط نمونه او را به همراه یک یادداشت کوتاه دریافت کرد که عنصر جدید را به کروم شبیه می کند. موسسه نتیجه گرفت که این نمونه در حقیقت ماده معدنی کروم است و دل ریو ادعای خود را پس گرفت.

 

وانادیوم هرگز در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شود. این عنصر در اکثر خاک ها، به مقدار متغیر فراوان وجود دارد و توسط گیاهان در سطوحی جذب می شود که نشان دهنده در دسترس بودن آن باشد. در زیست شناسی، یک اتم وانادیم یک جزء اساسی برخی از آنزیم ها است، به ویژه نیتروژناز وانادیوم توسط برخی از میکروارگانیسم های تثبیت کننده نیتروژن استفاده می شود.

 

کاربردهای وانادیم

 

کاربردهای وانادیم

 

طبق آزمایشگاه جفرسون حدود ۸۰ درصد از وانادیوم تولید شده با آهن آلیاژ می شود و یک ماده افزودنی فولادی مقاوم در برابر شوک و خوردگی به نام ferrovanadium ایجاد می کند که این ماده حاوی بین ۱ تا ۶ درصد وانادیوم است.

 

از آلیاژهای فولادی وانادیوم برای ساخت ابزارهای بسیار سخت مانند چرخ دنده های ماشین، فنرها، ابزارهای برش، میله های پیستون و میل لنگ استفاده می شود. از آلیاژهای وانادیوم به دلیل خاصیت جذب کم نوترون در ساخت راکتورهای هسته ای نیز استفاده می شود.

 

در واقع، اولین کاربرد گسترده صنعتی برای وانادیم در چارچوب فولادی مدل T فورد بود، که این امکان را برای یک قاب سبک تر که دارای مقاومت کششی بیشتری باشد، فراهم کرد. از ترکیب پنتاکسید وانادیوم  به عنوان ماده ای که به طور دائمی رنگ ها را روی پارچه ها ثابت می کند، به عنوان کاتالیزور در برخی واکنش های شیمیایی و در تولید سرامیک استفاده می شود.

 

همچنین طبق آزمایشگاه جفرسون می توان این ماده را با گالیوم ترکیب کرد و آهنرباهای ابررسانایی تشکیل داد. وانادیم وقتی با آلومینیوم و تیتانیوم مخلوط می شود، می تواند آلیاژی بسیار محکم ایجاد کند که برای کاربردهای خاص مانند ایمپلنت های دندانی و موتورهای جت استفاده می شود.

 

اثرات وانادیم بر سلامتی

 

اثرات وانادیم بر سلامتی

 

ترکیبات وانادیوم به عنوان یک خطر جدی در نظر گرفته نمی شوند، با این حال، کارگران در معرض گرد و غبار پراکسید وانادیوم دچار تحریک شدید چشم، بینی و گلو می شوند. جذب این ماده توسط انسان عمدتاً از طریق مواد غذایی مانند گندم سیاه، لوبیای سویا، روغن زیتون، روغن آفتابگردان، سیب و تخم مرغ صورت می گیرد.

 

هنگامی که جذب این عنصر بیش از حد زیاد باشد، می تواند بر روی سلامتی انسان تأثیر بگذارد و هنگامی که جذب آن از طریق هوا انجام شود، می تواند باعث برونشیت و ذات الریه شود. سایر تأثیرات جذب وانادیوم بر روی سلامتی عبارتند از بیماری قلبی و عروقی، التهاب معده و روده، آسیب به سیستم عصبی، خونریزی کبد و کلیه ها و سایر موارد می باشد.

 

فرم پنتوکسید این عنصر سمی تر از شکل اولیه است. قرار گرفتن در معرض مزمن گرد و غبار و بخارات پنتاکسید وانادیوم ممکن است باعث تحریک شدید چشم، پوست، دستگاه تنفسی فوقانی گردد.

 

اثرات بر محیط زیست

 

 

اثرات بر محیط زیست

 

وانادیم را می توان در محیط جلبک ها، گیاهان، ماهی ها و بسیاری از گونه های دیگر یافت. این عنصر در صدف و خرچنگ  به شدت تجمع زیستی می کند، که می تواند منجر به غلظت هایی در حدود ۱۰۵ تا ۱۰۶ برابر بیشتر از غلظت هایی که در آب دریا وجود دارد شود.

 

وانادیوم باعث مهار برخی از آنزیم ها در حیوانات می شود که دارای چندین اثر عصبی است. آزمایشات آزمایشگاهی با حیوانات آزمایش شده نشان داده است که وانادیم می تواند به سیستم تولید مثل حیوانات نر آسیب برساند و در جفت ماده جمع می شود. در بعضی موارد وانادیم می تواند باعث تغییر DNA شود، اما نمی تواند موجب ایجاد سرطان در حیوانات گردد.