وانادیوم

پاسخ: وانادیوم یک فلز انتقالی با نماد V و عدد اتمی 23 است. این عنصر سخت، خاکستری مایل به نقره ای و چکش خوار است که در برابر خوردگی، اسیدها، قلیاها و آب نمک مقاوم است.

وانادیوم به ندرت در طبیعت یافت می شود، اما پنجمین فلز واسطه فراوان در پوسته زمین است.

اغلب در سنگ معدنی با تیتانیوم و آهن و در ذخایر زغال سنگ و نفت یافت می شود.

پاسخ: وانادیوم می تواند بر سلامت انسان به روش های زیر تأثیر بگذارد:

• استنشاق: تنفس هوا با پنتوکسید وانادیوم می تواند باعث سرفه شود که برای روزها ادامه دارد.
• تماس: می تواند پوست و چشم را تحریک کند.
• قرار گرفتن در معرض زیاد: می تواند باعث تهوع، استفراغ، درد شکم و تغییر رنگ مایل به سبز زبان شود.

پاسخ: برخی از مطالعات حیوانی و انسانی نشان می دهد که وانادیوم ممکن است:

• سطح قند خون را کاهش دهید
• بهبود حساسیت به انسولین در افراد مبتلا به دیابت نوع 2
• کاهش کلسترول تام و LDL ("بد").

A:

• وانادیوم را می توان برای ساخت آلیاژهای فولادی، برای استفاده در وسایل نقلیه فضایی، راکتورهای هسته ای و ناوهای هواپیمابر و غیره استفاده کرد.
• استحکام آلیاژهای فولاد وانادیوم به این معنی است که آنها برای ایجاد ابزار، محورها، میله‌های پیستون و به‌عنوان تیرچه در ساخت و ساز کاملاً مناسب هستند.
• در باتری های جریان وانادیوم (VFBs)، وانادیوم برای ایجاد یک راه حل قابل اعتماد، ایمن و پایدار برای ذخیره انرژی های تجدید پذیر استفاده می شود.
• وانادیوم را می توان در سرامیک ها به عنوان رنگدانه استفاده کرد.
• پنتوکسید وانادیوم می تواند به عنوان کاتالیزور در ساخت رنگ و پارچه های چاپی استفاده شود.
• آهنرباهای ابررسانا را می توان از نوار وانادیوم گالیوم ساخت.
• از اکسید وانادیوم در ساخت اسید سولفوریک استفاده می شود.
• در حوزه پزشکی، وانادیوم برای درمان تعدادی از بیماری ها از جمله دیابت، بیماری های قلبی و کلسترول بالا استفاده می شود. همچنین در کاتدهای باتری برای دفیبریلاتورهای کاردیوورتر قابل کاشت استفاده شده است.
• تحقیقات برای استفاده از وانادیوم در کاتد باتری‌های خودروهای الکتریکی در حال انجام است.
• دانشمندان از خواص منحصر به فرد وانادیوم برای تولید پنجره‌های هوشمند استفاده کرده‌اند که می‌توانند گرما را در طول تابستان قفل کنند و وقتی هوا سرد می‌شود، گرما را در داخل نگه دارند.

A:

• به طور گسترده در صنایع متالورژی، شیمیایی و سایر صنایع استفاده می شود، عمدتا برای ذوب آهن وانادیوم استفاده می شود.
• به عنوان یک افزودنی آلیاژی، بیش از 80٪ از کل مصرف پنتوکسید وانادیم را تشکیل می دهد.
• پس از آن کاتالیزورها، یعنی کاتالیزورها، حدود 10 درصد از کل را تشکیل می دهند.
• مواد شیمیایی معدنی، معرف های شیمیایی، لعاب و مواد مغناطیسی حدود 10٪ از کل را تشکیل می دهند.

پاسخ: پنتوکسید وانادیوم سمی تر از شکل عنصری است. قرار گرفتن مزمن در معرض گرد و غبار و دود پنتوکسید وانادیوم می تواند باعث شود:

• سوزش شدید چشم، پوست و دستگاه تنفسی فوقانی
• التهاب های مداوم نای و برونش ها
• ادم ریوی
• مسمومیت سیستمیک

پاسخ: آژانس بین المللی تحقیقات سرطان (IARC) بر اساس شواهدی مبنی بر سرطان ریه در موش های در معرض، پنتوکسید وانادیم را به عنوان احتمالاً سرطان زا برای انسان طبقه بندی کرده است.

پاسخ: وانادیوم را می توان در محیط زیست در جلبک ها، گیاهان، بی مهرگان، ماهی ها و بسیاری از گونه های دیگر یافت. در صدف‌ها و خرچنگ‌ها وانادیم به شدت تجمع می‌یابد، که می‌تواند منجر به غلظت‌هایی در حدود 105 تا 106 برابر بیشتر از غلظت‌های موجود در آب دریا شود.

وانادیوم باعث مهار آنزیم های خاص در حیوانات می شود که اثرات عصبی متعددی دارد. وانادیم در کنار اثرات عصبی می تواند باعث اختلالات تنفسی، فلج و اثرات منفی بر روی کبد و کلیه شود.

آزمایشات آزمایشگاهی با حیوانات آزمایش نشان داده است که وانادیوم می تواند به سیستم تولید مثل حیوانات نر آسیب برساند و در جفت ماده تجمع می یابد.

وانادیم در برخی موارد می تواند باعث تغییر DNA شود، اما در حیوانات نمی تواند باعث سرطان شود.

پاسخ: وانادیوم در تمام بافت های بدن انسان یافت می شود. برن و کوستا در سال 1978 غلظت وانادیوم را در کلیه، کبد و عضلات گزارش کرده بودند.

A:

• وانادیوم در برخی مکمل ها وجود دارد. قبل از مصرف مکمل های حاوی وانادیوم با پزشک خود مشورت کنید تا مشخص شود که آیا آنها برای شما مناسب هستند یا خیر. مکمل ها باید دور از دسترس کودکان نگهداری شوند.
• وانادیوم جزء دود تنباکو است. از سیگار کشیدن در فضاهای بسته مانند داخل خانه یا ماشین خودداری کنید تا قرار گرفتن در معرض کودکان و سایر اعضای خانواده محدود شود.

A:

• خوردن غذاهای حاوی وانادیوم، سطوح بالاتری در غذاهای دریایی یافت می شود. وانادیوم در برخی از مکمل های غذایی یافت می شود.
• تنفس هوا در نزدیکی صنعتی که نفت کوره یا زغال سنگ می سوزاند. این صنایع اکسید وانادیوم را در هوا آزاد می کنند.
• کار در صنایعی که وانادیوم را فرآوری می کنند یا محصولاتی حاوی وانادیوم تولید می کنند.
• تنفس هوای آلوده یا نوشیدن آب آلوده در نزدیکی محل های زباله یا محل های دفن زباله حاوی وانادیوم.
• تنفس دود سیگار
• وانادیوم از معده، روده یا تماس با پوست به راحتی توسط بدن جذب نمی شود.

پاسخ: انتظار می رود اثرات سلامتی در کودکان مشابه اثرات مشاهده شده در بزرگسالان باشد.

مطالعات بر روی حیواناتی که در دوران بارداری در معرض تماس قرار گرفتند نشان داده است که وانادیوم می تواند باعث کاهش رشد و افزایش بروز نقایص مادرزادی شود. این اثرات معمولاً در سطوحی مشاهده می شود که باعث ایجاد عوارض در مادر می شود. همچنین اثراتی در دوزهای وانادیوم مشاهده شده است که در مادر تأثیری نداشته است.

پاسخ: پنج کاربرد کلیدی وانادیوم عبارتند از:

• تولید آلیاژهای فلزی.
• داخل راکتورهای هسته ای
• اکسید وانادیوم به عنوان کاتالیزور در تولید اسید سولفوریک استفاده می شود.
• گاهی اوقات از اکسید وانادیوم به عنوان رنگ استفاده می شود.
• وانادیوم یک ماده معدنی کم مصرف در رژیم غذایی انسان است و برای رشد استخوان استفاده می شود.

پاسخ: وانادیوم به عنوان عنصری با فراوانی 0}.۰۱۹ درصد، بر حسب وزن، در پوسته زمین طبقه‌بندی می‌شود که آن را بیستمین عنصر فراوانی است که روی زمین یافت می‌شود. در طبیعت، عمدتاً همراه با عناصر دیگر در مواد معدنی و همچنین در سنگ های فسفاته، زغال سنگ و نفت یافت می شود. عمدتاً توسط کشورهای چین، روسیه و آفریقای جنوبی استخراج می شود.

الف: خواص فیزیکی وانادیوم:

• وانادیوم دارای نقطه ذوب 1910 درجه سانتیگراد و نقطه جوش 3407 درجه سانتیگراد است. در دمای اتاق به صورت جامد وجود دارد.
• چگالی وانادیوم 6.1 گرم بر سانتی متر مکعب است. اغلب به عنوان یک فلز سنگین توصیف می شود، که عناصر فلزی با چگالی بیشتر از 5 گرم در سانتی متر مکعب هستند.
• وانادیوم خالص خاکستری مایل به سفید و از نظر ظاهری براق است.
• وانادیوم انعطاف پذیر است (می تواند به شکل سیم های نازک کشیده شود) و چکش خوار (می توان آن را کوبید یا فشار داد تا شکل بگیرد).
• همانطور که قبلا ذکر شد، وانادیوم به دلیل ترکیبات رنگارنگ آن نامگذاری شده است. وانادیوم بر اساس حالت های اکسیداسیون مختلف در آنها، اکسیدهای رنگی متفاوتی را تشکیل می دهد. اینها عبارتند از وانادیوم (II) اکسید (بنفش)، وانادیوم (III) اکسید (سبز)، وانادیوم (IV) اکسید (آبی) و وانادیوم (V) اکسید (زرد).

پاسخ: خواص شیمیایی کلیدی وانادیوم به شرح زیر است:

• وانادیم با گرم شدن با اکسیژن هوا واکنش می دهد و در درجه اول اکسید وانادیوم (V) را تشکیل می دهد که پنتوکسید وانادیوم نیز نامیده می شود. با این حال، نمونه‌های اکسید وانادیم شامل مولکول‌های وانادیوم نیز می‌شود که در حالت اکسیداسیون 3+ با اکسیژن واکنش داده و اکسید وانادیوم (III) را تشکیل می‌دهند که به آن وانادیم سسکوئی‌اکسید نیز می‌گویند. و حالت اکسیداسیون 4+ برای تشکیل اکسید وانادیوم (IV) است که به آن دی اکسید وانادیوم نیز می گویند. لایه نازکی از اکسید وانادیوم روی سطح نمونه های وانادیوم در معرض هوا تشکیل می شود که از خوردگی بیشتر آن در هوا یا آب جلوگیری می کند.
• دو ایزوتوپ طبیعی وانادیوم عبارتند از: وانادیوم{{0}} (0.25% فراوانی) و وانادیوم-51 (99.75% فراوانی.)
• وانادیم در حضور گرما با فلوئور واکنش می دهد و فلوراید وانادیوم (V) را تشکیل می دهد که به آن وانادیم پنتا فلوراید نیز می گویند.
• اگرچه وانادیوم در دوزهای بالا سمی در نظر گرفته می شود، اما به طور متوسط ​​انسان ها 0.01 میلی گرم وانادیوم را در رژیم غذایی روزانه خود مصرف می کنند که عمدتاً برای رشد استخوان استفاده می شود.