ВАНАДИЙ (лат. Vanadium) V - химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 23, атомная масса 50,9414. Металл серо-стального цвета. Природный В. состоит из двух изотопов: ⁵¹V (99,75 %) и ⁵⁰V (0,25 %); второй из них слабо радиоактивен (период полураспада T_½ = 10¹⁴ лет).

В. был открыт в 1801 г, мексиканским минералогом А. М. дель Рио в бурой свинцовой руде и назван эритронием (от греч. «эритрос» - красный) из-за красного цвета его солей. Впоследствии, однако, сам же первооткрыватель принял эритроний за разновидность хрома. В 1830 г. шведский химик Н. Сефстрём обнаружил в железной руде новый элемент. Название «ванадий» было дано элементу благодаря красивому цвету его солей, в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис. Через год немецкий химик Ф. Вёлер доказал тождественность В. и эритрония. Вёлер сам был очень близок к открытию В., но потерпел неудачу. Как истинный учёный, он был объективен и самокритичен. В письме к другу Вёлер писал: «Я был настоящим ослом, проглядев новый элемент в бурой свинцовой руде, и прав был Берцелиус, когда он не без иронии смеялся над тем, как неудачно и слабо, без упорства, стучался я в дом богини Ванадис». Только в 1869 г. английский химик Г. Роско получил порошок металлического В., восстановив VC1₂ водородом. В промышленных масштабах В. добывается с начала XX в.

В земной коре содержится 9^.10^-3 % В. по массе, то есть несколько больше, чем меди, хрома или никеля. Это довольно распространённый, но рассеянный в породах и минералах элемент. Важным промышленным источником В. (в частности, в СССР) служат титаномагнетитовые железные руды (содержание В. достигает 1 %) и осадочные железные руды (до 0,1 % В.). Интересно, что один из самых богатых ванадием минералов (до 29 % В.) - патронит (сульфид В. переменного состава), чрезвычайно редок. Он обнаружен лишь в одном месте - в Перу, на высоте 4700 м над уровнем моря.

Чистый В. по цвету похож на сталь, он обладает высокой твёрдостью  и   большой   прочностью. В. пластичен, поддаётся обработке давлением. Плотность В. 6,11 г/см³, t_пл = 1900 °С, t_кип  = 3400 °С. Вода, кислоты (за исключением фтористоводородной и азотной, а также царской водки) и щёлочи на В. не действуют. Однако при нагревании на воздухе металл интенсивно поглощает кислород и становится хрупким. При 700 °С он окисляется с образованием высшего окисла V₂O₅. Этот окисел не образует на поверхности металла защитной плёнки, в отличие от окислов алюминия и многих дру­гих металлов. Он необычен в том смысле, что плавится при гораздо более низкой температуре, чем сам В.,- ниже примерно на 1200°С. При 700 °С V₂O₅, плавясь, стекает с поверхности металла, так что последний может окислиться полностью.

В соответствии с положением В. в периодической системе Менделеева его атом имеет пять валентных электронов (конфигурация 3d³4s²). Соединения В. отвечают степеням окисления +2, +3, +4 и +5, то есть валентностям II, III, IV и V (последняя наиболее характерна). Им соответствуют окислы VO и V₂O₃ (чёрного цвета, имеют основной характер), VO₂ (тёмно-синего цвета, амфотерный) и V₂O₅ (оранжевого цвета,  кислотный).

Пятиокись V₂O₅ - наиболее важное соединение В. Она несколько растворима в воде. Лакмусовая бумага в этом растворе краснеет, что говорит о присутствии в нём кислот В., которые не удалось, однако, выделить в чистом виде. Соли их - в а на даты, образуются при растворении  V₂O₅   в  щелочах:

V₂O₅ + 2NaOH = 2NaVO₃ + Н₂O

(обычно состав ванадатов и соответствующих им не вы­деленных в свободном состоянии кислот более сложен).

Извлечение В. из руд - сложный техноло­гический процесс; он сводится обычно к получению пятиокиси V₂O₅, из которой металл восстанавливают действием кальция при высокой температуре:

V₂O₅ + 5Са = 2V + 5СаО

В большинстве случаев целью выплавки является не чистый В., а очень важный сплав его с железом - феррованадий (содержит от 35 до 70  % V); в этом случае ведут восстановление смеси V₂O₅ + Fe₂O₃ (вспомним, что основным ванадиевым сырьём, служат некоторые железные руды). В виде феррованадия В. вводят в сталь и чугун, на свойства которых он оказывает исключительно благотворное влияние. Инструменты из стали, содержащей всего лишь 1 % V, работают вдвое эффективнее обычных. Поэтому из многочисленных сортов легированных сталей более половины содержит присадку В. Чугун же, легированный ванадием, служит вдвое дольше обычного. В железо-углеродистых сплавах, к которым относятся сталь и чугун, В. образует с углеродом карбиды - они-то и придают сплавам особую устойчивость к толчкам, ударам и вибрации. Именно такая сталь нужна для изготовления авиационных и автомобильных моторов. «Автомобильный король» Генри Форд как-то обмолвился: «Если бы не было ванадия, то не было бы и моего автомобиля».

Новым потребителем В. выступает быстро развивающаяся промышленность титановых сплавов; отдельные сплавы титана содержат до 13 % V. В авиационной, ракетной промышленности и других областях техники нашли применение ниобиевые, хромовые и танталовые сплавы, содержащие присадки В. Сплавы же на основе самого В. сохраняют прочность до 1320 °С, и им прочат большое будущее в космонавтике. Всего же на получение чёрных и цветных сплавов расходуется около 95 % добываемого В.

Пятиокись V₂O₅ - отличный катализатор, заменяющий дорогую платину в производстве серной кислоты. Она же катализирует многие процессы органического синтеза. Соединения В. применяются в текстильной и лакокрасочной промышленности, в производстве стекла и глазурей.