व्हॅनेडियम हे गट ५ ब मधील धातुरूप संक्रमणी मूलद्रव्य आहे. या मूलद्रव्याचा अणुक्रमांक २३ असून अणभार ५०.९४२ इतका आहे.
इतिहास : इ.स. १८०१ मध्ये स्पॅनिश खनिजविज्ञ आंद्रेस मान्वेल देल रिओ यांनी व्हॅनेडियमाला अशुद्ध क्रोमियम समजून त्याचा शोध लावला. १८३० मध्ये निल्स गाब्रिएल सॅव्हस्ट्रम यांनी लोखंडी धातू गाळण्याच्या क्रियेत मिळालेल्या धातुमळीपासून नव्या मूलद्रव्याचा शोध लावला. विद्रावातील संयुगाच्या सुंदर रंगावरून त्यांनी तरुण व सुंदर अशा ‘व्हना डिस’ या स्कँडिनेव्हियन देवतेवरून या मूलद्रव्याला व्हॅनेडियम हे नाव दिले. इंग्रज रसायनशास्त्रज्ञ हेन्री एनफील्ड रॉस्को यांनी व्हॅनेडियम क्लोराइडचे (VCl2) हायड्रोजनाने क्षपण करून १८६७ मध्ये प्रथम ही धातू वेगळी तयार केली. अमेरिकन रसायनशास्त्रज्ञ जॉन वेस्ली मार्डेन आणि मॅल्कम एन. रिच यांनी व्हॅनेडियम पेंटॉक्साइडाचे (व्हॅनेडिक अनहायड्राइड, V2O5) कॅल्शियम धातूबरोबर क्षपण करून ९९·७ % शुद्ध धातू मिळविली.
आढळ : व्हॅनेडियम पृथ्वीच्या कवचात सु. ०.२ % प्रमाणात आढळतो.
तसेच समुद्री अर्चिन (sea urchins), हॉलोथुरियन (holothurian) यांसारखे काही समुद्री प्राणी शरीरात व्हॅनेडियम साठवतात त्यामुळे प्राणिज व वनस्पती जीवाश्मांमध्ये याचे प्रमाण पुष्कळ आढळते.
निर्मिती : व्हॅनेडियम ज्या मूलद्रव्यांबरोबर संबद्ध असते, त्यांचे सह-उत्पादन किंवा उप-उपत्पादन म्हणून ती मिळविली जाते. कार्नोटाइट किंवा तशा प्रकारची धातुके यांच्यावर अम्ल-अपक्षालन (अम्लात विरघळवून अलग करण्यची) क्रिया किंवा भाजणे–द्रुतशीतन–अपक्षालन ही प्रक्रिया करून व्हॅनेडियम आणि युरेनियम या धातू काढल्या जातात. लोहधातुकावर भाजणे आणि अपक्षालन प्रक्रिया करून व्हॅनेडियम काढले जाते.
फेरोफॉस्फरसामध्ये ३ ते ७% व्हॅनेडियम असते. त्यावर भाजणे आणि अपक्षालन या प्रक्रिया करून व्हॅनेडियम मिळविले जाते. व्हॅनेडियम ट्रायक्लोराइडाचे मॅग्नेशियमाने क्षपण करून शुद्ध व्हॅनेडियम धातू मिळविण्यासाठी क्रोल प्रक्रियेसारखी प्रक्रिया केली जाते.तसेच व्हान अर्केल- द बोर (van Arkel-de Boer process OR crystal bar process) या प्रक्रियेनेही शुध्द धातू मिळवता येते.
भौतिक गुणधर्म : व्हॅनेडियम या धातूचा रंग रुपेरी पांढरा असतो. शुद्ध व्हॅनेडियम धातू स्थिर असते. ती सोडियम हायड्रॉक्साइड, हायड्रोक्लोरिक अम्ल आणि विरल सल्फ्युरिक अम्ल यांमध्ये विरघळत नाही. तिच्यावर विरल किंवा संहत (प्रमाण जास्त असलेल्या) नायट्रिक अम्लाचा परिणाम होतो.
रासायनिक गुणधर्म : तापविली असता ऑक्सिजन, नायट्रोजन, कार्बन किंवा गंधक यांच्याबरोबर संयोग पावते. VO, V2O3, VO2 आणि V2O5 ही ऑक्साइडे व्हॅनेडियमाच्या +२, +३, +४ व +५ या चार ऑक्सिडिकरण अवस्था दर्शवितात. व्हॅनेडियम उभयधर्मी (amphoteric) आणि क्षरणरोधी (corrosion resistant) आहे. निम्न ऑक्सिडिकरण अवस्था असताना व्हॅनेडियम क्षारकीय आणि उच्च असताना अम्लीय असते. अम्लीय विद्रावात +२ व +४ अवस्थांमध्ये आयन (विद्युतभारित अणू, रेणू वा अणुगट) फिकट निळसर जांभळा ते निळा आणि +५ अवस्थेत हिरवट पिवळसर रंग दाखवितात.
अभिज्ञान : कार्बनी व अकार्बनी क्षपणकारकांनी व्हॅनेडेटांना निळा रंग येतो. हायड्रोजन पेरॉक्साइडाने व्हॅनेडिक अम्लांना तांबूस भुरा रंग येतो व तो ईथरमध्ये अविद्राव्य असतो. या रंगांवरून व्हॅनेडियम ओळखता येते.
संयुगे : (१) व्हॅनेडियम पेंटॉक्साइड : (V2O5). व्हॅनेडियम पेंटॉक्साइडाच्या क्षारीय (अल्कधर्मी) विद्रावात जादा प्रमाणात अमोनियम क्लोराइड मिसळून अमोनियम मेटाव्हॅनेडेट मिळविले जाते. अमोनियम मेटाव्हॅनेडेटाच्या भस्मीकरणाने शुद्ध व्हॅनेडियम पेंटॉक्साइड (९९·६%) तयार केले जाते. हेक्झाव्हॅनेडिक अम्लाचे सोडियम लवण (Na2H2V6O17) या स्वरूपात पेंटॉक्साइडाची विक्री होते.
(२) अमोनियम मेटाव्हॅनेटेड : (NH4VO3). हे पांढऱ्या रंगाचे संयुग असून अशुध्दींमुळे काहीसे पिवळ्या रंगाचे दिसते. व्हॅनेडियमाच्या शुध्दीकरण प्रक्रियेतील हे महत्त्वाचे संयुग आहे.
व्हॅनेडियमाची विविध आणि जटिल संयुगे आहेत. व्हॅनेडियम डायक्लोराइडाचे (VCl2) हिरवे व व्हॅनेडियम ट्रायक्लोराइडाचे (VCl3) गुलाबी स्फटिक असतात. व्हॅनेडियम टेट्राक्लोराइड (VCl4) द्रवरूप असून तांबूस करड्या रंगाचे असते.
मिश्रधातू : १९०० सालापासून ही धातू प्रामुख्याने पोलाद आणि लोखंड यांमध्ये मिश्रक धातू म्हणून वापरली जात आहे. कार्बन (१०%) सोबत मिश्रक केल्यास याचा वितळबिंदू २७००० से. पर्यंत वाढतो.
व्हॅनेडियमाच्या एकूण उत्पादनापैकी निम्म्यापेक्षा अधिक धातू फेरोव्हॅनेडियम ही मिश्रक धातू तयार करण्यासाठी खर्ची पडते. या मिश्रक धातूचा वापर पोलाद निर्मितीत केला जातो. व्हॅनेडियम पोलादात मिसळले असता व्हॅनेडियम कार्बाइडे तयार होतात. ही कार्बाइडे अत्यंत कठीण आणि झीजरोधक असतात. व्हॅनेडियम स्थिर नायट्राइडसुद्धा तयार करते आणि पोलादामधील नायट्रोजनचे प्रमाण कमी करू शकते. व्हॅनेडियमामुळे पोलादातील ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी होते आणि कणाचे आकारमान लहान होते. कणाच्या लहान आकारमानामुळे पोलादाचे ताणबल वाढते.
उच्च गतिमान हत्यारी पोलाद, उच्च बलक्षमता असलेले संरचनात्मक पोलाद आणि झीजरोधक ओतीव लोखंड (बीड) तयार करण्याकरिता पोलाद आणि लोखंड यांच्यात व्हॅनेडियम ही मिश्रक धातू वापरतात. व्हॅनेडियममुळे संरचनात्मक पोलादामध्ये बल आणि चिवटपणा वाढवितात. त्यामध्ये ते मँगेनीज आणि तांबे यांच्याबरोबर ०·०२-०·६% या प्रमाणात असते. हत्यारी पोलादामध्ये व्हॅनेडियम ०·१०% — ५% या प्रमाणात असते. यामध्ये असलेल्या व्हॅनेडियम या मूलद्रव्यामुळे धातू जलद गतीने कापताना निर्माण होणाऱ्या उच्च तापमानालाही धातूची कठिणीकरणक्षमता व कर्तनक्षमता टिकून राहते. कधीकधी व्हॅनेडियम ओतीव लोखंडात वापरतात. कारण त्यामुळे ग्रॅफाइटच्या पत्रींचे आकारमान व वितरण यांचे नियमन होते. आणि या लोखंडाचे बल व झिजेला होणारा विरोध यांत वाढ होते. पुष्कळ घडीव पोलादामध्ये व्हॅनेडियम ०.०५ —०.१५% या प्रमाणात असते.
उपयोग : एथिलीन-प्रॉपिलीन रबर तयार करण्यासाठी व्हॅनेडियम ऑक्सिक्लोराइडाचा उत्प्रेरक म्हणून उपयोग करतात. पोलादी नळांमध्ये क्षरणकारी (झीज होण्याची) क्रिया कमी करण्याकरिता अल्काइन अमाइन विद्रावांमध्ये सोडियम मेटाव्हॅनेडेटाचा समावेशक म्हणून वापर करतात. रासायनिक उद्योगांमध्ये अमोनियम मेटाव्हॅनेडेट आणि व्हॅनेडिक पेंटॉक्साइड यांचा ऑक्सिडीकारक उत्प्रेरक म्हणून उपयोग केला जातो. अशा उत्प्रेरकांचा वापर पॉलिअमाइडची निर्मिती (उदा. नायलॉन), संपर्क प्रक्रियेद्वारे सल्फ्युरिक अम्लाची निर्मिती, थॅलिक आणि मॅलेइक ॲनहायड्राइडांची निर्मिती व विविध कार्बनी ऑक्सिडीकारक विक्रिया या प्रक्रियांमध्ये करतात.
व्हॅनेडियम धातू लोहेतर मिश्रधातू, कच व मृत्तिका पदार्थ, व्हार्निश, व लिनोलियम इत्यादींमध्ये वर्णदायी (रंगच्छटा आणणारा) घटक म्हणून वापरली जाते. व्हॅनेडियम ऑक्साइड, झिर्कोनिया, सिलिका, शिसे, जस्त, कथिल, कॅडमियम आणि सिलिनियम यांच्या मिश्रणामुळे विविध रंग तयार होतात. रंजक उद्योगाकरिता ॲनिलिनापासून ॲनिलीन ब्लॅक तयार करण्यासाठी व्हॅनेडियम संयुगांचा वापर करतात.
संदर्भ :
• Clark, R. Brown, D. The Chemistry of Vanadium, Niobium and Tantalum, New York, 1975.
• Cotton, F. A. Wilkinson, G. Advanced Inorganic Chemistry, 1989.
• Jahagirdar, D. V. Chemical Elements in New Age.
समीक्षक : कविता रेगे
