व्हॅनेडियम

व्हॅनेडियम : धातुरूप मूलद्रव्य, रासायनिक चिन्ह V. रुपेरी पांढरे व मऊ. अणुक्रमांक (अणुकेंद्रातील प्रोटॉनांची संख्या) २३. अणुभार ५०·९४२. दोन नैसर्गिक समस्थानिक (अणुक्रमांक तोच पण भिन्न अणुभार असलेले त्याच मूलद्रव्याचे प्रकार) असून स्थिर समस्थानिकाचा द्रव्यमानांक (अणुकेंद्रातील प्रोटॉन व न्युट्रॉन यांची एकूण संख्या) ५१ (९९·७६%) आणि दुर्बल किरणोत्सर्गी (भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणाऱ्या) समस्थानिकाचा द्रव्यमानांक ५० (०·२४%) आहे. याचे सहापेक्षा अधिक कृत्रिम किरणोत्सर्गी समस्थानिक तयार करण्यात आले आहेत. आवर्त सारणीमधील [इलेक्ट्रॉन रचनेनुसार केलेल्या मूलद्रव्यांच्या कोष्टकरूप मांडणीतील → आवर्त सारणी] ५ ब गटातील हे ⇨ संक्रमणी मूलद्रव्य आहे. याची घनता ६·१ ग्रॅ./सेंमी.^३ वितळबिंदू १,८९०^० से. उकळबिंदू सु. ३,०००^० सें. मोस मापक्रमानुसार कठिनता ७ [→ कठिनता] संयुजा (इतर अणूंशी वा अणुगटांशी संयोग पावण्याची क्षमता दर्शविणारा अंक) २, ३, ४ व ५. इलेक्ट्रॉन विन्यास (अणुकेंद्राभोवतील विविध कक्षांतील इलेक्ट्रॉनांची संख्या) २, ८, ११, २ आणि न्युट्रॉन शोषणाकरिता असलेला काटछेद (प्रक्षेपित न्युट्रॉनला लक्ष्य म्हणून उपलब्ध असलेले अणुकेंद्राचे परिणामी क्षेत्रफळ) ५ बार्न (५ x १०-^२८ मी.^२) आहे. कोठी तापमानाला याचा स्थितीस्थापक (ताण काढून घेतल्यावर मूळ स्थितीत परत येण्याचा) गुणांक १४० गिगॅपास्काल आहे.

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. ती 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 [→ ऑक्सिडीभवन] अवस्था दर्शवितात. व्हॅनेडियम उभयधर्मी [ परिस्थितीस अनुसरून अम्लीय व क्षारकीय (म्हणजे अम्लाबरोबर विक्रिया झाल्यास लवणे देण्याचा) असे दोन्ही गुणधर्म दाखविणारी] आहे. निम्न ऑक्सिडिकरण अवस्था असताना व्हनेडियम क्षारकीय आणि उच्च असताना अम्लीय असते. अम्लीय विपद्रावात +२ व +४ अवस्थांमध्ये आयन (विद्युतभारित अणू, रेणू वा अणुगट) फिकट निळसर जांभळा ते निळा आणि +५ अवस्थेत हिरवट पिवळसर रंग दाखवितात.

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 टक्के शुद्ध धातू मिळविली. १९०० सालापासून ही धातू प्रामुख्याने पोलाद आणि लोखंड यांमध्ये मिश्रक धातू म्हणून वापरली जात आहे.

आढळ : भूकवचात विपुलतेने आढळणाऱ्या मूलद्रव्यांत व्हॅनेडियमचा बाविसावा क्रमांक लागतो. हे मूलद्रव्य धातुकात (कच्च्या स्वरूपातील धातूत ) कमी प्रमाणात असले, तरी संपूर्ण जगभर आढळते. याची महत्त्वाची धातुके पश्चिम गोलार्धात आढळतात. त्यामध्ये ⇨कार्नोटाइट, रॉस्कोलाइट, ⇨व्हॅनेडिनाइट आणि पॅट्रोनाइट यांचा समावेश होतो. कार्नोटाइट आणि रॉस्कोलाइट आर्थिकदृष्ट्या फार महत्त्वाची आहेत. (हेडर व्हॅनेडियम आहे. पान ५०२ मूळ प्रत) दक्षिण आफ्रिका आणि फिनलंडमधील व्हॅनेडिफेरस लोहधातुक आणि अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थानांमधील पश्चिमेकडील भागातील फॉस्फेट निक्षेप हे व्हॅनेडियमाचे उद्गम आहेत.

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 [→ टिटॅनियम] प्रक्रिया केली जाते.

संयुगे : व्हॅनेडियमाची विविध आणि जटिल संयुगे आहेत. व्हॅनेडियम पेंटॉक्साइड (V₂O₅) व अमोनियम मेटाव्हॅनेटेड (NH₄VO₃) ही याची सर्वांत महत्त्वाची संयुगे आहेत. हेक्झाव्हॅनेडिक अम्लाचे सोडियम लवण (Na₂H₂V₆O₁₇) या स्वरूपात पेंटॉक्साइडाची विक्री होते. 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. व्हॅनेडियम डायक्लोराइडाचे (VCl₂) हिरवे व व्हॅनेडियम ट्रायक्लोराइडाचे (VCl₃) गुलाबी स्फटिक असतात. व्हॅनेडियम टेट्राक्लोराइड (VCl₄) द्रवरूप असून तांबूस करड्या रंगाचे असते.

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.

मिश्रधातू : 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. [→ पोलाद].

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 ते ०·६% या प्रमाणात असते. हत्यारी पोलादामध्ये व्हॅनेडियम ०·१०% ते 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 ते ०.१५% या प्रमाणात असते. [→ पोलाद].

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. शरीरक्रियात्मकदृष्ट्या व्हॅनेडियम महत्त्वाचे आहे, मात्र त्याच्या कार्याचे नेमके स्वरूप उलगडलेले नाही.

पहा : मूलद्रव्ये.

संदर्भ : 1. Clark, R. Brown, D. The Chemistry of Vanadium, Niobium and Tantalum, New York, 1975.

            2. Cotton, F. A. Wilkinson, G. Advanced Inorganic Chemistry, 1989.

सूर्यवंशी, वि. ल.