वनेडियम (वी) ऑक्साइड

वनेडियम (वी) ऑक्साइड (वनाडिया) रासायनिक सूत्र  वनेडियम के साथ  अकार्बनिक यौगिक  है V2O5 सामान्यतया वनेडियम पेंटोक्साइड के रूप में जाना जाता है, यह एक भूरा / पीला ठोस होता है, हालांकि जब जलीय घोल से ताजा अवक्षेपित होता है, तो इसका रंग गहरा नारंगी होता है। इसकी उच्च  ऑक्सीकरण अवस्था  के कारण, यह एक उभयधर्मी ऑक्साइड और एक रेडोक्स दोनों है। औद्योगिक दृष्टिकोण से, यह वनेडियम का सबसे महत्वपूर्ण यौगिक है, जो वनेडियम के मिश्र धातुओं का प्रमुख अग्रदूत है और व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला औद्योगिक उत्प्रेरक है।

इस यौगिक का खनिज रूप, शचरबिनाइट, अत्यंत दुर्लभ है, लगभग हमेशा फ्यूमरोल्स के बीच पाया जाता है। एक खनिज  हाइड्रेट, V2O5·3H2O, नवजोइट के नाम से भी जाना जाता है।

कम ऑक्साइड में कमी
वनेडियम (V) ऑक्साइड और वनेडियम (III) ऑक्साइड के मिश्रण को गर्म करने पर, वनेडियम (IV) ऑक्साइड को गहरे-नीले ठोस के रूप में देने के लिए  अनुपात िकता होती है:
 * V2O5 + V2O3 → 4VO2

कमी ऑक्सैलिक अम्ल कार्बन मोनोआक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड से भी प्रभावित हो सकती है। हाइड्रोजन या अतिरिक्त CO का उपयोग करके आगे की कमी से काले V2O3 तक पहुंचने से पहले ऑक्साइड के जटिल मिश्रण जैसे V4O7 और V5O9 हो सकते हैं।

अम्ल-क्षार अभिक्रिया
V2O5 एक उभयधर्मी ऑक्साइड है। अधिकांश धातु आक्साइड के विपरीत, यह हल्के पीले, अम्लीय घोल देने के लिए पानी में थोड़ा घुलनशील होता है। इस प्रकार V2O5 डाइऑक्सोवनेडियम (V) केंद्रों वाले हल्के पीले नमक युक्त घोल बनाने के लिए प्रबल गैर-कम करने वाले एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है:
 * V2O5 + 2 HNO3 → 2 VO2(NO3) + H2O

यह पॉलीओक्सोवानाडेट्स बनाने के लिए प्रबल आधारों के साथ भी प्रतिक्रिया करता है, जिसकी एक जटिल संरचना होती है जो पीएच पर निर्भर करती है। यदि अतिरिक्त जलीय सोडियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग किया जाता है, तो उत्पाद एक रंगहीन नमक (रसायन विज्ञान),  सोडियम ऑर्थोवनाडेट , Na3VO4 है। यदि Na3VO4 के विलयन में अम्ल को धीरे-धीरे मिलाया जाए तो रंग धीरे-धीरे गहरा होकर नारंगी से लाल हो जाता है, इससे पहले कि भूरा हाइड्रेटेड V2O5 pH 2 के आसपास अवक्षेपित हो जाए। इन समाधानों में मुख्य रूप से आयन VO42− और V2O74− होते हैं pH 9 और pH 13 के बीच, लेकिन pH 9 से नीचे और अधिक विदेशी प्रजातियां जैसे V4O124− और HV10O285− (डेकावनाडेट) प्रबल होता है।

थियोनील क्लोराइड के साथ उपचार करने पर, यह वाष्पशील तरल वैनेडियम ऑक्सीक्लोराइड, VOCl3 में परिवर्तित हो जाता है।:
 * V2O5 + 3 SOCl2 → 2 VOCl3 + 3 SO2

अन्य रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं
हाइड्रोक्लोरिक एसिड और हाइड्रोब्रोमिक एसिड संबंधित हलोजन में ऑक्सीकृत हो जाते हैं, जैसे,
 * V2O5 + 6HCl + 7H2O → 2[VO(H2O)5]2+ + 4Cl− + Cl2

एसिड के घोल में वनाडेट या वनेडियम आयन यौगिक रंगीन मार्ग के माध्यम से जिंक अमलगम द्वारा कम किए जाते हैं:

आयन सभी अलग-अलग डिग्री तक हाइड्रेटेड होते हैं।

तैयारी
तकनीकी ग्रेड V2O5 वनेडियम धातु और फेरोवनेडियम के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले काले पाउडर के रूप में उत्पादित किया जाता है। वनेडियम अयस्क या वनेडियम युक्त अवशेषों को सोडियम कार्बोनेट और अमोनियम नमक के साथ सोडियम मेटावनाडेट, NaVO3 का उत्पादन करने के लिए इलाज किया जाता है।. इस सामग्री को तब सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग करके पीएच 2–3 में अम्लीकृत किया जाता है। H2SO4लाल केक का एक अवक्षेप प्राप्त करने के लिए (रासायनिक गुण देखें)। इसके बाद रेड केक को 690 डिग्री सेल्सियस पर पिघलाया जाता है ताकि कच्चा V2O5 तैयार किया जा सके।

वनेडियम (वी) ऑक्साइड तब उत्पन्न होता है जब वनेडियम धातु को अतिरिक्त ऑक्सीजन से गर्म किया जाता है, लेकिन यह उत्पाद अन्य, निचले ऑक्साइड से दूषित होता है। एक अधिक संतोषजनक प्रयोगशाला तैयारी में 500-550 डिग्री सेल्सियस पर अमोनियम मेटावनाडेट का अपघटन सम्मिलित है:
 * 2 NH4VO3 → V2O5 + 2 NH3 + H2O

फेरोवनेडियम उत्पादन
मात्रा के संदर्भ में, वनेडियम (V) ऑक्साइड का प्रमुख उपयोग फेरोवनेडियम के उत्पादन में होता है (तैयारी देखें)। ऑक्साइड को स्क्रैप आयरन और फेरोसिलिकॉन के साथ गर्म किया जाता है, जिसमें चूना (सामग्री) मिलाकर कैल्शियम सिलिकेट लावा बनाया जाता है। एल्यूमिना के साथ-साथ आयरन-वनेडियम मिश्र धातु का उत्पादन करने के लिए अल्युमीनियम का भी उपयोग किया जा सकता है

सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन
वनेडियम (वी) ऑक्साइड का एक अन्य महत्वपूर्ण उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड के निर्माण में है, जो एक महत्वपूर्ण औद्योगिक रसायन है, जिसका 2001 में दुनिया भर में 165 मिलियन टन का वार्षिक उत्पादन होता है, जिसका अनुमानित मूल्य यूएस $ 8 बिलियन है। वनेडियम (वी) ऑक्साइड संपर्क प्रक्रिया  में हवा द्वारा  सल्फर ट्रायऑक्साइड  को सल्फर डाइऑक्साइड के रेडॉक्स को हल्के से एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया  उत्प्रेरक  के महत्वपूर्ण उद्देश्य में कार्य करता है:
 * 2 SO2 + O2  2 SO3

इस सरल अभिक्रिया की खोज, जिसके लिए V2O5 सबसे प्रभावी उत्प्रेरक है, जिसने सल्फ्यूरिक एसिड को आज का सबसे सस्ता कमोडिटी रसायन बनने की अनुमति दी है। प्रतिक्रिया 400 और 620 डिग्री सेल्सियस के बीच की जाती है; 400 डिग्री सेल्सियस से नीचे V2O5 उत्प्रेरक के रूप में निष्क्रिय है, और 620 डिग्री सेल्सियस से ऊपर यह टूटना शुरू हो जाता है। चूंकि यह ज्ञात है कि SO2 द्वारा V2O5 को VO2 तक घटाया जा सकता है, एक संभावित उत्प्रेरक चक्र इस प्रकार है:
 * SO2 + V2O5 → SO3 + 2VO2

के बाद
 * 2VO2 +½O2 → V2O5

यह कुछ बिजली संयंत्रों और डीजल इंजनों में एनओएक्स उत्सर्जन के चयनात्मक उत्प्रेरक कमी (SCR) में उत्प्रेरक के रूप में भी प्रयोग किया जाता है। सल्फर डाइऑक्साइड को सल्फर ट्राइऑक्साइड में परिवर्तित करने में इसकी प्रभावशीलता के कारण, और इस तरह सल्फ्यूरिक एसिड, सल्फर युक्त ईंधन को फायर करते समय ऑपरेटिंग तापमान और बिजली संयंत्र की एससीआर इकाई की नियुक्ति के साथ विशेष देखभाल की जानी चाहिए।

अन्य ऑक्सीकरण
मेलिइक एनहाइड्राइड V2O5 द्वारा है हवा के साथ ब्यूटेन का उत्प्रेरित ऑक्सीकरण निर्मित होता :
 * C4H10 + 4 O2 → C2H2(CO)2O + 8 H2O

मालेइक एनहाइड्राइड का उपयोग पॉलिएस्टर  रेजिन और एल्केड  निर्माण के उत्पादन के लिए किया जाता है। थैलिक एनहाइड्राइड इसी तरह  V2O5 उत्प्रेरित ऑक्सीकरण द्वारा निर्मित होता है। वनेडियम ऑक्साइड-उत्प्रेरित ऑक्सीकरण के लिए ओ-ज़ाइलीन से थैलिक एनहाइड्राइड के लिए समीकरण:
 * C6H4(CH3)2 + 3 O2 → C6H4(CO)2O + 3 H2O

नेफ़थलीन के वनेडियम ऑक्साइड-उत्प्रेरित ऑक्सीकरण के लिए फ़ेथलिक एनहाइड्राइड के लिए समीकरण:
 * C10H8 + 4½ O2 → C6H4(CO)2O + 2CO2 + 2H2O

थैलिक एनहाइड्राइड प्लास्टिसाइज़र  का अग्रदूत है, जिसका उपयोग पॉलिमर को लचीलापन प्रदान करने के लिए किया जाता है।

इसी तरह से कई अन्य औद्योगिक यौगिकों का उत्पादन किया जाता है, जिनमें एडिपिक एसिड, एक्रिलिक एसिड, ऑक्सैलिक अम्ल और  एंथ्राक्विनोन सम्मिलित हैं।

अन्य अनुप्रयोग
थर्मल प्रतिरोध के अपने उच्च गुणांक के कारण, वनेडियम (वी) ऑक्साइड  थर्मल इमेजिंग  के लिए बोलोमीटर और माइक्रोबोलोमीटर सरणियों में एक डिटेक्टर सामग्री के रूप में उपयोग करता है। यह पीपीएम स्तरों (0.1 पीपीएम तक) में इथेनॉल सेंसर के रूप में भी आवेदन पाता है।

वनेडियम रेडॉक्स बैटरी एक प्रकार की प्रवाह बैटरी  है जिसका उपयोग  ऊर्जा भंडारण  के लिए किया जाता है, जिसमें पवन फार्म जैसी बड़ी बिजली सुविधाएं सम्मिलित हैं। वनेडियम ऑक्साइड का उपयोग लिथियम आयन बैटरी में कैथोड के रूप में भी किया जाता है।

जैविक गतिविधि
वनेडियम (वी) ऑक्साइड मनुष्यों के लिए बहुत मामूली तीव्र विषाक्तता प्रदर्शित करता है, जिसमें एलडी 50 लगभग 470 मिलीग्राम/किलोग्राम होता है। अधिक खतरा धूल के अंदर जाने से होता है, जहां LD50  14 दिनों के एक्सपोजर के लिए 4-11 मिलीग्राम/किलोग्राम के बीच होता है। वे तिथि, के हाइड्रोलिसिस द्वारा गठित फॉस्फेट (PO43−) को संसाधित करने वाले एंजाइमों को रोकता प्रतीत होता है । हालांकि कार्रवाई का तरीका मायावी रहता है।

बाहरी संबंध

 * How Vanadium Oxide Is Used In Energy Storage
 * Vanadium Pentoxide and other Inorganic Vanadium Compounds (Concise International Chemical Assessment Document 29)
 * Vanadium Pentoxide and other Inorganic Vanadium Compounds (Concise International Chemical Assessment Document 29)
 * Vanadium Pentoxide and other Inorganic Vanadium Compounds (Concise International Chemical Assessment Document 29)
 * Vanadium Pentoxide and other Inorganic Vanadium Compounds (Concise International Chemical Assessment Document 29)