الفاناديوم

ج: الفاناديوم هو معدن انتقالي بالرمز V وعدد ذري ​​23. وهو عنصر صلب ذو لون رمادي فضي وقابل للطرق ومقاوم للتآكل والأحماض والقلويات والمياه المالحة.

نادرًا ما يوجد الفاناديوم في الطبيعة، لكنه خامس أكثر المعادن الانتقالية وفرة في القشرة الأرضية.

وغالبًا ما يوجد في الخامات التي تحتوي على التيتانيوم والحديد، وفي رواسب الفحم والنفط.

ج: يمكن أن يؤثر الفاناديوم على صحة الإنسان بالطرق التالية:

• الاستنشاق: استنشاق الهواء المحتوي على خامس أكسيد الفاناديوم يمكن أن يسبب السعال الذي يستمر لعدة أيام.
• الاتصال: يمكن أن تهيج الجلد والعينين.
• التعرض العالي: يمكن أن يسبب الغثيان والقيء وآلام البطن وتغير لون اللسان إلى اللون الأخضر.

ج: تشير بعض الدراسات التي أجريت على الحيوانات والبشر إلى أن الفاناديوم قد:

• انخفاض مستويات السكر في الدم
• تحسين حساسية الأنسولين لدى الأشخاص المصابين بداء السكري من النوع الثاني
• انخفاض إجمالي والكوليسترول الضار (LDL).

A:

• يمكن استخدام الفاناديوم في صناعة سبائك الفولاذ، لاستخدامها في المركبات الفضائية والمفاعلات النووية وحاملات الطائرات، وما إلى ذلك.
• قوة سبائك الفاناديوم الفولاذية تعني أنها مناسبة تمامًا لإنشاء الأدوات والمحاور وقضبان المكبس وكعوارض في البناء.
• في بطاريات تدفق الفاناديوم (VFBs)، يُستخدم الفاناديوم لإنشاء حل موثوق وآمن ومستقر لتخزين الطاقة المتجددة.
• يمكن استخدام الفاناديوم في السيراميك كصبغة.
• يمكن استخدام خامس أكسيد الفاناديوم كمحفز في صناعة الأصباغ وأقمشة الطباعة.
• يمكن صنع مغناطيس فائق التوصيل من شريط الغاليوم الفاناديوم.
• يستخدم أكسيد الفاناديوم في صناعة حامض الكبريتيك.
• في المجال الطبي، يستخدم الفاناديوم لعلاج عدد من الأمراض، بما في ذلك مرض السكري وأمراض القلب وارتفاع الكولسترول. كما تم استخدامه أيضًا في كاثودات البطاريات الخاصة بأجهزة إزالة الرجفان القلبية المزروعة.
• تجري الأبحاث الآن لاستخدام الفاناديوم في كاثودات بطاريات السيارات الكهربائية.
• استخدم العلماء الخصائص الفريدة للفاناديوم لإنتاج نوافذ ذكية يمكنها عزل الحرارة خلال فصل الصيف والاحتفاظ بالحرارة بالداخل عندما يبرد الطقس.

A:

• يستخدم على نطاق واسع في الصناعات المعدنية والكيميائية وغيرها من الصناعات، ويستخدم بشكل رئيسي في صهر حديد الفاناديوم.
• كمادة مضافة للسبائك، تمثل أكثر من 80٪ من إجمالي استهلاك خامس أكسيد الفاناديوم
• تليها المحفزات، أي المحفزات، والتي تمثل حوالي 10٪ من المجموع.
• تمثل المواد الكيميائية غير العضوية والكواشف الكيميائية والمينا والمواد المغناطيسية حوالي 10٪ من الإجمالي.

ج: خامس أكسيد الفاناديوم أكثر سمية من الشكل العنصري. التعرض المزمن لغبار وأبخرة خامس أكسيد الفاناديوم يمكن أن يسبب:

• تهيج شديد في العينين والجلد والجهاز التنفسي العلوي
• الالتهابات المستمرة للقصبة الهوائية والشعب الهوائية
• وذمة رئوية
• التسمم الجهازي

ج: صنفت الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) خامس أكسيد الفاناديوم على أنه مادة مسرطنة محتملة للبشر بناءً على أدلة على الإصابة بسرطان الرئة في الفئران المعرضة.

ج: يمكن العثور على الفاناديوم في البيئة في الطحالب والنباتات واللافقاريات والأسماك والعديد من الأنواع الأخرى. وفي بلح البحر والسرطانات، يتراكم الفاناديوم بيولوجيًا بقوة، مما قد يؤدي إلى تركيزات تزيد بحوالي 105 إلى 106 مرات عن التركيزات الموجودة في مياه البحر.

يتسبب الفاناديوم في تثبيط بعض الإنزيمات لدى الحيوانات، مما له تأثيرات عصبية عديدة. وإلى جانب التأثيرات العصبية يمكن أن يسبب الفاناديوم اضطرابات في التنفس وشللاً وتأثيرات سلبية على الكبد والكليتين.

أظهرت الاختبارات المعملية على حيوانات الاختبار أن الفاناديوم يمكن أن يسبب ضررًا للجهاز التناسلي للحيوانات الذكور، وأنه يتراكم في المشيمة الأنثوية.

يمكن أن يسبب الفاناديوم تغيرات في الحمض النووي في بعض الحالات، لكنه لا يمكن أن يسبب السرطان لدى الحيوانات.

ج: يوجد الفاناديوم في جميع أنسجة جسم الإنسان. أبلغ بيرن وكوستا في عام 1978 عن وجود تركيزات للفاناديوم في الكلى والكبد والعضلات.

A:

• الفاناديوم موجود في بعض المكملات الغذائية. استشر طبيبك قبل تناول المكملات الغذائية التي تحتوي على الفاناديوم لتحديد ما إذا كانت مناسبة لك. يجب أن تبقى المكملات الغذائية بعيدا عن متناول الأطفال.
• الفاناديوم هو أحد مكونات دخان التبغ. تجنب التدخين في الأماكن المغلقة مثل داخل المنزل أو السيارة من أجل الحد من التعرض للأطفال وأفراد الأسرة الآخرين.

A:

• تناول الأطعمة التي تحتوي على الفاناديوم، وتوجد مستويات أعلى في المأكولات البحرية. يوجد الفاناديوم في بعض المكملات الغذائية.
• استنشاق الهواء بالقرب من الصناعات التي تحرق زيت الوقود أو الفحم؛ تطلق هذه الصناعات أكسيد الفاناديوم في الهواء.
• العمل في الصناعات التي تعالج الفاناديوم أو تصنع المنتجات التي تحتوي على الفاناديوم.
• استنشاق الهواء الملوث أو شرب المياه الملوثة بالقرب من مواقع النفايات أو مدافن النفايات التي تحتوي على الفاناديوم.
• استنشاق دخان السجائر.
• لا يمتص الجسم الفاناديوم بسهولة من المعدة أو الأمعاء أو ملامسة الجلد.

ج: من المتوقع أن تكون التأثيرات الصحية على الأطفال مماثلة للتأثيرات التي تظهر على البالغين.

أظهرت الدراسات التي أجريت على الحيوانات المعرضة أثناء الحمل أن الفاناديوم يمكن أن يسبب انخفاضًا في النمو وزيادة في حدوث العيوب الخلقية. عادة ما يتم ملاحظة هذه التأثيرات عند المستويات التي تسبب تأثيرات لدى الأم. كما لوحظت تأثيرات عند تناول جرعات الفاناديوم والتي لم تسبب تأثيرات لدى الأم.

ج: الاستخدامات الخمسة الرئيسية للفاناديوم تشمل:

• إنتاج السبائك المعدنية.
• داخل المفاعلات النووية.
• يستخدم أكسيد الفاناديوم كمحفز في إنتاج حامض الكبريتيك.
• تستخدم أكاسيد الفاناديوم أحيانًا كأصباغ.
• الفاناديوم هو معدن نادر في النظام الغذائي البشري، ويستخدم لنمو العظام.

ج: يتم تصنيف الفاناديوم كعنصر بنسبة وفرة تبلغ 0.019 بالمائة من حيث الوزن على القشرة الأرضية، مما يجعله العنصر العشرين الأكثر وفرة على الأرض. ويوجد في الطبيعة بشكل أساسي مع عناصر أخرى في المعادن، وكذلك في صخور الفوسفات والفحم والنفط. يتم استخراجه بشكل أساسي من قبل دول الصين وروسيا وجنوب إفريقيا.

ج: الخصائص الفيزيائية للفاناديوم:

• الفاناديوم لديه نقطة انصهار تبلغ 1910 درجة مئوية ونقطة غليان تبلغ 3407 درجة مئوية. وهو موجود كمادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.
• تبلغ كثافة الفاناديوم 6.1 جرام لكل سنتيمتر مكعب. وغالبا ما يوصف بأنه معدن ثقيل، وهي تلك العناصر المعدنية التي تزيد كثافتها عن 5 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
• الفاناديوم النقي هو لون رمادي-أبيض ولامع في المظهر.
• الفاناديوم مادة مطيعة (يمكن سحبها إلى أسلاك رفيعة) ومرن (يمكن ضربها أو ضغطها لتشكيلها).
• كما ذكرنا سابقًا، تم تسمية الفاناديوم بهذا الاسم نظرًا لمركباته الملونة. يشكل الفاناديوم أكاسيد ملونة مختلفة بناءً على حالات الأكسدة المختلفة فيها. وتشمل هذه أكسيد الفاناديوم (II) (الأرجواني)، وأكسيد الفاناديوم (III) (الأخضر)، وأكسيد الفاناديوم (IV) (الأزرق)، وأكسيد الفاناديوم (V) (الأصفر).

ج: الخصائص الكيميائية الرئيسية للفاناديوم هي كما يلي:

• يتفاعل الفاناديوم مع الأكسجين الموجود في الهواء عند تسخينه ليشكل في المقام الأول أكسيد الفاناديوم (V)، والذي يُسمى أيضًا خامس أكسيد الفاناديوم. ومع ذلك، تشتمل عينات أكسيد الفاناديوم أيضًا على جزيئات الفاناديوم التي تفاعلت مع الأكسجين في حالة الأكسدة 3+ لتكوين أكسيد الفاناديوم (III)، والذي يُسمى أيضًا أكسيد الفاناديوم سيسكيوكسيد؛ وتكون حالة الأكسدة 4+ لتكوين أكسيد الفاناديوم (IV)، ويسمى أيضًا ثاني أكسيد الفاناديوم. تتشكل طبقة رقيقة من أكسيد الفاناديوم على سطح عينات الفاناديوم المعرضة للهواء، مما يمنع المزيد من التآكل في الهواء أو الماء.
• نظيرا الفاناديوم الموجودان بشكل طبيعي هما: الفاناديوم{{0}} (بوفرة 0.25%) والفاناديوم-51 (بوفرة 99.75%.)
• يتفاعل الفاناديوم مع الفلور في وجود الحرارة لتكوين فلوريد الفاناديوم (V)، والذي يُسمى أيضًا فلوريد الفاناديوم الخماسي.
• على الرغم من أن الفاناديوم يعتبر سامًا عند تناول جرعات عالية، إلا أن البشر يتناولون في المتوسط ​​0.01 ملجم من الفاناديوم في وجباتهم الغذائية اليومية، والذي يستخدم بشكل أساسي لنمو العظام.