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外観
赤みの黄色～黄みの赤褐色, 粉末
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性質
外観は黄色から赤色の個体であり、常温常圧の通常の取り扱い条件においては安定した化合物です。水にはわずかに溶けますが、エタノールやエーテルといった有機溶媒には全く溶けません。一方で、酸やアルカリの水溶液にはよく溶けます。
五酸化バナジウムは、通常、鋼鉄の製錬過程において発生するから製造されます。スラグとは、鉱石から金属を製錬する際などに、製錬する対象となる金属から溶融によって分離した鉱石に含まれるさまざまな鉱物成分を含む物質のことです。
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溶解性
水に微溶 (0.8g/100ml水, 20℃), エタノール, エーテルに不溶。酸、アルカリに可溶。
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解説
五酸化二バナジウム,橙色の斜方晶系針状晶．密度3.36 g cm－3．融点674 ℃．1750 ℃ で分解してV2O3になる．光によって低い酸化状態の酸化物になる．融解すると電気伝導性が現れる．水にはわずかに溶け，淡黄色の酸性水溶液になる．塩基には易溶であるが，酸にも溶ける．生じた VⅤの化学種はかなり強い酸化力があり，塩酸から Cl2 を発生し，VⅣになる．
森北出版「化学辞典（第2版）
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用途
接触法による硫酸製造触媒、ナフタリンの空気酸化による無水フタル酸製造用触媒、ベンゼンからの無水マレイン酸製造用触媒、アニリンブラック製造用触媒に用いる。三酸化バナジウム(V203)、四酸化バナジウム(V204)などバナジウム化合物の製造原料
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構造
五酸化バナジウムは、無機化合物の中でも非常に特徴的な構造を持っています。1つのバナジウム原子が5つの酸素原子と配位しており、これらの結合は平面上に広がっていきます。
また、他の金属と複合した酸化物を作るときも、含まれる金属の種類のよって異なる結晶構造を形成することも、この化合物の特徴の1つです。
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製造
五酸化二バナジウム,バナジウム微粉末を酸素中で熱すると得られる．
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応用
五酸化二バナジウム,硫酸製造用触媒，有機酸製造触媒，酸化触媒，陶磁器の着色，写真用現像薬，染色，ガラス(耐紫外線)，蛍光体原料，電池材料，元素分析試薬などに用いられる.
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危険性
五酸化バナジウムは、GHS分類において、急性毒性 (吸入: 粉じん) を示し、眼に対する重篤な損傷・眼刺激性、生殖細胞変異原性、発がん性、生殖毒性、特定標的臓器・全身毒性 (単回及び反復ばく露) 、水生環境急性有害性、水生環境慢性有害性が認められています。
五酸化バナジウムの法規制は、労働安全衛生法において「名称等を表示すべき危険有害物質」に指定されています。また、リスクアセスメントを実施すべき危険有害物質にも該当しており「特定化学物質・第2類物質・管理第2類物質」に分類されます。
労働基準法では「疾病化学物質」、PRTR法においては「第1種指定化学物質」に分類されます。毒物および劇物取締法では、「劇物」に指定されている化合物です。
参考文献
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説明
Vanadium pentoxide is a yellow to red colour solid and is odourless. Vanadium pentoxide
dust is the particulate form of a non-combustible, odourless, yellow-orange or dark grey
crystalline solid.
On decomposition by heating, vanadium pentoxide produces toxic fumes. Vanadium
is widely distributed in the Earth’s crust in a wide range of minerals and in fossil fuels.
Vanadium pentoxide, the major commercial product of vanadium, is mainly used in the
production of alloys with iron and aluminium. It is also used as an oxidation catalyst in
the chemical industry and in a variety of minor applications.
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化学的特性
A yellow to rust-brown or orange crystals or powder. Slightly soluble in water and denser than water. Contact may cause severe irritation to skin, eyes, and mucous membranes. May be toxic by ingestion, inhalation and skin absorption.
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使用
Vanadium(V) oxide is used in Vacuum deposition, catalysts for conversion of toluene to benzonitrile or propylene to acrylonitrile, as a detector material in bolometers and microbolometer arrays for thermal imaging.
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定義
vanadium pentoxide: A crystalline compound,V2O5, used extensively as a catalyst inindustrial gas-phase oxidationprocesses.
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反応プロフィール
Vanadium pentoxide is acidic in many reactions. Hence, soluble in bases. [Kirk-Othmer]. Can react with ClF3, Li, peroxyformic acid and (Ca+S+H2O). Also reacts with strong acids.
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危険性
The compound is toxic by ingestion, inhalation, and contact. Inhalation can cause asthma, cough, dyspnea, and bronchial constriction. Ingestion can cause gastrointestinal tract disturbances. Other toxic symptoms are skin pallor, greenish-black tongue, and papular skin rash (Lewis, R.J. (Sr) 1996. Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials, 9thed. New York: Van Nostrand Reinhold).
The oral LD50 for V2O5 dust in rats is 10 mg/kg and the inhalation LCLO in rats is 70 mg/m3/2hr.
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健康ハザード
Probable oral lethal dose for humans is between 5 and 50 mg/kg or between 7 drops and 1 teaspoonful for a 70 kg (150 lb.) person. Toxicity is about the same magnitude as pentavalent arsenic. A person with chronic respiratory disease is at greater risk when exposed to this substance.
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火災危険
Container may explode in heat of fire. When heated to decomposition, Vanadium pentoxide emits acrid smoke and fumes of vanadium oxides. Material is not flammable but Vanadium pentoxide may increase the intensity of the fire when in contact with combustible materials. Avoid chlorine trifluoride; lithium; peroxyformic acid; and calcium, sulfur, water complexes. Hazardous polymerization may not occur.
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使用用途
五酸化バナジウムは、フェロバナジウム (ステンレスなどのの製錬) やの酸化 (硫酸製造工程の触媒用途) に活用されています。そのほか、有機酸製造触媒、顔料、、電池やバッテリー、蛍光体としても有用です。
1. 鋼鉄への添加材
特にバナジウム単体の硬度、高い融点、優れた耐食性から主に鋼鉄への添加剤として使用されることが多く、バナジウム消費量の90%を占めています。このようにして製造されるフェロバナジウムは、靱性、耐熱性、耐食性に優れているのが特徴です。
高張力鋼として自動車用鋼板、ビルの鉄筋、橋梁など、構造用鋼として発電用タービンやパイプなど、工具鋼として高速度工具鋼、切削工具などに使用されています。その他、光化学スモッグや酸性雨の原因となる窒素酸化物 (NOx) を取り除く脱硝触媒の原料としても用途の1つです。
2. 有機合成における触媒
五酸化バナジウムは、高温条件下で使用する場合には強い酸化剤です。安定な構造をしているベンゼンやナフタレンをそれぞれ無水マレイン酸、無水フタル酸に酸化してしまうほどの酸化力を持ちます。この酸化力を利用して、硫酸を製造する接触法において、二酸化硫黄を三酸化硫黄に酸化させる段階で使用されます。
3. バッテリー材料
バナジウム酸化還元電池は、風力発電所のような大規模な電力設備を含むエネルギー貯蔵に使用されるバッテリーです。また、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、マグネシウムイオン電池などのホスト材料として、広く使用されます。さらに、有機電子装置の電荷注入と抽出材料としても有用です。
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安全性プロファイル
Poison by ingestion,
inhalation, intraperitoneal, subcutaneous,
intratracheal, and intravenous routes. An
experimental teratogen. Human systemic
effects by inhalation: bronchiolar
constriction, including asthma, cough,
dpspnea, sputum, and conjunctiva irritation.
Experimental reproductive effects. Mutation
data reported. A respiratory irritant; causes
skin pallor, greenish-black tongue, chest
pain, cough, dyspnea, palpitation, lung
changes. When ingested it causes
gastrointestinal tract disturbances. May also
cause a papular skin rash. Mixtures with
calcium + sulfur + water may ignite
spontaneously. The absorption of V2O5 by
inhalation is nearly 100%. Incompatible with
ClF3, Li, peroxyformic acid. When heated to
decomposition it emits acrid smoke and
irritating fumes of VOx. See also
VANADIUM COMPOUNDS.
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職業ばく露
(dust); Suspected reprotoxic hazard,
Suspected of causing genetic defects, Primary irritant (w/o
allergic reaction), (fume) Possible risk of forming tumors,
Vanadium pentoxide is an industrial catalyst in oxidation
reactions; is used in glass and ceramic glazes; is a
steel additive; and is used in welding electrode coatings.
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発がん性
Vanadium pentoxide was not mutagenic
in Salmonella strains and did not increase the frequency
of micronucleated erythrocytes in mice.9
In other studies vanadium compounds have produced
clear evidence of aneuploidy in somatic
cells after exposure by several different routes.
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輸送方法
UN2862 Vanadium pentoxide, nonfused form,
Hazard Class: 6.1; Labels: 6.1-Poisonous materials.
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不和合性
Strong acids; lithium, chlorine trifluoride;
peroxyformic acid; combustible substances.
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廃棄物の処理
Consult with environmental
regulatory agencies for guidance on acceptable disposal
practices. Generators of waste containing this contaminant
(≥100 kg/mo) must conform to EPA regulations governing
storage, transportation, treatment, and waste disposal.
Vanadium pentoxide may be salvaged or disposed of in a
sanitary landfill.
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参考文献
A. Byström, K.-A. Wilhelmi, O. Brotzen, Acta Chem. Scand., 4, 1119 (1950), DOI: 10.3891/acta.chem.scand.04-1119.
