Chemický prvek vanad se řadí mezi přechodné kovy. Byl objeven v roce 1801 Andresem Manuelem del Rio.
Datová zóna
| Klasifikace: | Vanad je přechodný kov |
| Barva: | stříbrná |
| Atomová hmotnost: | 50.9415 |
| Stav: | pevná látka |
| Teplota tání: | 1920 oC, 2193 K |
| Teplota varu: | 3400 oC, 3673 K |
| Elektrony: | 23 |
| Protony: | 23 |
| Neutrony v nejrozšířenějším izotopu: | 28 |
| Elektronové obaly: | 2,8,11,2 |
| Elektronová konfigurace: | 3d3 4s2 |
| Hustota při 20oC: | 6.1 g/cm3 |
Zobrazit více, včetně: Teploty, energie, oxidace,
reakce, sloučeniny, poloměry, vodivosti
| Atomický objem: | 8,78 cm3/mol |
| Struktura: | bcc: těleso centrované kubické |
| Tvrdost: | 7,0 mohs |
| Měrná tepelná kapacita | 0,49 J g-1 K-1 |
| Teplota tání | 20.90 kJ mol-1 |
| Teplo atomizace | 514 kJ mol-1 |
| Teplo vypařování | 459 kJ mol-1 |
| 1. ionizační energie | 650.3 kJ mol-1 |
| 2. ionizační energie | 1413.5 kJ mol-1 |
| 3. ionizační energie | 2828 kJ mol-1 |
| Elektronová afinita | 50.7 kJ mol-1 |
| Minimální oxidační číslo | -1 |
| Min. běžné oxidační číslo | 0 |
| Maximální oxidační číslo | 5 |
| Maximální běžné oxidační číslo. | 5 |
| Elektronegativita (Paulingova stupnice) | 1,63 |
| Polarizační objem | 12.4 Å3 |
| Reakce se vzduchem | mírná, w/ht ⇒ V2O5, VN |
| Reakce s 15 M HNO3 | mírná |
| Reakce s 6 M HCl | |
| . | žádná |
| Reakce s 6 M NaOH | žádná |
| Oxid(y) | VO, V2O3, VO2, V2O5 (pentoxid vanadu) |
| Hydrid(y) | VH, VH2 |
| Chlorid(y) | VCl2, VCl3, VCl4 |
| Atomický poloměr | 134 pm |
| Iontový poloměr (1+ ion) | – |
| Iontový poloměr (2+ ion) | 93 pm |
| Iontový poloměr (3+ ion) | 78 pm |
| Iontový poloměr (1- ion) | – |
| Iontový poloměr (2- ion) | – |
| Iontový poloměr (3- ion) | – |
| Tepelná vodivost | 30.7 W m-1 K-1 |
| Elektrická vodivost | 4 x 106 S m-1 |
| Teplota tuhnutí/topení: | 1920 oC, 2193 K |
Kovový vanad s vrstvou oxidu. Foto: Tomihahndorf.
Objev vanadu
Vanad objevil v roce 1801 španělský vědec Andres Manuel del Rio.
Del Rio objevil nový prvek v hnědé olověné rudě (dnes je známý minerál vanadinit, Pb53Cl) v Novém Španělsku (Mexiko).
Del Rio se přestěhoval do Mexika jako profesor chemie a mineralogie na Královské škole dolů v Mexico City.
Svůj nový prvek pojmenoval panchromo nebo panchromium, což znamená „všechny barvy“, protože při zkoumání solí tohoto prvku zjistil širokou škálu barev.
Poté prvek přejmenoval na eritrono nebo erythronium, z řeckého slova eruthros, což znamená červený. Nový název byl inspirován červenou barvou, která se objevila při zahřátí nebo okyselení oxidových solí nového prvku ze skupiny 1 nebo 2 – například oxidu vanadičitého sodného. (1),(2),(3)
V roce 1805 francouzský chemik Hippolyte-Victor Collet-Descotils zkoumal olověnou rudu a oznámil, že erytronium je ve skutečnosti nečistý chrom – tuto analýzu del Rio bohužel přijal.
O prvku nebylo více slyšet až do roku 1830, kdy Nils Gabriel Sefström ve švédském Stockholmu našel nový kov ve švédské železné rudě.
Tento nový prvek nazval vanad podle „Vanadis“, skandinávské bohyně krásy, a to kvůli krásným pestrobarevným sloučeninám, které tento kov vytvářel. (4)
V témže roce německý chemik Friedrich Wöhler znovu zkoumal mexickou olověnou rudu a zjistil, že vanad je totožný s del Riovým erythroniem. (5)
Kov poprvé izoloval sir Henry E. Roscoe v roce 1867 v anglickém Manchesteru redukcí chloridu vanadičitého vodíkem.
Na počest Rocoeovy práce byl pojmenován minerál vanadu roscoelit. (4), (6)
Objev vanadu v roce 1801 byl zpočátku přehlížen, protože byl považován za nečistý chrom, který se v periodické tabulce nachází napravo od vanadu. V roce 1801 se samozřejmě koncept periodické tabulky ještě nezrodil.
| skupina 4 | skupina 5 | skupina 6 | |
| 4 | 22 Ti |
23 V |
24 Cr |
| 5 | 40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
| 6 | 72 Hf |
73 Ta |
74 W |
Barevné oxidační stavy vanadu: +2 je levandulová; +3 je zelená; +4 je modrá; +5 je žlutá. Když Andres Manuel del Rio spatřil tyto barvy, rozhodl se nejprve nový prvek nazvat panchrom, což znamená „všechny barvy“. Na krátkém videu níže můžete vidět, jak tyto barvy vznikají chemickými reakcemi. Foto: Steffen Kristensen.
Stroj SR-71B z Dryden Flight Research Center NASA, který dokáže letět rychlostí více než 2 200 km/h a ve výšce přes 85 000 stop. Slitina titanu, hliníku a vanadu se používá pro proudové motory a pro vysokorychlostní letadla. (Foto: NASA)
Vzhled a vlastnosti
Škodlivé účinky:
Ačkoli je vanad pro některé živočichy nezbytným stopovým prvkem, řada jeho sloučenin je toxická.
Obecně platí, že čím vyšší je oxidační stav vanadu, tím je sloučenina toxičtější.
Vlastnosti:
Vanad je zářivě bílý, měkký, tvárný kov s dobrou strukturní pevností.
Vanad je odolný vůči působení alkálií, kyseliny chlorovodíkové, kyseliny sírové a slané vody.
Pokud je přítomen ve sloučeninách, vyskytuje se vanad převážně v oxidačním stavu V.
Kov se na vzduchu oxiduje při teplotě kolem 660 oC na pentoxid (V2O5).
Použití vanadu
Hlavní využití vanadu je ve slitinách, zejména s ocelí.
85 % veškerého vyrobeného vanadu jde do oceli, 10 % do slitin titanu a 5 % do všech ostatních použití. 7
Malé množství vanadu zvyšuje pevnost, houževnatost a tepelnou odolnost.
Obvykle se přidává ve formě ferovanadu, slitiny vanadu a železa.
Slitiny vanadové oceli se používají v převodovkách, nápravách a klikových hřídelích.
Slitina titanu, hliníku a vanadu se používá v proudových motorech a pro vysokorychlostní letadla.
Vanadová fólie se používá k plátování titanu na ocel.
Páska vanadu a galia se používá v supravodivých magnetech.
Pentoxid vanadu se používá v keramice a jako katalyzátor pro výrobu kyseliny sírové.
První rozsáhlé průmyslové využití kovového vanadu bylo před více než sto lety v podvozku automobilu Ford Model T ze slitiny vanadové oceli.
V reklamě na model T z roku 1908 se uvádí: „V celém automobilu je použita vanadová ocel, nejpevnější, nejtvrdší a nejodolnější ocel, jaká kdy byla vyrobena.“
Obsah a izotopy
Obsah zemské kůry: 120 hmotnostních dílů na milion, 50 molů na milion
Obsah sluneční soustavy:
Cena, čistá: 220 dolarů za 100 g
Cena, volně ložená: 2,70 dolarů za 100 g
Zdroj: Vanad se v přírodě nevyskytuje volně, ale v kombinaci s asi 65 různými minerály. Vanad se nachází také v bauxitu a v ložiscích fosilních paliv. Komerčně se kov vyrábí redukcí pentoxidu vápenatého.
Izotopy: Vanad má 18 izotopů, jejichž poločasy rozpadu jsou známy, s hmotnostními čísly 43 až 60. Přirozeně se vyskytující vanad je směsí dvou izotopů, 50V a 51V s přirozeným výskytem 0,2 % a 99,7 %.
- Dieter Rehder, Bioinorganic Vanadium Chemistry, 2008, Wiley, str. 2
- Ariosto Aguilar Mandujano, Andres Manuel del Rio, pedagog
- B. B. Smith Hopkins, Chemistry of the Rarer Elements, 1923, D.C. Heath and Company, s205
- J.W. Mellor, A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry, Volume IX, 1929, Longmans, Green and Co., s714
- Sydney Marks, A Text-book of Inorganic Chemistry Volume VI. Part III., 1929, Charles Griffin & Company Limited, s12
- Per Enghag, Encyclopedia of the Elements: Sons, s. 542
- François Cardarelli, Materials Handbook: Technical Data – History – Processing – Applications, 2008, John Wiley & Sons, s. 542
- : A Concise Desktop Reference, 2008, Springer, s342
Citujte tuto stránku
Pro online odkazování zkopírujte a vložte jednu z následujících možností:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium</a>
nebo
<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium Element Facts</a>
Chcete-li tuto stránku citovat v akademickém dokumentu, použijte následující citaci v souladu s MLA:
"Vanadium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html>.