El elemento químico vanadio está clasificado como un metal de transición. Fue descubierto en 1801 por Andrés Manuel del Río.
Zona de datos
| Clasificación: | El vanadio es un metal de transición |
| Color: | plateado |
| Peso atómico: | 50.9415 |
| Estado: | sólido |
| Punto de fusión: | 1920 oC, 2193 K |
| Punto de ebullición: | 3400 oC, 3673 K |
| Electrones: | 23 |
| Protones: | 23 |
| Neutrones en el isótopo más abundante: | 28 |
| Capas de electrones: | 2,8,11,2 |
| Configuración de electrones: | 3d3 4s2 |
| Densidad a 20oC: | 6.1 g/cm3 |
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| Volumen atómico: | 8,78 cm3/mol |
| Estructura: | bcc: cúbico centrado en el cuerpo |
| Dureza: | 7,0 mohs |
| Capacidad calorífica específica | 0,49 J g-1 K-1 |
| Calor de fusión | 20.90 kJ mol-1 |
| Calor de atomización | 514 kJ mol-1 |
| Calor de vaporización | 459 kJ mol-1 |
| Energía de primera ionización | 650.3 kJ mol-1 |
| 2ª energía de ionización | 1413.5 kJ mol-1 |
| 3ª energía de ionización | 2828 kJ mol-1 |
| Afinidad de los electrones | 50.7 kJ mol-1 |
| Número de oxidación mínimo | -1 |
| Min. número de oxidación común | 0 |
| Número de oxidación máximo | 5 |
| Número de oxidación común máximo | 5 |
| Electronegatividad (escala de Pauling) | 1,63 |
| Volumen de polarizabilidad | 12.4 Å3 |
| Reacción con el aire | suave, w/ht ⇒ V2O5, VN |
| Reacción con 15 M HNO3 | leve |
| Reacción con 6 M HCl | ninguno |
| Reacción con 6 M NaOH | ninguno |
| Óxido(s) | VO, V2O3, VO2, V2O5 (pentóxido de vanadio) |
| Hidruro(s) | VH, VH2 |
| Cloruro(s) | VCl2, VCl3, VCl4 |
| Radio atómico | 134 pm |
| Radio iónico (ion 1+) | – |
| Radio iónico (ion 2+) | 93 pm |
| Radio iónico (ion 3+) | 78 pm |
| Radio iónico (1- ion) | – |
| Radio iónico (2- ion) | – |
| Radio iónico (3- ion) | – |
| Conductividad térmica | 30.7 W m-1 K-1 |
| Conductividad eléctrica | 4 x 106 S m-1 |
| Punto de congelación/fusión: | 1920 oC, 2193 K |
Metal de vanadio con capa de óxido. Foto de Tomihahndorf.
Descubrimiento del vanadio
El vanadio fue descubierto en 1801 por el científico español Andrés Manuel del Río.
Del Río descubrió el nuevo elemento en un mineral de plomo marrón (que ahora se conoce como el mineral vanadinita, Pb53Cl) en Nueva España (México).
Del Río se había trasladado a México como profesor de Química y Mineralogía en la Real Escuela de Minas de la Ciudad de México.
Nombró a su nuevo elemento panchromo o pancromio, que significa «todos los colores», debido a la amplia gama de colores que había encontrado al investigar las sales del elemento.
Luego cambió el nombre del elemento a eritrono o eritronio, de la palabra griega eruthros, que significa rojo. El nuevo nombre se inspiró en el color rojo que se observaba cuando las sales de óxido del Grupo 1 o del Grupo 2 del nuevo elemento -por ejemplo, el óxido de vanadio de sodio- se calentaban o acidificaban. (1),(2),(3)
En 1805 el químico francés Hippolyte-Victor Collet-Descotils examinó el mineral de plomo y anunció que el eritronio era en realidad cromo impuro -un análisis que, desgraciadamente, del Río aceptó.
No se supo nada más del elemento hasta 1830, cuando Nils Gabriel Sefström, en Estocolmo, Suecia, encontró un nuevo metal en un mineral de hierro sueco.
Llamó a este nuevo elemento vanadio en honor a «Vanadis», la diosa escandinava de la belleza, debido a los hermosos compuestos multicolores que formaba el metal. (4)
El mismo año, el químico alemán Friedrich Wöhler volvió a investigar el mineral de plomo mexicano y descubrió que el vanadio era idéntico al eritronio de Del Río. (5)
El metal fue aislado por primera vez por Sir Henry E. Roscoe en 1867, en Manchester, Inglaterra, mediante la reducción del cloruro de vanadio con hidrógeno.
El mineral de vanadio roscoelita fue nombrado en honor al trabajo de Rocoe. (4), (6)
El descubrimiento del vanadio en 1801 no se tuvo en cuenta en un principio porque se pensó que se trataba de cromo impuro, que se encuentra a la derecha del vanadio en la tabla periódica. Por supuesto, en 1801 no había nacido el concepto de tabla periódica.
| Grupo 4 | Grupo 5 | Grupo 6 | |
| 4 | 22 Ti |
23 V |
24 Cr |
| 5 | 40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
| 6 | 72 Hf |
73 Ta |
74 W |
Los coloridos estados de oxidación del vanadio: +2 es lavanda; +3 es verde; +4 es azul; +5 es amarillo. Al ver estos colores, Andrés Manuel del Río decidió llamar al nuevo elemento pancromio, que significa «todos los colores». Puede ver cómo se generan estos colores mediante reacciones químicas en el breve vídeo que aparece a continuación. Foto de Steffen Kristensen.
Un SR-71B del Centro de Investigación de Vuelos Dryden de la NASA, capaz de volar a más de 2.200 mph y a altitudes de más de 85.000 pies. Se utiliza una aleación de titanio-aluminio-vanadio para los motores de los aviones de alta velocidad. (Crédito de la foto: NASA)
Aspecto y características
Efectos nocivos:
Aunque el vanadio es un oligoelemento esencial para algunas criaturas varios de sus compuestos son tóxicos.
Generalmente, cuanto más alto es el estado de oxidación del vanadio, más tóxico es el compuesto.
Características:
El vanadio es un metal blanco brillante, blando y dúctil con buena resistencia estructural.
El vanadio es resistente al ataque de los álcalis, el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico y el agua salada.
Cuando está presente en compuestos, el vanadio existe principalmente en el estado de oxidación V.
El metal se oxida en el aire a unos 660 oC al pentóxido (V2O5).
Usos del vanadio
El principal uso del vanadio es en aleaciones, especialmente con el acero.
El 85% de todo el vanadio producido se destina al acero, el 10% a aleaciones de titanio y el 5% a todos los demás usos. 7
Una pequeña cantidad de vanadio añade fuerza, dureza y resistencia al calor.
Se suele añadir en forma de ferrovanadio, una aleación de vanadio y hierro.
Las aleaciones de acero con vanadio se utilizan en engranajes, ejes y cigüeñales.
La aleación de titanio-aluminio-vanadio se utiliza en motores a reacción y en aviones de alta velocidad.
La lámina de vanadio se utiliza para revestir de titanio al acero.
La cinta de vanadio-galio se utiliza en imanes superconductores.
El pentóxido de vanadio se utiliza en la cerámica y como catalizador para la producción de ácido sulfúrico.
El primer uso industrial extenso del metal de vanadio fue hace más de un siglo en el chasis de aleación de acero de vanadio del coche Ford Modelo T.
Un anuncio de 1908 para el Modelo T decía: «El acero de vanadio, el más fuerte, resistente y duradero jamás fabricado, se utiliza en todo el coche.»
Abundancia e isótopos
Abundancia corteza terrestre: 120 partes por millón en peso, 50 partes por millón en moles
Abundancia sistema solar: 400 partes por mil millones en peso, 9 partes por mil millones en moles
Coste, puro: 220 dólares por 100g
Coste, a granel: 2,70 dólares por 100g
Fuente: El vanadio no se encuentra libre en la naturaleza, sino que se encuentra combinado en unos 65 minerales diferentes. El vanadio también se encuentra en la bauxita y en los depósitos de combustibles fósiles. Comercialmente, la producción del metal se realiza mediante la reducción cálcica del pentóxido.
Isótopos: El vanadio tiene 18 isótopos cuya vida media se conoce, con números de masa de 43 a 60. El vanadio natural es una mezcla de dos isótopos, el 50V y el 51V, con abundancias naturales del 0,2% y el 99,7% respectivamente.
- Dieter Rehder, Bioinorganic Vanadium Chemistry, 2008, Wiley, p2
- Ariosto Aguilar Mandujano, Andrés Manuel del Río, Educador
- B. Smith Hopkins, Chemistry of the Rarer Elements, 1923, D.C. Heath and Company, p205
- J.W. Mellor, A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry, Volume IX, 1929, Longmans, Green and Co, p714
- Sydney Marks, A Text-book of Inorganic Chemistry Volume VI. Part III., 1929, Charles Griffin & Company Limited, p12
- Per Enghag, Encyclopedia of the Elements: Technical Data – History – Processing – Applications, 2008, John Wiley & Sons, p542
- François Cardarelli, Materials Handbook: A Concise Desktop Reference, 2008, Springer, p342
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"Vanadium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html>.