O elemento químico vanádio é classificado como um metal de transição. Foi descoberto em 1801 por Andrés Manuel del Rio.
Zona de dados
| Classificação: | Vanádio é um metal de transição |
| Cor: | Prateado |
| Peso atómico: | 50.9415 |
| Estado: | Sólido: |
| Ponto de fusão: | 1920 oC, 2193 K |
| Ponto de rebordo: | 3400 oC, 3673 K |
| Electrões: | 23 |
| Protões: | 23 |
| Neutrons no isótopo mais abundante: | 28 |
| Electrões: | 2,8,11,2 |
| Configuração electrónica: | 3d3 4s2 |
| Densidade @ 20oC: | 6.1 g/cm3 |
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| Volume atômico: | 8,78 cm3/mol |
| Estrutura: | bcc: cúbico centrado no corpo |
| Dureza: | 7.0 mohs |
| Capacidade térmica específica | 0.49 J g-1 K-1 |
| Calor de fusão | 20.90 kJ mol-1 |
| Calor de atomização | 514 kJ mol-1 |
| Calor de vaporização | 459 kJ mol-1 |
| 1ª energia de ionização | 650.3 kJ mol-1 |
| 2ª energia de ionização | 1413.5 kJ mol-1 |
| 3ª energia de ionização | 2828 kJ mol-1 |
| Afinidade electrónica | 50.7 kJ mol-1 |
| Número mínimo de oxidação | -1 |
| Mín. oxidação comum no. | 0 |
| Número máximo de oxidação | 5 |
| Número máximo de oxidação comum. | 5 |
| Electronegatividade (Escala de Paulagem) | 1.63 |
| Volume de polarização | 12.4 Å3 |
| Reacção com ar | suave, c/ht ⇒ V2O5, VN |
| Reacção com 15 M HNO3 | suave |
| Reacção com 6 M HCl | nenhum |
| Reacção com 6 M NaOH | nenhum |
| Óxido(s) | VO, V2O3, VO2, V2O5 (pentóxido de vanádio) |
| Hidreto(s) | VH, VH2 |
| Cloreto(s) | VCl2, VCl3, VCl4 |
| Raio atómico | 134 pm |
| Raio iónico (1+ião) | – |
| Raio iónico (2+ião) | 93 pm |
| Raio iónico (3+ião) | 78 pm |
| Raio iónico (1- ião) | – |
| Raio iónico (2 iões) | – |
| Raio iónico (3 iões) | – |
| Condutividade térmica | 30.7 W m-1 K-1 |
| Condutividade eléctrica | 4 x 106 S m-1 |
| Ponto de congelação/congelação: | 1920 oC, 2193 K |
Metal de vanádio com camada de óxido. Foto de Tomihahndorf.
Descoberta do Vanádio
Vanádio foi descoberto em 1801 pelo cientista espanhol Andrés Manuel del Rio.
Del Rio descobriu o novo elemento em minério de chumbo marrom (agora conhecido por ser o mineral vanadinita, Pb53Cl) na Nova Espanha (México).
Del Rio tinha-se mudado para o México como professor de Química e Mineralogia na Escola Real de Minas, Cidade do México.
Ele nomeou o seu novo elemento pancromo ou pancromo, que significa ‘todas as cores’, devido à grande variedade de cores que tinha encontrado ao investigar os sais do elemento.
Ele então renomeou o elemento eritrono ou eritronium, da palavra grega eruthros, que significa vermelho. O novo nome foi inspirado na cor vermelha que foi vista quando os sais de óxido de sódio do novo elemento – por exemplo, óxido de vanádio de sódio – foram aquecidos ou acidificados. (1),(2),(3)
Em 1805 o químico francês Hippolyte-Victor Collet-Descotils examinou o minério de chumbo e anunciou que o eritronium era na verdade cromo impuro – uma análise que, infelizmente, del Rio aceitou.
Nada mais se ouviu falar do elemento até 1830, quando Nils Gabriel Sefström, em Estocolmo, Suécia, encontrou um novo metal em um minério de ferro sueco.
Ele chamou este novo elemento de vanádio depois de ‘Vanadis’, a deusa escandinava da beleza por causa dos belos compostos multicoloridos formados pelo metal. (4)
No mesmo ano, o químico alemão Friedrich Wöhler reinvestigou o minério de chumbo mexicano e descobriu que o vanádio era idêntico ao eritrónio de del Rio. (5)
O metal foi isolado pela primeira vez por Sir Henry E. Roscoe em 1867, em Manchester, Inglaterra, reduzindo o cloreto de vanádio com hidrogênio. (5)
A roscoelite mineral de vanádio foi nomeada em honra ao trabalho de Rocoe. (4), (6)
A descoberta do Vanadium em 1801 foi inicialmente desconsiderada porque se pensava que era crómio impuro, que se encontra à direita do Vanadium na tabela periódica. É claro que em 1801 o conceito de mesa periódica não havia nascido.
| 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 |
Estados de oxidação coloridos do vanádio: +2 é lavanda; +3 é verde; +4 é azul; +5 é amarelo. Quando viu estas cores, Andrés Manuel del Rio decidiu chamar o novo elemento pancrómio de ‘todas as cores’. Você pode ver estas cores sendo geradas por reações químicas no pequeno vídeo abaixo. Foto de Steffen Kristensen.
Um SR-71B do Centro de Pesquisa de Vôo Dryden da NASA, capaz de voar a mais de 2.200 mph e a altitudes superiores a 85.000 pés. Uma liga de titânio-alumínio-vanádio é usada para motores a jato e para aeronaves de alta velocidade. (Crédito fotográfico: NASA)
Aspecto e Características
Efeitos nocivos:
Embora o vanádio seja um elemento traço essencial para algumas criaturas, alguns dos seus compostos são tóxicos.
Geralmente, quanto maior o estado de oxidação do vanádio, mais tóxico é o composto.
Características:
Vanádio é um metal branco brilhante, macio, dúctil, com boa resistência estrutural.
Vanádio é resistente ao ataque por álcalis, ácido clorídrico, ácido sulfúrico e água salgada.
Quando presente nos compostos, o vanádio existe principalmente no estado de oxidação V.
O metal oxida no ar em cerca de 660 oC ao pentoxide (V2O5).
Usos do Vanádio
O principal uso do vanádio é em ligas, especialmente com aço.
85% de todo o vanádio produzido vai para o aço, 10% vai para ligas de titânio e 5% para todos os outros usos. 7
Uma pequena quantidade de vanádio adiciona resistência, tenacidade e resistência ao calor.
É normalmente adicionado na forma de ferro-vanádio, uma liga de ferro-vanádio.
As ligas de aço vanádio são usadas em engrenagens, eixos e virabrequins.
Liga de titânio-alumínio-vanádio é usada em motores a jato e para aeronaves de alta velocidade.
Folha de vanádio é usada em revestimento de titânio para aço.
Fita de vanádio-gálio é usada em ímãs supercondutores.
O pentóxido de vanádio é usado em cerâmica e como um catalisador para a produção de ácido sulfúrico.
O primeiro uso industrial extensivo do metal vanádio foi há mais de um século no chassis de liga de aço vanádio do Ford Modelo T.
Um anúncio de 1908 para o Modelo T dizia: “O aço vanádio, o aço mais forte, mais resistente e mais duradouro já fabricado, é usado em todo o carro”.
Abundância e Isótopos
Abundância da crosta terrestre: 120 partes por milhão em peso, 50 partes por milhão por moles
Abundância do sistema solar: 400 partes por bilhão por peso, 9 partes por bilhão por toupeiras
Custo, puro: $220 por 100g
Custo, grosso: $2,70 por 100g
Fonte: O vanádio não é encontrado livre na natureza, mas é encontrado combinado em cerca de 65 minerais diferentes. O vanádio também é encontrado na bauxita e em depósitos de combustíveis fósseis. Comercialmente, a produção do metal é por redução de cálcio do pentoxido.
Isótopos: O Vanadium tem 18 isótopos cuja meia-vida é conhecida, com números de massa de 43 a 60. O vanádio natural é uma mistura de dois isótopos, 50V e 51V, com abundâncias naturais de 0,2% e 99,7%, respectivamente.
- Dieter Rehder, Bioinorganic Vanadium Chemistry, 2008, Wiley, p2
- Ariosto Aguilar Mandujano, Andres Manuel del Rio, 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. Parte III., 1929, Charles Griffin & Company Limited, p12
- Per Enghag, Encyclopedia of the Elements: Dados Técnicos – História – Processamento – Aplicações, 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>.