Kemiallinen alkuaine vanadiini luokitellaan siirtymämetalliin. Sen löysi vuonna 1801 Andres Manuel del Rio.
Tietovyöhyke
| Luokitus: | Vanadiini on siirtymämetalli |
| Väri: | hopeanhohtoinen |
| Atomipaino: | 50.9415 |
| Tila: | kiinteä |
| Sulamispiste: | 1920 oC, 2193 K |
| Kiehumispiste: | 3400 oC, 3673 K |
| Elektronit: | 23 |
| Protonit: | 2,8,11,2 |
| Elektronikonfiguraatio: | 3d3 4s2 |
| Tiheys @ 20oC: | 6.1 g/cm3 |
Näytä lisää, mm: Lämmöt, energiat, hapettuminen,
reaktiot, yhdisteet, säteet, johtavuudet
| Atomitilavuus: | 8.78 cm3/mol | ||
| Rakenne: | bcc: body-centered cubic | ||
| Kovuus: | 7.0 mohs | ||
| Ominaislämpökapasiteetti | 0.49 J g-1 K-1 | ||
| Fuusiolämpö | 20.90 kJ mol-1 | ||
| Atomisaation lämpö | 514 kJ mol-1 | ||
| Höyrystymislämpö | 459 kJ mol-1 | ||
| 1. ionisaatioenergia | 650.3 kJ mol-1 | ||
| 2. ionisaatioenergia | 1413.5 kJ mol-1 | ||
| 3. ionisaatioenergia | 2828 kJ mol-1 | ||
| Elektronien affiniteetti | 50.7 kJ mol-1 | ||
| Minimi hapetusluku | -1 | ||
| Min. yhteinen hapetusluku | 0 | ||
| Suurin hapetusluku | 5 | ||
| Max. yhteinen hapetusluku | Max. yhteinen hapetusluku. | 5 | |
| Elektronegatiivisuus (Paulingin asteikko) | 1.63 | ||
| Polarisoituvuusmäärä | 12.4 Å3 | ||
| Reaktio ilman kanssa | lievä, w/ht ⇒ V2O5, VN | ||
| Reaktio 15 M HNO3:n kanssa | lievä | ||
| Reaktio 6 M HCl:n kanssa | ei ole | ||
| Reaktio 6 M NaOH:n kanssa | ei ole | ||
| Oksidi(t) | VO, V2O3, VO2, V2O5 (vanadiinipentoksidi) | ||
| Hydridi(t) | VH, VH2 | ||
| Kloridi(t) | VCl2, VCl3, VCl4 | ||
| Atomisäde | 134 pm | ||
| Ionisäde (1+ -ioni) | – | ||
| Ionisäde (2+-ioni) | 93 pm | ||
| Ionisäde (3+-ioni) | 78 pm | ||
| Ionisäde (1- ioni) | – | ||
| Ionisäde (2-ioni) | – | ||
| Ionisäde (3-ioni) | – | ||
| Lämmönjohtavuus | 30.7 W m-1 K-1 | ||
| Sähkönjohtavuus | 4 x 106 S m-1 | ||
| Jäätymis-/sulamispiste: | 1920 oC, 2193 K |
Vanadiummetalli, jossa oksidikerros. Kuva: Tomihahndorf.
Vanadiumin löytäminen
Vanadiumin löysi vuonna 1801 espanjalainen tiedemies Andres Manuel del Rio.
Del Rio löysi uuden alkuaineen ruskeasta lyijymalmista (jonka nykyään tiedetään olevan vanadiniittimineraali, Pb53Cl) Uudessa Espanjassa (Meksikossa).
Del Rio oli muuttanut Meksikoon kemian ja mineralogian professoriksi Mexico Cityn kuninkaalliseen kaivoskouluun.
Hän antoi uudelle alkuaineelleen nimen panchromo tai panchromium, joka tarkoittaa ’kaikkia värejä’, koska hän oli havainnut laajan värivalikoiman tutkiessaan alkuaineen suoloja.
Sitten hän nimesi alkuaineen uudelleen eritrono tai erythronium, kreikan kielen sanasta eruthros, joka tarkoittaa punaista. Uuden nimen taustalla oli punainen väri, joka näkyi, kun uuden alkuaineen ryhmän 1 tai ryhmän 2 oksidisuoloja – esimerkiksi natriumvanadiumoksidia – kuumennettiin tai hapatettiin. (1),(2),(3)
Vuonna 1805 ranskalainen kemisti Hippolyte-Victor Collet-Descotils tutki lyijymalmia ja ilmoitti, että erytronium oli itse asiassa epäpuhdasta kromia – analyysi, jonka del Rio valitettavasti hyväksyi.
Alkuaineesta ei kuultu enempää ennen vuotta 1830, jolloin Nils Gabriel Sefström Tukholmassa Ruotsissa löysi ruotsalaisesta rautamalmista uuden metallin.
Hän nimesi tämän uuden alkuaineen vanadiiniksi skandinaavisen kauneuden jumalatar Vanadisin mukaan metallin muodostamien kauniiden moniväristen yhdisteiden vuoksi. (4)
Samana vuonna saksalainen kemisti Friedrich Wöhler tutki uudelleen meksikolaista lyijymalmia ja totesi, että vanadiini oli identtinen del Rion erytroniumin kanssa. (5)
Sir Henry E. Roscoe eristi metallin ensimmäisen kerran vuonna 1867 Manchesterissa Englannissa pelkistämällä vanadiinikloridia vedyllä.
Vanadiinimineraali roscoeliitti on nimetty Roscoen työn kunniaksi. (4), (6)
Vanadiinin löytö vuonna 1801 jätettiin aluksi huomiotta, koska sen luultiin olevan epäpuhdasta kromia, joka istuu jaksollisessa järjestelmässä vanadiinin oikealla puolella. Vuonna 1801 jaksollisen järjestelmän käsite ei tietenkään ollut vielä syntynyt.
| ryhmä 4 | ryhmä 5 | ryhmä 6 | |
| 4 | 22 Ti |
23 V |
24 Cr |
| 5 | 40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
| 6 | 72 Hf |
73 Ta |
74 W |
Vanadiumin värikkäät hapetusasteet: +2 on laventeli, +3 on vihreä, +4 on sininen ja +5 on keltainen. Nähtyään nämä värit Andres Manuel del Rio päätti ensin kutsua uutta alkua panchromiumiksi, joka tarkoittaa ”kaikkia värejä”. Näet alla olevalla lyhyellä videolla, kuinka nämä värit syntyvät kemiallisissa reaktioissa. Kuva: Steffen Kristensen.
Nasa:n Drydenin lentotutkimuskeskuksen SR-71B, joka pystyy lentämään yli 2 200 mph:n nopeudella ja yli 85 000 jalan korkeudessa. Titaani-alumiini-vanadiiniseosta käytetään suihkumoottoreissa ja suurnopeuslentokoneissa. (Kuvalainaus: NASA)
Eritys ja ominaisuudet
Haitalliset vaikutukset:
Vaikka vanadiini on joillekin eliöille välttämätön hivenaine, monet sen yhdisteet ovat myrkyllisiä.
Yleensä mitä korkeampi vanadiinin hapetusaste on, sitä myrkyllisempi yhdiste on.
Ominaisuudet:
Vanadiini on kirkkaanvalkoinen, pehmeä, sitkeä metalli, jolla on hyvä rakenteellinen lujuus.
Vanadiini kestää emästen, suolahapon, rikkihapon ja suolaisen veden vaikutuksen.
Yhdisteissä esiintyessään vanadiini esiintyy useimmiten hapetusasteessa V.
Metalli hapettuu ilmassa noin 660 oC:ssa pentoksidiksi (V2O5).
Vanadiinin käyttötarkoitukset
Vanadiinin pääasiallinen käyttötarkoitus on seoksissa, erityisesti teräksen kanssa.
85 % kaikesta tuotetusta vanadiinista menee teräkseen, 10 % titaaniseoksiin ja 5 % kaikkiin muihin käyttötarkoituksiin. 7
Pieni määrä vanadiinia lisää lujuutta, sitkeyttä ja lämmönkestävyyttä.
Sitä lisätään yleensä ferrovanadiumin muodossa, joka on vanadiini-rautaseos.
Vanadiiniterässeoksia käytetään hammaspyörissä, akseleissa ja kampiakseleissa.
Titaani-alumiini-vanadiiniseosta käytetään suihkumoottoreissa ja suurnopeuslentokoneissa.
Vanadiinifoliota käytetään titaanin verhoamisessa teräkseen.
Vanadiini-galliumnauhaa käytetään suprajohtavissa magneeteissa.
Vanadiinipentoksidia käytetään keramiikassa ja katalysaattorina rikkihapon valmistuksessa.
Vanadiinimetallin ensimmäinen laaja teollinen käyttö oli yli sata vuotta sitten Fordin T-mallin auton vanadiiniterässeoksesta valmistetussa alustassa.
T-mallin mainoksessa vuodelta 1908 luki: ”Vanadiiniterästä, kaikkien aikojen vahvinta, lujinta ja kestävintä terästä, jota on koskaan valmistettu, on käytetty koko autossa.”
Runsaus ja isotoopit
Runsaus maankuori: 120 miljoonasosaa painosta, 50 miljoonasosaa mooleista
Runsaus aurinkokunta: 400 osaa/miljardia painosta, 9 osaa/miljardia mooleista
Kustannus, puhdas: 220 dollaria/100g
Kustannus, irtotavarana: 2,70 dollaria/100g
Lähde: Vanadiinia ei esiinny luonnossa vapaana, vaan sitä esiintyy yhdistettynä noin 65 eri mineraalissa. Vanadiinia esiintyy myös bauksiitissa ja fossiilisten polttoaineiden esiintymissä. Kaupallisesti metallia tuotetaan pentoksidin kalsium-pelkistyksellä.
Isotoopit: Vanadiinilla on 18 isotooppia, joiden puoliintumisajat tunnetaan ja joiden massanumerot ovat 43-60. Luonnossa esiintyvä vanadiini on kahden isotoopin, 50V:n ja 51V:n, seos, joiden luonnolliset esiintyvyydet ovat 0,2 % ja 99,7 %.
- Dieter Rehder, Bioinorganic Vanadium Chemistry, 2008, Wiley, s. 2
- Ariosto Aguilar Mandujano, Andres Manuel del Rio, Educator
- 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 & Co, p714
- Sydney Marks, A Text-book of Inorganic Chemistry Volume VI. Part III., 1929, Charles Griffin & Company Limited, s12
- Per Enghag, Encyclopedia of the Elements: Tekniset tiedot – historia – jalostus – sovellukset, 2008, John Wiley & Sons, p542
- François Cardarelli, Materiaalikäsikirja: A Concise Desktop Reference, 2008, Springer, p342
Cite this Page
Verkkolinkitystä varten kopioi ja liitä jokin seuraavista:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium</a>
tai
<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium Element Facts</a>
Jos haluat siteerata tätä sivua akateemisessa asiakirjassa, käytä seuraavaa MLA-standardin mukaista viittausta:
"Vanadium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html>.