Vanádium elem tények

Adatok zóna

Besorolás:	A vanádium egy átmeneti fém
Szín:	ezüstös
Atomsúly:	50.9415
Állapot:	szilárd
Olvadáspont:	1920 oC, 2193 K
Forráspont:	3400 oC, 3673 K
Elektronok:	23
Protonok:	23
Protonok:	3400 oC, 3673 K	2,8,11,2
Elektronkonfiguráció:	3d3 4s2
Sűrűség 20oC-on:	6.	7,0 mohs
Specifikus hőkapacitás	0,49 J g-1 K-1
Fúziós hő	20.90 kJ mol-1
Porlasztási hő	514 kJ mol-1
Párolgási hő	459 kJ mol-1
1. ionizációs energia	650.3 kJ mol-1
2. ionizációs energia	1413.5 kJ mol-1
3. ionizációs energia	2828 kJ mol-1
Elektronaffinitás	50.7 kJ mol-1
Minimális oxidációs szám	-1
Min. közös oxidációs szám	0
Maximális oxidációs szám	5
Max. közös oxidációs szám.	5
Elektronegativitás (Pauling-skála)	1,63
Polarizálhatósági térfogat	12.4 Å3
Reakció levegővel	enyhe, w/ht ⇒ V2O5, VN
Reakció 15 M HNO3-mal	enyhe
Reakció 6 M HCl-mal	nincs
Reakció 6 M NaOH-val	nincs
Oxid(ok)	VO, V2O3, VO2, V2O5 (vanádium-pentoxid)
Hidrid(ek)	VH, VH2
Klorid(ok)	VCl2, VCl3, VCl4
Atomsugár	134 pm
Ionsugár (1+ ion)	–
Ionsugár (2+ ion)	93 pm
Ionsugár (3+ ion)	78 pm
Ionsugár (1+ ion)	78 pm
Ionsugár (1- ion)	–
Ionsugár (2-ion)	–
Ionsugár (3-ion)	–
Hővezető képesség	30.7 W m-1 K-1
Elektromos vezetőképesség	4 x 106 S m-1
Fagyás/olvadáspont:	1920 oC, 2193 K

Vanádium fém oxidréteggel. Fotó: Tomihahndorf.

A vanádium felfedezése

A vanádiumot 1801-ben fedezte fel Andres Manuel del Rio spanyol tudós.

Del Rio Új-Spanyolországban (Mexikóban) barna ólomércben (a ma ismert vanadinit ásvány, Pb53Cl) fedezte fel az új elemet.

Del Rio Mexikóba költözött, mint a mexikóvárosi Királyi Bányászati Iskola kémia és ásványtan professzora.

Új elemét panchromo vagy panchromiumnak nevezte el, ami “minden színt” jelent, mivel az elem sóinak vizsgálata során a színek széles skáláját találta.

Az elemet ezután eritrono vagy eritroniumnak nevezte át, a görög eruthros szóból, ami vöröset jelent. Az új nevet az a vörös szín ihlette, amelyet az új elem 1. vagy 2. csoportba tartozó oxidsóinak – például a nátrium-vanádium-oxidnak – hevítésekor vagy savasításakor észleltek. (1),(2),(3)

1805-ben Hippolyte-Victor Collet-Descotils francia kémikus megvizsgálta az ólomércet, és bejelentette, hogy az eritrónium valójában tisztátalan króm – ezt az elemzést sajnos del Rio elfogadta.

Az elemről nem hallottak többet egészen 1830-ig, amikor Nils Gabriel Sefström a svédországi Stockholmban egy svéd vasércben új fémet talált.

Ezt az új elemet vanádiumnak nevezte el “Vanadis”, a szépség skandináv istennője után, a fém által képzett gyönyörű, sokszínű vegyületek miatt. (4)

Ugyanebben az évben Friedrich Wöhler német kémikus újra megvizsgálta a mexikói ólomércet, és megállapította, hogy a vanádium azonos a del Rio-i eritróniummal. (5)

A fémet először Sir Henry E. Roscoe izolálta 1867-ben, az angliai Manchesterben, vanádium-klorid hidrogénnel történő redukciójával.

Rocoe munkásságának tiszteletére nevezték el a vanádium ásványt rozkoelitnek. (4), (6)

A vanádium periódusos rendszer szomszédságában
A vanádium 1801-es felfedezését kezdetben figyelmen kívül hagyták, mert azt hitték, hogy tisztátalan króm, amely a periódusos rendszerben a vanádiumtól jobbra helyezkedik el. Természetesen 1801-ben még nem született meg a periódusos rendszer fogalma.

.

.

	4. csoport	5. csoport	6. csoport
4	22 Ti	23 V	24 Cr
5	40 Zr	41 Nb	42 Mo
6	72 Hf	73 Ta	74 W

Vanádium színes oxidációs állapota: A +2 a levendula, a +3 a zöld, a +4 a kék, a +5 a sárga. Amikor meglátta ezeket a színeket, Andres Manuel del Rio először úgy döntött, hogy az új elemet panchromiumnak nevezi el, ami azt jelenti, hogy “az összes szín”. Az alábbi rövid videón láthatod, ahogy ezek a színek kémiai reakciók során keletkeznek. Fotó: Steffen Kristensen.

A vánádiumot a skandináv szépség istennőjéről nevezték el, mivel több színű. Nézze meg, hogyan változik a színe, ahogy rázással oxidációs állapotot vált.

A NASA Dryden Flight Research Center SR-71B repülőgépe, amely több mint 2200 km/h sebességgel és több mint 85 000 láb magasságban képes repülni. A sugárhajtóművekhez és a nagysebességű repülőgépekhez titán-alumínium-vanádium ötvözetet használnak. (Photo credit: NASA)

Megjelenés és jellemzők

Ártalmas hatások:

Bár a vanádium egyes élőlények számára nélkülözhetetlen nyomelem, számos vegyülete mérgező.

Általában minél magasabb a vanádium oxidációs állapota, annál mérgezőbb a vegyület.

Jellemzők:

A vanádium fényes fehér, lágy, képlékeny fém, jó szerkezeti szilárdsággal.

A vanádium ellenáll a lúgok, a sósav, a kénsav és a sós víz támadásának.

Vegyületekben előfordulva a vanádium többnyire az V oxidációs állapotban létezik.

A fém levegőn 660 oC körüli hőmérsékleten pentoxiddá (V2O5) oxidálódik.

A vanádium felhasználása

A vanádium fő felhasználási területe az ötvözetek, különösen az acéllal való ötvözés.

Az összes előállított vanádium 85%-át acélba, 10%-át titán ötvözetekbe, 5%-át pedig minden más felhasználásra fordítják. 7

Kis mennyiségű vanádium növeli a szilárdságot, szívósságot és hőállóságot.

Általában ferrovanádium, azaz vanádium-vas ötvözet formájában adják hozzá.

A vanádium acélötvözeteket fogaskerekekben, tengelyekben és forgattyús tengelyekben használják.

Titán-alumínium-vanádium ötvözetet használnak sugárhajtóművekben és nagysebességű repülőgépekben.

Vanádium fóliát használnak titán és acél burkolására.

Vanádium-gallium szalagot használnak szupravezető mágnesekben.

A vanádium-pentoxidot kerámiákban és katalizátorként használják a kénsav előállításához.

A vanádium fém első széles körű ipari felhasználása több mint száz évvel ezelőtt a Ford T-modell autó vanádium-acél ötvözetű alvázában történt.

A T-modell 1908-as reklámjában ez állt: “Az egész autóban vanádium-acélt, a valaha gyártott legerősebb, legkeményebb és legtartósabb acélt használják”.

Bőség és izotópok

Bőség földkéreg: 120 rész/millió tömegben, 50 rész/millió molban

Bőség Naprendszer: 400 rész/milliárd tömeg, 9 rész/milliárd molban

Költség, tisztán: 220 dollár/100 g

Költség, ömlesztve: 2,70 dollár/100 g

Forrás: A természetben a vanádium nem fordul elő szabadon, hanem mintegy 65 különböző ásványi anyagban kombinálva található meg. A vanádium megtalálható a bauxitban és a fosszilis tüzelőanyag-lelőhelyeken is. Kereskedelmi szempontból a fém előállítása a pentoxid kalciumredukciójával történik.

Izotópok: A vanádiumnak 18 izotópja van, amelyek felezési ideje ismert, tömegszámai 43-tól 60-ig terjednek. A természetben előforduló vanádium két izotóp keveréke, az 50V és az 51V, amelyek természetes gyakorisága 0,2%, illetve 99,7%.

1. Dieter Rehder, Bioinorganic Vanadium Chemistry, 2008, Wiley, p2
2. Ariosto Aguilar Mandujano, Andres Manuel del Rio, Educator
3. B. Smith Hopkins, Chemistry of the Rarer Elements, 1923, D.C. Heath and Company, p205
4. J.W. Mellor, A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry, IX. kötet, 1929, Longmans, Green and Co, p714
5. Sydney Marks, A Text-book of Inorganic Chemistry VI. kötet. Part III., 1929, Charles Griffin & Company Limited, p12
6. Per Enghag, Encyclopedia of the Elements: Műszaki adatok – történelem – feldolgozás – alkalmazások, 2008, John Wiley & Sons, p542
7. François Cardarelli, Materials Handbook: A Concise Desktop Reference, 2008, Springer, p342

Cite this Page

Online hivatkozáshoz, kérjük, másolja be az alábbiak egyikét:

<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium</a>

vagy

<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium Element Facts</a>

Az oldal tudományos dokumentumban való idézéséhez, kérjük, használja a következő MLA-konform hivatkozást:

"Vanadium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html>.

.