L’elemento chimico vanadio è classificato come un metallo di transizione. Fu scoperto nel 1801 da Andres Manuel del Rio.
Data Zone
| Classificazione: | Il vanadio è un metallo di transizione |
| Colore: | argenteo |
| Peso atomico: | 50.9415 |
| Stato: | solido |
| Punto di fusione: | 1920 oC, 2193 K |
| Punto di ebollizione: | 3400 oC, 3673 K |
| Elettroni: | 23 |
| Protoni: | 23 |
| Neutroni nell’isotopo più abbondante: | 28 |
| Gusci di elettroni: | 2,8,11,2 |
| Configurazione degli elettroni: | 3d3 4s2 |
| Densità @ 20oC: | 6.1 g/cm3 |
Mostra di più, tra cui: Calori, Energie, Ossidazione,
Reazioni, Composti, Raggi, Conducibilità
| Volume atomico: | 8,78 cm3/mol |
| Struttura: | bcc: cubico centrato sul corpo |
| Durezza: | 7.0 mohs |
| Capacità termica specifica | 0.49 J g-1 K-1 |
| Calore di fusione | 20.90 kJ mol-1 |
| Calore di atomizzazione | 514 kJ mol-1 |
| Calore di vaporizzazione | 459 kJ mol-1 |
| 1a energia di ionizzazione | 650.3 kJ mol-1 |
| 2a energia di ionizzazione | 1413.5 kJ mol-1 |
| 3a energia di ionizzazione | 2828 kJ mol-1 |
| Affinità degli elettroni | 50.7 kJ mol-1 |
| Numero minimo di ossidazione | -1 |
| Min. numero di ossidazione comune | 0 |
| Numero massimo di ossidazione | 5 |
| Numero massimo di ossidazione comune | 5 |
| Elettronegatività (Scala Pauling) | 1.63 |
| Volume di polarizzabilità | 12.4 Å3 |
| Reazione con l’aria | lieve, w/ht ⇒ V2O5, VN |
| Reazione con 15 M HNO3 | lieve |
| Reazione con 6 M HCl | nessuno |
| Reazione con 6 M NaOH | nessuno |
| Ossido(i) | VO, V2O3, VO2, V2O5 (pentossido di vanadio) |
| Idruro(i) | VH, VH2 |
| Cloruro(i) | VCl2, VCl3, VCl4 |
| Raggio atomico | 134 pm |
| Raggio ionico (ione 1+) | – |
| Raggio ionico (ione 2+) | 93 pm |
| Raggio ionico (ione 3+) | 78 pm |
| Raggio ionico (1- ione) | – |
| Raggio ionico (2-ione) | – |
| Raggio ionico (3-ione) | – |
| Conduttività termica | 30.7 W m-1 K-1 |
| Conducibilità elettrica | 4 x 106 S m-1 |
| Punto di congelamento/fusione: | 1920 oC, 2193 K |
Vanadio metallo con strato di ossido. Foto di Tomihahndorf.
Scoperta del vanadio
Il vanadio fu scoperto nel 1801 dallo scienziato spagnolo Andres Manuel del Rio.
Del Rio scoprì il nuovo elemento nel minerale marrone di piombo (ora conosciuto come il minerale vanadinite, Pb53Cl) nella Nuova Spagna (Messico).
Del Rio si era trasferito in Messico come professore di chimica e mineralogia alla Scuola Reale delle Miniere di Città del Messico.
Ha chiamato il suo nuovo elemento panchromo o pancromo che significa ‘tutti i colori’ a causa della vasta gamma di colori che aveva trovato quando ha studiato i sali dell’elemento.
Ha poi rinominato l’elemento eritrono o eritronio, dalla parola greca eruthros, che significa rosso. Il nuovo nome fu ispirato dal colore rosso che si vedeva quando i sali di ossido del gruppo 1 o 2 del nuovo elemento – per esempio l’ossido di vanadio di sodio – erano riscaldati o acidificati. (1),(2),(3)
Nel 1805 il chimico francese Hippolyte-Victor Collet-Descotils esaminò il minerale di piombo e annunciò che l’eritronio era in realtà cromo impuro – un’analisi che, sfortunatamente, del Rio accettò.
Non si seppe più nulla di questo elemento fino al 1830, quando Nils Gabriel Sefström a Stoccolma, Svezia, trovò un nuovo metallo in un minerale di ferro svedese.
Ha chiamato questo nuovo elemento vanadio da ‘Vanadis’ la dea scandinava della bellezza a causa dei bellissimi composti multicolori formati dal metallo. (4)
Nello stesso anno, il chimico tedesco Friedrich Wöhler ha reinvestito il minerale di piombo messicano e ha trovato che il vanadio era identico all’eritronio di del Rio. (5)
Il metallo fu isolato per la prima volta da Sir Henry E. Roscoe nel 1867, a Manchester, in Inghilterra, riducendo il cloruro di vanadio con idrogeno.
Il minerale di vanadio roscoelite fu chiamato così in onore del lavoro di Rocoe. (4), (6)
La scoperta del vanadio nel 1801 fu inizialmente ignorata perché si pensava fosse cromo impuro, che si trova alla destra del vanadio nella tavola periodica. Naturalmente, nel 1801 il concetto di tavola periodica non era ancora nato.
| Gruppo 4 | Gruppo 5 | Gruppo 6 | |
| 4 | 22 Ti |
23 V |
24 Cr |
| 5 | 40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
| 6 | 72 Hf |
73 Ta |
74 W |
Gli stati di ossidazione colorati del vanadio: +2 è lavanda; +3 è verde; +4 è blu; +5 è giallo. Quando vide questi colori, Andres Manuel del Rio decise di chiamare il nuovo elemento panchromium che significa ‘tutti i colori’. Puoi vedere questi colori generati da reazioni chimiche nel breve video qui sotto. Foto di Steffen Kristensen.
Un SR-71B del Dryden Flight Research Center della NASA, capace di volare a più di 2.200 mph e ad altitudini di oltre 85.000 piedi. Una lega di titanio-alluminio-vanadio è usata per i motori a reazione e per gli aerei ad alta velocità. (Photo credit: NASA)
Aspetto e caratteristiche
Effetti nocivi:
Sebbene il vanadio sia un oligoelemento essenziale per alcune creature, un certo numero dei suoi composti sono tossici.
Generalmente, più alto è lo stato di ossidazione del vanadio, più tossico è il composto.
Caratteristiche:
Il vanadio è un metallo bianco brillante, morbido e duttile con una buona resistenza strutturale.
Il vanadio è resistente all’attacco di alcali, acido cloridrico, acido solforico e acqua salata.
Quando è presente nei composti, il vanadio esiste principalmente nello stato di ossidazione V.
Il metallo si ossida in aria a circa 660 oC al pentossido (V2O5).
Usi del vanadio
L’uso principale del vanadio è in leghe, specialmente con l’acciaio.
L’85% di tutto il vanadio prodotto va in acciaio, il 10% va in leghe di titanio e il 5% in tutti gli altri usi. 7
Una piccola quantità di vanadio aggiunge forza, tenacità e resistenza al calore.
Di solito è aggiunto sotto forma di ferrovanadio, una lega vanadio-ferro.
Le leghe di acciaio al vanadio sono usate in ingranaggi, assi e alberi motore.
La lega titanio-alluminio-vanadio è usata nei motori a reazione e per gli aerei ad alta velocità.
Il foglio di vanadio è usato nel rivestimento di titanio in acciaio.
Il nastro di vanadio-gallio è usato nei magneti superconduttori.
Il pentossido di vanadio è usato nelle ceramiche e come catalizzatore per la produzione di acido solforico.
Il primo uso industriale estensivo del metallo vanadio fu più di un secolo fa nel telaio in lega di acciaio al vanadio dell’auto Ford Modello T.
Una pubblicità del 1908 per la Modello T diceva: “L’acciaio al vanadio, il più forte, duro e durevole acciaio mai prodotto, è usato in tutta l’auto”.
Abbondanza e isotopi
Abbondanza crosta terrestre: 120 parti per milione in peso, 50 parti per milione in mole
Abbondanza sistema solare: 400 parti per miliardo in peso, 9 parti per miliardo di moli
Costo, puro: $220 per 100g
Costo, sfuso: $2.70 per 100g
Fonte: Il vanadio non si trova libero in natura ma si trova combinato in circa 65 minerali diversi. Il vanadio si trova anche nella bauxite e nei depositi di combustibile fossile. Commercialmente, la produzione del metallo è tramite riduzione del calcio del pentossido.
Isotopi: Il vanadio ha 18 isotopi la cui emivita è nota, con numeri di massa da 43 a 60. Il vanadio naturale è una miscela di due isotopi, 50V e 51V con abbondanze naturali di 0.2% e 99.7% rispettivamente.
- Dieter Rehder, Bioinorganic Vanadium Chemistry, 2008, Wiley, p2
- Ariosto Aguilar Mandujano, Andres Manuel del Rio, Educatore
- 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, Enciclopedia degli elementi: Dati tecnici – Storia – Lavorazione – Applicazioni, 2008, John Wiley & Sons, p542
- François Cardarelli, Materials Handbook: A Concise Desktop Reference, 2008, Springer, p342
Cita questa pagina
Per il collegamento online, per favore copia e incolla uno dei seguenti:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium</a>
o
<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium Element Facts</a>
Per citare questa pagina in un documento accademico, usa la seguente citazione conforme a MLA:
"Vanadium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html>.