Het chemische element vanadium wordt geclassificeerd als een overgangsmetaal. Het werd in 1801 ontdekt door Andres Manuel del Rio.
Gegevenszone
| Classificatie: | Vanadium is een overgangsmetaal |
| Kleur: | zilverachtig |
| Atomisch gewicht: | 50.9415 |
| Staat: | vast |
| Smeltpunt: | 1920 oC, 2193 K |
| kookpunt: | 3400 oC, 3673 K |
| Elektronen: | 23 |
| Protonen: | 23 |
| Neutronen in meest voorkomende isotoop: | 28 |
| Elektronenschillen: | 2,8,11,2 |
| Elektronenconfiguratie: | 3d3 4s2 |
| Dichtheid bij 20oC: | 6.1 g/cm3 |
Toon meer, o.a.: Warmte, Energieën, Oxidatie,
Reacties, Verbindingen, Stralen, Geleidbaarheden
| Atomair volume: | 8,78 cm3/mol | |
| Structuur: | bcc: body-centered cubic | |
| Hardheid: | 7,0 mohs | |
| Specifieke warmtecapaciteit | 0,49 J g-1 K-1 | |
| Fusie | 20..90 kJ mol-1 | |
| Warmte bij atomisatie | 514 kJ mol-1 | |
| Warmte bij verdamping | 459 kJ mol-1 | |
| 1ste ionisatie-energie | 650.3 kJ mol-1 | |
| 2e ionisatie-energie | 1413.5 kJ mol-1 | |
| 3de ionisatie-energie | 2828 kJ mol-1 | |
| Elektronenaffiniteit | 50.7 kJ mol-1 | |
| Minimum oxidatiegetal | -1 | |
| Min. gemeenschappelijk oxidatiegetal | 0 | |
| Maximaal oxidatiegetal | 5 | |
| Max. gemeenschappelijk oxidatiegetal | 5 | |
| Elektronegativiteit (Pauling Schaal) | 1.63 | |
| Polariseerbaarheidsvolume | 12.4 Å3 | |
| Reactie met lucht | mild, w/ht ⇒ V2O5, VN | |
| Reactie met 15 M HNO3 | mild | |
| Reactie met 6 M HCl | geen | |
| Reactie met 6 M NaOH | geen | |
| Oxide(n) | VO, V2O3, VO2, V2O5 (vanadiumpentoxide) | |
| Hydride(n) | VH, VH2 | |
| Chloride(n) | VCl2, VCl3, VCl4 | |
| Atomaire straal | ||
| Ionstraal (1+ ion) | – | |
| Ionstraal (2+ ion) | 93 pm | |
| Ionstraal (3+ ion) | 78 pm | |
| Ionstraal (1- ion) | – | |
| ionstraal (2-ion) | – | |
| ionstraal (3-ion) | – | |
| warmtegeleidingscoëfficiënt | 30.7 W m-1 K-1 | |
| Elektrisch geleidingsvermogen | 4 x 106 S m-1 | |
| Vries-/Smeltpunt: | 1920 oC, 2193 K |
Vanadiummetaal met oxidelaag. Foto door Tomihahndorf.
Ontdekking van vanadium
Vanadium werd in 1801 ontdekt door de Spaanse wetenschapper Andres Manuel del Rio.
Del Rio ontdekte het nieuwe element in bruin looderts (nu bekend als het mineraal vanadiniet, Pb53Cl) in Nieuw-Spanje (Mexico).
Del Rio was naar Mexico verhuisd als hoogleraar Scheikunde en Mineralogie aan de Koninklijke School voor Mijnbouw in Mexico-Stad.
Hij noemde zijn nieuwe element panchromo of panchromium, wat ‘alle kleuren’ betekent, vanwege het brede scala aan kleuren dat hij had gevonden bij het onderzoek van de zouten van het element.
Hij hernoemde het element vervolgens eritrono of erythronium, van het Griekse woord eruthros, wat rood betekent. De nieuwe naam werd ingegeven door de rode kleur die te zien was wanneer groep 1 of groep 2 oxidezouten van het nieuwe element – bijvoorbeeld natrium vanadium oxide – werden verhit of aangezuurd. (1),(2),(3)
In 1805 onderzocht de Franse scheikundige Hippolyte-Victor Collet-Descotils het looderts en verkondigde dat erythronium eigenlijk onzuiver chroom was – een analyse die del Rio helaas aanvaardde.
Niets werd meer van het element vernomen tot 1830, toen Nils Gabriel Sefström in Stockholm, Zweden, een nieuw metaal vond in een Zweeds ijzererts.
Hij noemde dit nieuwe element vanadium naar ‘Vanadis’ de Scandinavische godin van de schoonheid vanwege de prachtige veelkleurige verbindingen die door het metaal werden gevormd. (4)
In hetzelfde jaar onderzocht de Duitse scheikundige Friedrich Wöhler het Mexicaanse looderts opnieuw en ontdekte dat vanadium identiek was aan del Rio’s erythronium. (5)
Het metaal werd voor het eerst geïsoleerd door Sir Henry E. Roscoe in 1867, in Manchester, Engeland, door vanadiumchloride te reduceren met waterstof.
Het vanadiummineraal roscoeliet werd genoemd ter ere van het werk van Roccoe. (4), (6)
Vanadium’s ontdekking in 1801 werd aanvankelijk genegeerd omdat men dacht dat het onzuiver chroom was, dat rechts van vanadium zit in het periodiek systeem. Natuurlijk, in 1801 was het concept van het periodiek systeem nog niet geboren.
| Groep 4 | Groep 5 | Groep 6 | |
| 4 | 22 Ti |
23 V |
24 Cr |
| 5 | 40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
| 6 | 72 Hf |
73 Ta |
74 W |
Vanadium’s kleurrijke oxidatie staten: +2 is lavendel; +3 is groen; +4 is blauw; +5 is geel. Toen hij deze kleuren zag, besloot Andres Manuel del Rio het nieuwe element panchromium te noemen, wat ‘alle kleuren’ betekent. In de korte video hieronder kunt u zien hoe deze kleuren door chemische reacties worden opgewekt. Foto door Steffen Kristensen.
Een SR-71B van NASA’s Dryden Flight Research Center, in staat om meer dan 2.200 mph te vliegen en op hoogtes van meer dan 85.000 voet. Een titanium-aluminium-vanadium legering wordt gebruikt voor straalmotoren en voor hogesnelheidsvliegtuigen. (Foto credit: NASA)
Opzicht en kenmerken
Schadelijke effecten:
Hoewel vanadium voor sommige wezens een essentieel sporenelement is, zijn een aantal van zijn verbindingen giftig.
In het algemeen geldt: hoe hoger de oxidatietoestand van vanadium, des te giftiger de verbinding.
Eigenschappen:
Vanadium is een helderwit, zacht, buigzaam metaal met een goede structurele sterkte.
Vanadium is bestand tegen aantasting door alkaliën, zoutzuur, zwavelzuur en zout water.
Wanneer aanwezig in verbindingen, bestaat vanadium meestal in de oxidatietoestand V.
Het metaal oxideert in lucht bij ongeveer 660 oC tot het pentoxide (V2O5).
Toepassingen van vanadium
Het belangrijkste gebruik van vanadium is in legeringen, vooral met staal.
85% van al het geproduceerde vanadium gaat in staal, 10% gaat in legeringen van titanium en 5% in alle andere toepassingen. 7
Een kleine hoeveelheid vanadium voegt sterkte, taaiheid en hittebestendigheid toe.
Het wordt gewoonlijk toegevoegd in de vorm van ferrovanadium, een vanadium-ijzerlegering.
Vanadiumstaallegeringen worden gebruikt in tandwielen, assen en krukassen.
Titanium-aluminium-vanadiumlegering wordt gebruikt in straalmotoren en voor hogesnelheidsvliegtuigen.
Vanadiumfolie wordt gebruikt bij het bekleden van titanium met staal.
Vanadium-galliumband wordt gebruikt in supergeleidende magneten.
Vanadiumpentoxide wordt gebruikt in keramiek en als katalysator voor de productie van zwavelzuur.
Het eerste uitgebreide industriële gebruik van vanadiummetaal was meer dan een eeuw geleden in het vanadium-staallegering chassis van de Ford Model T auto.
In een advertentie voor het Model T uit 1908 stond te lezen: “Vanadiumstaal, het sterkste, taaiste en duurzaamste staal ooit vervaardigd, wordt gebruikt in de hele auto.”
Bundantie en Isotopen
Bundantie aardkorst: 120 delen per miljoen in gewicht, 50 delen per miljoen in mollen
Bundantie zonnestelsel: 400 delen per miljard in gewicht, 9 delen per miljard in mol
Kostprijs, zuiver: $220 per 100g
Kostprijs, bulk: $2,70 per 100g
Bron: Vanadium komt niet vrij in de natuur voor, maar wordt gecombineerd aangetroffen in ongeveer 65 verschillende mineralen. Vanadium wordt ook gevonden in bauxiet en in afzettingen van fossiele brandstoffen. Commercieel wordt het metaal geproduceerd door calciumreductie van het pentoxide.
Isotopen: Vanadium heeft 18 isotopen waarvan de halveringstijd bekend is, met massanummers 43 tot 60. Natuurlijk voorkomend vanadium is een mengsel van twee isotopen, 50V en 51V met natuurlijke abundanties van respectievelijk 0,2% en 99,7%.
- Dieter Rehder, Bioinorganic Vanadium Chemistry, 2008, Wiley, p2
- Ariosto Aguilar Mandujano, Andres Manuel del Rio, Educator
- 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
Cite this Page
Voor online-linking, kopieer en plak een van de volgende:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium</a>
of
<a href="https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html">Vanadium Element Facts</a>
Om deze pagina in een academisch document te citeren, gebruik de volgende MLA-conforme citatie:
"Vanadium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/vanadium.html>.