Det vanadium Det er det tredje overgangsmetal i det periodiske system, repræsenteret af det kemiske symbol V. Det er ikke så populært som andre metaller, men de, der forstår stål og titanium, vil have hørt om det som et additiv til dets forstærkning i legeringer eller værktøjer. Fysisk er det synonymt med hårdhed og kemisk med farver.
Nogle kemikere tør at beskrive det som et kameleonmetal, der er i stand til at anvende en bred vifte af farver i dets forbindelser; elektronisk egenskab, der ligner den hos metallerne mangan og krom. I sin oprindelige og rene tilstand ser det ud som andre metaller: sølv, men med blålig farvetone. Når det er rustet, ser det ud som vist nedenfor.
På dette billede kan oxidens iridescens næppe skelnes, hvilket afhænger af overfladerne eller overfladen af de metalliske krystaller. Dette oxidlag beskytter det mod yderligere oxidation og derfor korrosion.
En sådan modstandsdygtighed over for korrosion såvel som termisk krakning tilvejebringes til legeringer, når der tilsættes V-atomer. Alt dette uden at øge vægten for meget, da vanadium ikke er et tungmetal, men et let; i modsætning til hvad mange måske tror.
Navnet stammer fra den nordiske gudinde Vanadís fra Skandinavien; det blev dog opdaget i Mexico som en del af vanadinitmineralet, Pb5[VO4]3Cl, af rødlige krystaller. Problemet var, at for at få det fra dette mineral og mange andre, måtte vanadium omdannes til en forbindelse, der var lettere at reducere end dets oxid, VtoELLER5 (som er reduceret med calcium).
Andre kilder til vanadium ligger i marine væsener eller i råolie, "fængslet" inden for petroporfyrinerne..
I opløsning er de farver, som dets forbindelser kan have, afhængigt af deres oxidationstilstand, gule, blå, mørkegrønne eller violette. Vanadium skiller sig ikke kun ud for disse tal eller oxidationstilstande (fra -1 til +5), men for dets evne til at koordinere på forskellige måder med biologiske miljøer.
Vanadins kemi er rigelig, mystisk, og sammenlignet med andre metaller er der stadig meget lys, der skal kaste på det for dets nære forståelse..
Artikelindeks
Mexico har den ære at have været det land, hvor dette element blev opdaget. Mineralogen Andrés Manuel del Río analyserede i 1801 et rødligt mineral, som han selv kaldte brunt bly (vanadinit, Pb5[VO4]3Cl), ekstraherede nogle metaloxider, hvis egenskaber ikke svarede til dem af noget element, der var kendt på det tidspunkt.
Således døbte han først dette element med navnet 'Pancromo' på grund af det rige udvalg af farver af dets forbindelser; så omdøbte han det til 'Erythrono', fra det græske ord erythronium, som betyder rødt.
Fire år senere formåede den franske kemiker Hippolyte Victor Collet Descotils at få Del Río til at trække sine påstande tilbage ved at antyde, at erythron ikke var et nyt element, men kromurenheder. Og det tog mere end tyve år for noget at blive kendt om dette glemte element opdaget i mexicanske jordarter..
I 1830 opdagede den schweiziske kemiker Nils Gabriel Sefström et andet nyt element i jernmalm, som han kaldte vanadium; navn, der stammer fra den nordiske gudinde Vanadís i sammenligning med dens skønhed med de strålende farver af forbindelserne i dette metal.
Samme år påpegede den tyske geolog George William Featherstonhaugh, at vanadium og erythron faktisk var det samme element; Og selvom han ønskede, at navnet på floden skulle sejre ved at kalde det 'Rionio', blev hans forslag ikke accepteret.
For at isolere vanadium var det nødvendigt at reducere det fra dets mineraler, og ligesom scandium og titanium var denne opgave ikke let på grund af dens ihærdige affinitet for ilt. Det måtte først omdannes til arter, der relativt let blev reduceret; i processen opnåede Berzelius vanadiumnitrid i 1831, som han forvekslede med det oprindelige metal.
I 1867 opnåede den engelske kemiker Henry Enfield Roscoe reduktionen af vanadium (II) chlorid, VClto, til metallisk vanadium ved anvendelse af hydrogengas. Imidlertid var metallet, det producerede, urent.
Endelig, der markerede begyndelsen på vanadiums teknologiske historie, blev der opnået en prøve med høj renhed ved at reducere VtoELLER5 med metallisk calcium. En af de første fremtrædende anvendelser var at fremstille chassiset på Ford Model T-bilen..
I sin rene form er det et gråligt metal med blålig overtoner, blød og duktil. Men når det er dækket med et lag af oxid (især produktet af en lighter), får det påfaldende farver som om det var en krystalkamæleon.
50,9415 g / mol
1910 ° C
3407 ° C
-6,0 g / ml ved stuetemperatur
-5,5 g / ml ved smeltepunktet, dvs. det smelter næppe.
21,5 kJ / mol
444 kJ / mol
Molær varmekapacitet
24,89 J / (mol K)
1 Pa ved 2101 K (praktisk talt ubetydelig selv ved høje temperaturer).
1,63 på Pauling-skalaen.
Først: 650,9 kJ / mol (V.+ gasformig)
Andet: 1414 kJ / mol (Vto+ gasformig)
Tredje: 2830 kJ / mol (V.3+ gasformig)
6.7
Ved opvarmning kan det frigive giftige dampe fra VtoELLER5.
En af de vigtigste og iøjnefaldende egenskaber ved vanadium er farven på dens forbindelser. Når nogle af dem opløses i sure medier, udviser opløsningerne (for det meste vandige) farver, der gør det muligt at skelne mellem et tal eller oxidationstilstand og et andet..
For eksempel viser billedet ovenfor fire reagensglas med vanadium i forskellige oxidationstilstande. Den til venstre, gul, svarer til V5+, specifikt som kation VOto+. Derefter efterfølges det af kationen VOto+, med V4+, farven blå; kation V3+, mørkegrøn; og Vto+, lilla eller lilla.
Når en opløsning består af en blanding af forbindelser af V4+ og V5+, en lysegrøn farve opnås (produkt med gul med blå).
V-lagettoELLER5 på vanadium beskytter det mod at reagere med stærke syrer, såsom svovlsyre eller saltsyre, stærke baser og ud over korrosion forårsaget af øget oxidation.
Ved opvarmning over 660 ° C oxiderer vanadium fuldstændigt og ligner et gult fast stof med iriserende glans (afhængigt af overfladens vinkler). Denne orange-gule oxid kan opløses, hvis salpetersyre tilsættes, hvilket vil bringe vanadium tilbage til sin sølvfarve..
Næsten alle vanadiumatomer i universet (99,75% af dem) handler om isotopen 51V, mens en meget lille del (0,25%) svarer til isotopen halvtredsV. Derfor er det ikke overraskende, at vanadinens atomvægt er 50,9415 u (tættere på 51 end 50).
De andre isotoper er radioaktive og syntetiske med halveringstid (t1/2) fra 330 dage (49V), 16 dage (48V), et par timer eller 10 sekunder.
Vanadiumatomer, V, er arrangeret i en kropscentreret kubisk (bcc) krystalstruktur, produktet af deres metalliske binding. Af strukturerne er dette den mindst tætte, med de fem valenselektroner, der deltager i "elektronhavet" ifølge den elektroniske konfiguration:
[Ar] 3d3 4sto
Således forenes de tre elektroner fra 3d-orbitalen og de to af 4s-orbitalen for at transitere et bånd dannet ved overlapning af valensorbitalerne for alle V-atomer i krystallen; klart, forklaring baseret på bandteori.
Fordi V-atomerne er lidt mindre end metallerne til venstre (scandium og titanium) i det periodiske system, og i betragtning af deres elektroniske egenskaber er deres metalliske binding stærkere; en kendsgerning, der afspejles i sit højeste smeltepunkt og derfor med sine mere sammenhængende atomer.
Ifølge beregningsundersøgelser er bcc-strukturen for vanadium stabil selv under enorme tryk på 60 GPa. Når dette tryk er overskredet, gennemgår dets krystal en overgang til den rhombohedrale fase, som forbliver stabil op til 434 GPa; når bcc-strukturen vises igen.
Elektronkonfigurationen af vanadium alene indikerer, at dets atom er i stand til at miste op til fem elektroner. Når det sker, bliver ædelgasargonen isoelektronisk, og eksistensen af kationen V antages.5+.
Ligeledes kan tabet af elektroner være gradvis (afhængigt af hvilken art det er knyttet til) med positive oxidationstal, der varierer fra +1 til +5; derfor antages der i deres forbindelser eksistensen af de respektive kationer V+, Vto+ og så videre.
Vanadium kan også få elektroner og omdanne til en metallisk anion. Dens negative oxidationstal er: -1 (V.-) og -3 (V.3-). Elektronkonfigurationen af V3- det er:
[Ar] 3d6 4sto
Selv om den mangler fire elektroner til at fuldføre udfyldningen af de 3d orbitaler, er V mere stabil energisk3- at V7-, som i teorien ville have brug for ekstremt elektropositive arter (for at give det deres elektroner).
Vanadium tilvejebringer mekanisk, termisk og vibrationsbestandighed såvel som hårdhed til legeringerne, hvortil den tilsættes. For eksempel tilsættes det som ferrovanadium (jern og vanadiumlegering) eller vanadiumcarbid sammen med andre metaller i stål eller i titanlegeringer.
På denne måde skabes meget hårde og samtidig lette materialer, der er nyttige til brug som værktøj (bor og skruenøgler), gear, bil- eller flydele, turbiner, cykler, jetmotorer, knive, tandimplantater osv..
Også dens legeringer med gallium (V.3Ga) er superledende og bruges til at fremstille magneter. Og også på grund af deres lave reaktivitet bruges vanadiumlegeringer til rør, hvor ætsende kemiske reagenser kører..
Vanadium er en del af redox-batterier, VRB (for dets akronym på engelsk: Vanadium Redox Batteries). Disse kan bruges til at fremme produktionen af elektricitet fra solenergi og vindenergi samt batterier i elektriske køretøjer.
VtoELLER5 Det bruges til at give glas og keramik en gylden farve. På den anden side gør dets tilstedeværelse i nogle mineraler dem grønlige, som det sker med smaragder (og takket være andre metaller også).
VtoELLER5 Det er også en katalysator, der anvendes til syntese af svovlsyre og maleinsyreanhydridsyre. Blandet med andre metaloxider katalyserer det andre organiske reaktioner, såsom oxidation af propan og propylen til henholdsvis acrolein og acrylsyre..
Lægemidler bestående af vanadiumkomplekser er blevet betragtet som mulige og potentielle kandidater til behandling af diabetes og kræft..
Det virker ironisk, at vanadium, dets farverige og giftige forbindelser, dets ioner (VO+, VOto+ og VO43-, for det meste) i spor er de gavnlige og vigtige for levende væsener; især de marine levesteder.
Årsagerne er centreret om dets oxidationstilstande med hvor mange ligander i det biologiske miljø, det koordinerer (eller interagerer) i analogien mellem vanadat og phosphatanion (VO43- og PO43-) og i andre faktorer undersøgt af bioinorganiske kemikere.
Vanadiumatomer kan derefter interagere med de atomer, der hører til enzymer eller proteiner, enten med fire (koordination tetraeder), fem (firkantet pyramide eller andre geometrier) eller seks. Hvis når dette sker, udløses en gunstig reaktion for kroppen, siges det, at vanadium udøver farmakologisk aktivitet.
For eksempel er der haloperoxidaser: enzymer, der kan bruge vanadium som en kofaktor. Der er også vanabiner (i vanadocytcellerne i tunikaater), phosphorylaser, nitrogenaser, transferiner og serumalbuminer (hos pattedyr), der er i stand til at interagere med dette metal.
Et organisk molekyle eller vanadiumkoordineringskompleks kaldet amavadin er til stede i kroppen af visse svampe, såsom Amanita muscaria (lavere billede).
Og endelig kan vanadium i nogle komplekser være indeholdt i en hæmgruppe, som det er tilfældet med jern i hæmoglobin..
Endnu ingen kommentarer