|
|
|
|
|
Símbol: V |
Nombre atòmic: 23 |
|
|
Vanadi |
Vanadio |
Vanadium |
Vanadium |
Grup: 4 |
Període: 5 |
|
|
Família Elements de
transició |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Nils Gabriel
Sefström i Manuel del Río |
Nacionalitat: Suècia
Mèxic |
Any: 1801 - 1830 |
|||
|
Origen del nom: de Vanadis, la divinitat de la bellesa en la
mitologia escandinava |
Una mica
d’història: El seu descobriment s’atribueix al
químic suec Nil Gabriel Sefström (1787 – 1845) qui , al
1830, li va donar nom. No obstant el mineralogista
espanyol Andrés Manuel del Río (1764 – 1849) el va
descobrir al 1801 a Mèxic quan estudiava el “plom
terrós” (mineral anomenat avui dia vanadinita) de Zimapán
anomenant-lo primer, pancrom i més tard eritroni però el va
confondre amb un tipus de crom. Del Río mostraria en una obra escrita en els
últims anys de la seva vida la seva disconformitat amb
l’elecció d’una divinitat escandinava (Vanadis) en
lloc d’una mexicana per anomenar el nou element. El vanadi metàl·lic
no s’obtingué fins al 1867, quan Henry Enfield Roscoe
reduí el clorur de vanadi, VCl3, amb hidrogen i
obtingué vanadi metall i HCl. |
||||
|
Estat natural: No es troba lliure a
la naturalesa, sino amb combinació en diversos minerals com la vanadinita
(3 Pb3(VO4)2PbCl2), la carnotita
(K(UO2)(VO4)1,5 H2O), la motramita
((Pb,Ca,Cu)3(VO4)2) i la patronita (VS4). Els productors
més importants de vanadi són Estats Units, la Federació
Russa i Sudàfrica. També es troba en la bauxita,
així com en dipòsits que contenen carboni, com per exemple en
carbó, petrolis, cru i quitrà. S'extreu del petroli emprant
porfirines El vanadi s’ha identificat en els espectres del Sol i altres estrelles. |
Estructura cristal·lina: Cúbica centrada en el cos |
tots els angles rectes
|
|||
|
Abundància
a l’ésser humà: 30 ppb (parts per bilió en pes) |
Abundància
a la Terra: Ocupa el 19è lloc en la classificació del
elements més abundants en l’escorça terrestre. |
Abundància
al Sistema Solar: 1000 ppb (parts per bilió en pes) |
|||
|
Propietats |
|||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
|||
|
50,9415 |
6110 |
7 |
8,78 |
||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
|||
|
sòlid |
3653 |
3380 |
|
||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
|||
|
1,34 |
0,86 (V+2)
0,59 (V+5) |
1,22 |
|
||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
||
|
50,7 |
650,3 |
1413,5 |
2828 |
-1, +1, +2, +3, +4, +5 |
|||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
||
|
39,4 |
1,63 |
12,4 |
|
||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
||
|
514,0 |
17,6 |
459,0 |
501,60 |
30,70 |
|||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: La pols del
metall té perill d’incendi. |
||||
|
-0,24 VO2+/V (solució àcida) |
Metall |
||||||
|
Característiques: |
|
||||||
|
És un metall de color gris
platejat brillant, no molt dur i dúctil en estat pur. Es torna
trencadís i dur mitjançant l’addició
d’impureses com hidrogen, nitrogen i oxigen. No s’oxida en fred en
contacte amb l’aire, però si a temperatura de 660ºC, a la
forma V2O5. És resistent a la
corrosió d’àlcalis, àcid clorhídric i aigua
inclòs la de mar. |
|||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància % |
Altres |
|
Vanadi
– 47 |
23 |
24 |
47V |
32,6
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
Vanadi – 48
|
23 |
25 |
48V |
15,98
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Vanadi
- 49 |
23 |
26 |
49V |
337
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Vanadi
- 50 |
23 |
27 |
50V |
140000bilions
d’anys |
0,25 |
|
|
Vanadi
- 51 |
23 |
28 |
51V |
Estable |
99,75 |
|
|
Vanadi
- 52 |
23 |
29 |
52V |
3,76
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Vanadi
- 53 |
23 |
30 |
53V |
1,61
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
3
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
El vanadi és soluble en els
àcids nítric i sulfúric i insoluble en àcid
clorhídric, hidròxid de sodi i alcohol diluït. El vanadi forma diferents
òxids de caràcter àcid, els més importants del
quals són: el triòxid, V2O3, verd fos i
el pentaòxid, V2O5 de color taronja. Altres
compostos importants són el monosulfur de vanadi, VS, el trisulfur de
vanadi, V2S3, el diclorur de vanadi, VCl2,
el triclorur de vanadi, VCl3, el dihidròxid de vanadi,
V(OH)2 i l’àcid metavanàdic, HVO3. |
|
Amb aire |
Suau amb calor – V2O5; Vn
4 V (s) + 5 O2 (g) à 2 V2O5 (s) de color
groc-taronja |
|
Amb H2O |
No reacciona |
|
Amb HCL 6M |
No reacciona |
|
Amb HNO3 15M |
Suau |
|
Amb NaOH 6M |
No
reacciona
|
|
Obtenció |
El vanadi s’obté per
reducció del V2O5, prèviament obtingut a partir de minerals,
amb carbó en un forn elèctric. Normalment es tracta d’un
subprocés en el tractament dels minerals d’urani: la
calefacció de mineral de vanadi o residus d’altres processos amb
sal, NaCl, o carbonat de sodi, Na2CO3 per damunt de 850ºC dona vanadat
de sodi, NaVO3, que es dissol en aigua i s’acidifica per donar un
sòlid vermell que es desfà i forma el pentatòxid de
vanadi, V2O5. La reducció del pentaòxid de vanadi amb calci, en
atmosfera d’argó, dona el vanadi pur. Una alternativa adequada, a petita
escala, és la reducció del pentaclorur de vanadi, VCl5, amb
hidrogen o magnesi En el cas que no es parteixi d'un
mineral que contingui el vanadat, sinó d'un sulfur, aquest s'oxida per
a obtenir el vanadat i es realitza el mateix procediment per a obtenir
vanadi. Si es vol obtenir vanadi més
pur, s'empra el mètode Van Arkel-de Boer (formació d'un compost
volàtil i la seva posterior descomposició). |
|
Per la seva duresa i
resistència a la tensió, s'usa en molts aliatges com ferrovanadi,
V-Ni i V-Cr. Els acers crom-vanadi s'usen en la fabricació de molles,
engranatges de transmissió i altres parts dels motors. L'aliatge Ti-V
s'empra en els cascs dels coets, en allotjaments dels motors d'avions
reactors i per a components dels reactors nuclears. Aproximadament el 80 % de la
producció de vanadi s’utilitza com a ferro-vanadi o com additiu
de l’acer. Reemplaça al platí,
com catalitzador, en la fabricació d'àcid sulfúric i
s'empra com agent reductor i com desecant en algunes pintures. El V2O5 s’utilitza en
ceràmica i com a catalitzador químic. Una barreja de gal·li i
vanadi s’utilitza per la producció d’imants
superconductors. |
|
|
El vanadi és
moderadament tòxic |