Vanadio

De WikiLingua.net

Titanio - Vanadio - Cromo
V
Nb  
 
 
General
Nom, símbol, nombre Vanadio, V, 23
Sèrie química Metall de transició
Grup, període, bloc 5, 4 , d
Densitat, duresa Mohs 6110 kg/m3, 7,0
Aparença Metàl·lic gris plateado
Propietats atòmiques
Massa atòmica 50,9415 o
Ràdio mig 135 pm
Ràdio atòmic calculat 171 pm
Ràdio covalente 125 pm
Ràdio de Van der Waals Sense dades
Configuració electrònica [Ar]3d34s2
Estats d'oxidación (óxido) 2, 3, 4, 5(anfótero)
Estructura cristalina Cúbica centrada en el cos
Propietats físiques
Estat de la matèria sòlid (__)
Punt de fusió 2175 K
Punt d'ebullición 3682 K
Entalpía de vaporización 0,452 kJ/mol
Entalpía de fusió 20,9 kJ/mol
Pressió de vapor 3,06 Pa a 2175 K
Velocitat del so 4560 m/s a 293,15 K
Informació diversa
Electronegatividad 1,63 (Pauling)
Calor específica 490 J/(kg·K)
Conductividad elèctrica 4,89 × 106 m–1·Ω–1
Conductividad tèrmica 30,7 W/(m·K)
potencial d'ionización 650,9 kJ/mol
2° potencial d'ionización 1414 kJ/mol
3° potencial d'ionización 2830 kJ/mol
4° potencial d'ionización 4507 kJ/mol
5° potencial d'ionización 6298,7 kJ/mol
Isótopos més estables
iso. AN Període de semidesintegración MD ED MeV PD
48V Sintètic 15,9735 dies ε 4,012 48Tu
49V Sintètic 330 dies ε 0,602 49Tu
50V Sintètic 1,4 × 10 17 a ε
β
2,208
1,037
50Tu
50Cr
51V 100% vanadio és estable amb 28 neutrones
Valors en el SI i en condicions normals
(0 °C i 1 atm), tret que s'indiqui el contrari.
Calculat a partir de distintes longituds
d'enllaci covalente, metàl·lic o iónico.

El vanadio és un element químic de nombre atòmic 23 situat en el grup 5 de la taula periòdica dels elements. El seu símbol és V. És un metall dúctil, tou i poc abundant. Es troba en distints minerals i s'empra principalment en alguns aliatges. El nom procedeix de la deessa de la bellesa Vanadis en la mitología escandinava.

Taula de continguts

[editar] Característiques principals

El vanadio és un metall de transició blanc, dúctil i brillant. Aquest metall de transició presenta una alta resistència a les bases, a l'àcid sulfúrico (H2SOTA4) i a l'àcid clorhídrico (HCl). S'obté de distints minerals, així com de petrolis. També es pot obtenir de la recuperació de l'óxido de vanadio (V) en pólvores procedents de processos de combustió. Té algunes aplicacions nuclears a causa de la seva baixa secció de captura de neutrones. És un element essencial en alguns éssers vius, encara que no es coneix la seva funció.

En els seus compostos presenta variats estats d'oxidación, sent els més comuns +2, +3, +4 i +5.

[editar] Aplicacions

Aproximadament el 80% del vanadio produït s'empra com ferrovanadio o com additiu en acers.

  • S'empra en acer inoxidable usat en instruments quirúrgics i eines, en acers resistents a la corrosión, i barrejat amb alumini en aliatges de titanio emprades en motors de reacció. També, en acers emprats en eixos de rodes i cigüeñales, engranajes, i altres components crítics.
  • És un important estabilizador de carburos en la fabricació d'acers.
  • S'empra en alguns components de reactores nuclears.
  • Forma part d'alguns imants superconductores.
  • Alguns compostos de vanadio s'utilitzen com catalitzadors en la producció d'anhídrido maleico i àcid sulfúrico. Concretament, és molt usat el pentóxido de vanadio, V2O5, que també s'empra en ceràmica.

[editar] Història

El vanadio (de la deessa de la bellesa en la mitología escandinava Vanadis a causa dels colors dels seus compostos), va ser descobert en un principi pel mineralogista mexicà Andrés Manuel del Riu, en Zimapan, municipi Hidalguense en 1801, en un mineral d'emplomo. Primer ho va denominar pancromo, a causa de que els colors eren semblats als del cromo, i després eritronio a causa del color de les seves sals (es tornaven vermelles a l'escalfar-les).

No obstant això, el químic francès Hippolyte Victor Collet-Descotils va qüestionar aquest descobriment dient, erróneamente, que es tractava de cromo impuro. Això va provocar que Andrés Manuel del Riu es retractara del seu descobriment.

En 1830, el suec Nils Gabriel Sefström ho redescubrió en un óxido que va trobar mentre treballava en unes mines de ferro i li va donar el nom que avui es coneix. Després, en 1831, Friedrich Wöhler va concloure que es tractava del mateix element descobert en 1801 per Andrés Manuel del Riu

El vanadio metàl·lic no es va preparar fins a l'any 1867, per Henry Enfield Roscoe, mitjançant la reducció de tricloruro de vanadio, VCl3 amb hidrógeno.

[editar] Compostos

Pentóxido de vanadio.
Pentóxido de vanadio.
  • Presenta variats estats d'oxidación, amb distints colors. Mitjançant un experimiento senzill es pot apreciar: partint de vanadato d'amonio (NH4VO3), i emprant zinc metàl·lic en mig àcid, es produeix la sèrie de reaccions següent:{3-} _{4}" src="../../../../math/7/1/1/711db7789067071881e56e96d59348cd.png" /\> ](incoloro){2+} \,\!" src="../../../../math/1/a/8/1a81fe60c57548c04c45079ee33d99bd.png" /\> ](blau){3+} \,\!" src="../../../../math/6/8/f/68fcd942b74aa6e210bc8366690151a5.png" /\> ](verd){2+} \,\!" src="../../../../math/6/d/b/6db6e482df8f320006c753587699598a.png" /\> ](violeta).
  • El pentóxido de vanadio, V2O5, que se sol obtenir com un sòlid pulverulento de color taronja, és un agent oxidante, i s'empra com catalitzador i com colorant.
  • La unitat vanadilo, VO2+, en on el vanadio està en estat d'oxidación +4, sent l'enllaci V-O doble, es pot trobar en distints complexos de vanadio, generalment amb quatre ligandos més, formant una piràmide de base quadrada. Poden presentar un lligant més en posició trans al lligant oxo, però aquesta posició és bastant lábil. Generalment els complexos d'aquest tipus són blaus. En l'estat d'oxidación +5, també forma complexos amb ligandos oxo.

[editar] Paper biològic

El vanadio és un element essencial en alguns organismes. En humans no està demostrada el seu esencialidad, encara que existeixen composts de vanadio que imiten i potencien l'activitat de la insulina.

Es troba en alguns enzimas en distints éssers vius. Per exemple, en les haloperoxidasas (generalment bromoperoxidasas) d'algunes algues, que redueixen peróxidos i alhora halogenan un sustrato orgànic.

Les ascidias (uns organismes marins de la família dels tunicados) emmagatzemen altes concentracions de vanadio, al voltant d'un milió de vegades més altes que l'aigua que els envolta, trobant-se en una molècula cridada hemovanadina. En aquests organismes el vanadio s'emmagatzema en unes cèl·lules cridades vanadocitos.

També acumula altes concentracions de vanadio el fong amanita muscaria. Es forma un complex amb un lligant ionóforo anomenat amavadina.

[editar] Abundància i obtenció

Vanadinita en Mibladen, Midelt Marruecos.
Vanadinita en Mibladen, Midelt el Marroc.

El vanadio no es troba mai en estat natiu, però està present en uns 65 minerals diferents, entre els quals destaquen la patronita, VS4, vanadinita, Pb5(VO4)3Cl, i la carnotita, K2(UO2)2(VO4)2·3H2O. També es troba en la bauxita, així com en dipòsits que contenen carboni, com per exemple en carbó, petrolis, cru i alquitrán. S'extreu del petroli emprant porfirinas. A més, s'obté pentóxido de vanadio, V2O5, recuperant-ho de la combustió del petroli.

Els vanadatos es dissolen mitjançant una fusió alcalina. En mig àcid i després d'altres processos s'obté elV 2O5, que es redueix parcialment amb carboni, i després amb calcio en atmosfera d'argón per a obtenir vanadio metàl·lic.

En el cas que no es parteixi d'un mineral que contingui el vanadato, sinó un sulfuro, aquest s'oxida per a obtenir el vanadato i es realitza el mateix procediment per a obtenir vanadio.

Si es vol obtenir vanadio més pur, s'empra el mètode Van Arkel-de Boer (formació d'un compost volátil i el seu posterior descomposición).

[editar] Isótopos

En la naturalesa es pot trobar un isótopo estable, el vanadio-51. S'han caracteritzat quinze radioisótopos, sent els més estables el vanadio-50, amb un període de semidesintegración d'1,5 × 1017 anys, el vanadio-49, de 330 dies, i el vanadio-48, de 15,9735 dies. La resta tenen períodes de semidesintegración de menys d'una hora, sent la majoria de menys de deu segons. A més, aquest element té un metaestado.

El pes atòmic dels isótopos de vanadio va des de 43,981 uma (vanadio-43) fins a 59,959 uma (vanadio-59). La principal manera de decaimiento abans de l'isótopo més estable, vanadio-51, és la captura d'electrons (sent els principals productes de decaimiento isótopos de l'element 22, titanio), mentre que després d'aquest, és la desintegración beta (donant com principals productes de decaimiento isótopos de l'element 24, cromo).

[editar] Precaucions

La pols metàl·lica és pirofórico, i els compostos de vanadio deurien ser considerats com altament tòxics. La seva inhalació pot causar càncer de pulmó.

L'Administració de Seguretat i Salut Ocupacional (OSHA) ha establert un límit d'exposició per a la pols de pentóxido de vanadio de 0,05 mg/m3, i de 0,1 mg/m3 per al gas de pentóxido de vanadio en l'aire del lloc de treball per a una jornada de 8 hores, 40 hores a la setmana.

L'Institut Nacional de Salut i Seguretat Ocupacional (NIOSH) recomana que ha de considerar-se perillós per a la salut i la vida un nivell de 35 mg/m3 de vanadio. Aquest nivell es correspon al com pot causar problemes permanents de salut o mort.

[editar] Enllaços externs