Wanad

nieruchomości
[ Ar ] 3 d 3 4 s 2 23 V. Układ okresowy
Ogólnie
Nazwa , symbol , liczba atomowa	Wanad, V, 23
Kategoria elementu	Metale przejściowe
Grupa , kropka , blok	5 , 4 , zm
Popatrz	stalowoszary metalik, połyskujący niebieskawo
numer CAS	7440-62-2
Numer WE	231-171-1
Karta informacyjna ECHA	100.028.337
Ułamek masowy powłoki Ziemi	0,041%
Atomowy
Masa atomowa	50,9415 (1) i
Promień atomowy (obliczony)	135 (171) pm
Promień kowalencyjny	153 po południu
Konfiguracja elektronów	[ Ar ] 3 d 3 4 s 2
1. Energia jonizacji	6th.746 187 (21) eV ≈ 650.91 kJ / mol
2. Energia jonizacji	14.634 (7) eV ≈ 1 412 kJ / mol
3. Energia jonizacji	29.3111 (25) eV ≈ 2 828.09 kJ / mol
4. Energia jonizacji	46.709 (5) eV ≈ 4 506.7 kJ / mol
5. Energia jonizacji	65.28165 (17) eV ≈ 6 298.72 kJ / mol
Fizycznie
Stan fizyczny	mocno
Struktura krystaliczna	wyśrodkowany sześcienny
gęstość	6,11 g / cm 3 (20 ° C )
Twardość Mohsa	7.0
magnetyzm	paramagnetyczny ( Χ m = 3,8 10-4 )
Temperatura topnienia	2183 K (1910 ° C)
temperatura wrzenia	3680 K (3407 ° C)
Objętość molowa	8,32 10-6 m 3 mol -1
Ciepło parowania	444 kJ / mol
Ciepło topnienia	21,5 kJ mol −1
Szybkość dźwięku	4560 m s −1 przy 293,15 K.
Specyficzna pojemność cieplna	489 J / kg −1 K −1
Przewodność elektryczna	5 · 10 6 A · V −1 · m −1
Przewodność cieplna	31 W · m −1 K −1
Chemicznie
Stany utleniania	+5 , +4, + 3, + 2
Elektroujemność	1,63 (w skali Paulinga )
Izotopy
izotop NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) Z P 48 V. {syn.} 15.9735 d ε 4.012 48 Ti 49 V {syn.} 330 d ε 0,602 49 Ti 50 V 0,25% 1,5 · 10 17 a ε 2.208 50 Ti β - 1.037 50 Kr 51 V 99,75  % Stabilny
W przypadku innych izotopów patrz lista izotopów
Właściwości NMR
Spin kwantowa liczba I. γ w rad · T −1 · s −1 E r  ( 1 godz.) f L przy B = 4,7 T w MHz 50 V ? 6th 0+2,67065 10 7 0,05571 019,977 51 V ? 7/2 0+7.04551 · 10 7 0,3836 052,702
instrukcje bezpieczeństwa
Oznakowanie zagrożeń GHS brak piktogramów GHS Zwroty H i P. H: brak zwrotów H. P: brak zwrotów P.
O ile to możliwe i zwyczajowe, stosuje się jednostki SI . O ile nie zaznaczono inaczej, podane dane dotyczą warunków standardowych .

Wanad , znany również jako wanad , jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu V i liczbie atomowej 23. Jest to stalowoszary, niebieskawo połyskujący metal przejściowy, który jest bardzo miękki w stanie czystym . W układzie okresowym metal wraz z cięższym niobem , tantalem i dubnem tworzy piątą  grupę IUPAC lub wanad . Większość wanadu jest wykorzystywana jako tak zwany ferrowanad w produkcji stali . Dodatek wanadu do stali chromowo - wanadowych zwiększa ciągliwość, a tym samym zwiększa wytrzymałość stali.

Pierwiastek ma różne znaczenie biologiczne i jest niezbędny dla wielu żywych istot . Tak, że odgrywa ważną rolę w regulacji aktywności enzymów w fosforylacji i jest wykorzystywane przez bakterie do wiązania azotu stosowane. Z drugiej strony podejrzewa się, że on lub jego związki powodują aberracje chromosomowe jako mutagenny klastogen, a tym samym działają jako trucizna i rakotwórcza .

Najbardziej znanym związkiem wanadu jest tlenek wanadu (V) , który jest używany jako katalizator do produkcji kwasu siarkowego .

historia

Późniejszy wanad został odkryty po raz pierwszy w 1801 roku przez hiszpańskiego mineraloga Andrésa Manuela del Río w meksykańskiej rudzie ołowiu, później wanadynicie . Nazwał nowy pierwiastek Panchromium ze względu na wiele kolorów związków , a później Erythronium , ponieważ sole zmieniły kolor na czerwony po zakwaszeniu. Jednak del Rio odwołał odkrycie niedługo później, gdy pierwszy Alexander von Humboldt, a później francuski chemik HV Collett-Desotils twierdzili, że nowy pierwiastek był skażony chromem ze względu na jego podobieństwo do związków chromu .

Szwedzkiemu chemikowi Nilsowi Gabrielowi Sefströmowi udało się ponownie odkryć pierwiastek w 1830 roku . Zbadał żelazo ze szwedzkiej kopalni rudy żelaza Taberg , rozpuszczając je w kwasie solnym . Czyniąc to, odkrył wśród innych znanych substancji nieznany pierwiastek, który pod pewnymi właściwościami przypominał chrom, a pod innymi uran , ale po dalszych badaniach nie był jednym z tych pierwiastków. Nazwał nowy element imieniem Vanadis , epitetem nordyckiego bóstwa Freyja . Niedługo później Friedrich Wöhler , który zajmował się już zadaniem w Berzeliusie, dostarczył dowodów na tożsamość wanadu z erytronem.

Metalicznego wanadu pierwszy w 1867 r przez Henry Enfield Roscoe przez redukcję z chlorkiem wanadu (II) z wodoru wytworzonego. John Wesley Marden i Malcolm Rich byli w stanie po raz pierwszy uzyskać 99,7% czystego wanadu w 1925 r. Poprzez redukcję tlenku wanadu (V) wapniem.

Wanad został po raz pierwszy użyty w 1903 roku, kiedy w Anglii wyprodukowano pierwszą stal zawierającą wanad . Zwiększone wykorzystanie tego pierwiastka w przemyśle stalowym rozpoczęło się w 1905 roku, kiedy Henry Ford zaczął używać stali wanadowej do budowy samochodów .

Występowanie

Wanad jest powszechnym pierwiastkiem na Ziemi, jego udział w skorupie kontynentalnej wynosi około 120  ppm . Cyrkon , chlor i chrom mają podobną zawartość pierwiastków . Pierwiastek występuje głównie w różnych minerałach . Pomimo obfitości wanadu, złoża o wysokim stężeniu tego pierwiastka są rzadkie, a wiele minerałów wanadu nie jest powszechnych. W porównaniu do skorupy ziemskiej zawartość wody morskiej jest znacznie niższa, wynosi około 1,3 μg / l.

Do najważniejszych minerałów wanadu należą w szczególności wanadyany, takie jak wanadynit [Pb ₅ (VO ₄ ) ₃ Cl], Descloizit Pb (Zn, Cu) [OH | VO ₄ ] i karnotyt [K ₂ (UO ₂ ) ₂ (VO ₄ ) ₂ · 3H ₂ O], a także siarczek wanadu Patrónit VS ₄ . Większość wanadu znajduje się w śladowych ilościach w innych minerałach, zwłaszcza w rudach żelaza, takich jak magnetyt . Zawartość wanadu w rudach magnetytu tytanu wynosi zwykle od 0,3 do 0,8%, ale w niektórych rudach południowoafrykańskich może dochodzić do 1,7%.

Zwierzęta i rośliny zawierają wanad, więc ludzie zawierają około 0,3 mg / kg tego pierwiastka. Jest to głównie zlokalizowane w jądrach komórkowych lub mitochondriach . Niektóre żywe istoty, zwłaszcza niektóre gatunki tryskawki i muchomora , są w stanie wzbogacić wanad. Zawartość wanadu w strumieniach morskich jest do 10 ⁷ razy wyższa niż w otaczającej wodzie morskiej. Ze względu na zawartość wanadu w organizmach żywych, węgiel i ropa naftowa, które z nich powstają, zawierają również wanad. Zawartość wynosi do 0,1%. Szczególnie wysoki poziom wanadu występuje w ropie naftowej z Wenezueli i Kanady.

W 2015 roku wydobyto łącznie 79 400 ton rudy wanadu (liczone jako wanad metaliczny). Najważniejszymi krajami produkującymi są Republika Południowej Afryki , Chiny i Rosja . Przy znanych rezerwach wynoszących 15 mln ton (stan na 2015 r.) Wąskie gardło dostaw wanadu nie jest spodziewane w dającej się przewidzieć przyszłości.

→ Kategoria: minerał wanadu

Wanad jako minerał

Wanad został uznany za minerał przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Mineralogiczne (IMA) od 2012 roku . Po raz pierwszy został odkryty przez Michaiła Ostrooumova jako produkt resublimacji w wysokotemperaturowych fumarolach meksykańskiego wulkanu Colima . Jako minerały towarzyszące pojawiły się tam również po raz pierwszy odkryte siarczek potasowo-wanadowy Colimait (K ₃ VS ₄ ) i tlenek wanadu Shcherbinait (V ⁵⁺ ₂ O ₅ ).

Pierwszy opis opublikowali Ostrooumov i Yuri Taran w 2015 roku, początkowo w Macli. Revista de la Sociedad Española de Mineralogía i 2016 w Mineralogical Magazine .

Poza swoim typem lokalizacji na wulkanie Colima, wanad był dostojny, ale odkryto go tylko w nieokreślonym Hibonit -Fundstätte w argentyńskim Sierra de los Comechingones . Inne znalezisko w odkrywkowej kopalni wanadu Rhovan w pobliżu Rustenburga w południowoafrykańskiej prowincji Północno-Zachodniej nie zostało jeszcze potwierdzone.

Zgodnie z systematyką minerałów według Strunza (wydanie 9) wanad jest klasyfikowany w systemie nr. 1.AF.05 (pierwiastki - metale i związki międzymetaliczne - rodzina żelazo-chrom - grupa żelaza).

Wydobycie i prezentacja

Wanad jest reprezentowany w kilku etapach. Przede wszystkim tlenek wanadu (V) musi być otrzymany z różnych materiałów wyjściowych . Następnie można go zredukować do podstawowego metalu i wyczyścić, jeśli to konieczne.

Możliwymi materiałami wyjściowymi, z których można ekstrahować wanad, są rudy wanadu, takie jak karnotyt lub patronit, rudy tytanowo-magnetytowe zawierające wanad i ropa naftowa . Rudy wanadu były w przeszłości ważne dla produkcji, ale nie odgrywają już ważnej roli i zostały zastąpione głównie przez rudy tytanu i magnetytu.

Jeśli rudy żelaza zawierające wanad zostaną zredukowane do żelaza w procesie wielkopiecowym , wanad początkowo pozostaje w surówce żelaza . W celu dalszego przetworzenia surówki na stal podczas procesu rafinacji wdmuchiwany jest tlen. Wanad przechodzi do żużla . Zawiera do 25% tlenku wanadu (V) i jest najważniejszym źródłem do ekstrakcji metalu. W celu uzyskania czystego tlenku wanadu (V) drobno zmielony żużel praży się w sposób utleniający z użyciem soli sodu, takich jak chlorek sodu lub węglan sodu . W wyniku tego procesu powstaje rozpuszczalny w wodzie metawanadan sodu , który jest oddzielany od pozostałego żużla przez ługowanie. Utworzony nierozpuszczalny poliwanadan amonu wytrąca się z roztworu przez dodanie kwasu i soli amonowych . Można go przekształcić w tlenek wanadu (V) przez prażenie . Tlenek można również uzyskać z innych rud zawierających wanad w identyczny sposób. Wanad można ekstrahować z ropy naftowej, tworząc emulsję z dodatkiem wody i azotanu magnezu . Dalsza obróbka przebiega podobnie jak przy wydobyciu rud żelaza.

Właściwa ekstrakcja wanadu odbywa się poprzez redukcję tlenku wanadu (V) innymi metalami. Jako środki redukujące można stosować glin , wapń , żelazokrzem lub węgiel ; z tym ostatnim jednak w reakcji powstają węgliki , które są trudne do oddzielenia od metalu.

${\ Displaystyle \ mathrm {V_ {2} O_ {5} +5 \ Ca \ longrightarrow 2 \ V + 5 \ CaO}}$

Redukcja wapniem

Aby uzyskać czysty wanad, jako środek redukujący stosuje się drogi wapń lub glin , ponieważ tańszy żelazokrzem nie może osiągnąć wysokiej czystości. Podczas gdy czysty wanad jest otrzymywany bezpośrednio z wapniem, stop wanadu-glinu jest początkowo tworzony z aluminium, z którego czysty wanad jest otrzymywany przez sublimację w próżni .

Duża część wanadu nie stosuje się w postaci czystego metalu, lecz w postaci stopu żelaza wanadu Wanad , która zawiera co najmniej 50% wanadu. Aby to uzyskać, nie jest konieczne wcześniejsze wydobycie czystego wanadu. Zamiast tego żużel zawierający wanad i żelazo jest redukowany do żelazowanadu z żelazokrzem i wapnem . Ten stop jest wystarczający do większości zastosowań technicznych.

Najczystszy wanad można wytwarzać elektrochemicznie lub metodą Van-Arkela-de-Boera . W tym celu czysty wanad jest topiony razem z jodem w pustej szklanej ampułce. Jodek wanadu (III) utworzony w podgrzanej ampułce rozkłada się na gorącym drucie wolframowym, tworząc wanad i jod o wysokiej czystości.

${\ Displaystyle \ mathrm {2 \ V + 3 \ I_ {2} \ rightleftharpoons 2 \ VI_ {3}}}$

Reakcja w procesie Van Arkela de Boera

nieruchomości

Właściwości fizyczne

Wanad jest niemagnetyczna, twardy, ciągliwy i wyraźnie stalowoniebieski metali ciężkich o gęstości od 6,11 g / cm ³ . Czysty wanad jest stosunkowo miękki, ale staje się twardszy po dodaniu innych pierwiastków, a następnie ma wysoką wytrzymałość mechaniczną. W większości swoich właściwości jest podobny do swojego sąsiada w układzie okresowym, tytanu . Temperatura topnienia czystego wanadu wynosi 1910 ° C, ale jest ona znacznie zwiększana przez zanieczyszczenia, takie jak węgiel . Przy zawartości węgla 10% wynosi około 2700 ° C. Wanad krystalizuje podobnie jak chrom lub niob w sześciennej strukturze kryształu centrowanej na ciele z grupą przestrzenną Im 3 m (grupa przestrzenna nr 229) i parametrem sieciowym a = 302,4 µm oraz dwiema formułami na komórkę elementarną .Szablon: grupa pokoi / 229

Poniżej temperatury krytycznej 5,13 K wanad staje się nadprzewodnikiem . Podobnie jak czysty wanad, stopy wanadu z galem , niobem i cyrkonem są nadprzewodnikami. W temperaturach poniżej 5,13 K wanad, podobnie jak metale z grupy wanadu, niob i tantal , wykazuje w małych grudkach do 200 atomów spontaniczną polaryzację elektryczną , która nie została jeszcze wyjaśniona, którą w przeciwnym razie wykazują tylko substancje niemetaliczne .

Właściwości chemiczne

Wanad jest metalem nieszlachetnym i może reagować z wieloma niemetalami . W powietrzu przez wiele tygodni pozostaje lśniący metalik. Patrząc przez dłuższy czas, wyraźnie widać zieloną rdzę. Jeśli wanad ma być konserwowany, należy go przechowywać pod argonem. Pod wpływem ciepła jest atakowany przez tlen i utleniany do tlenku wanadu (V) . Podczas gdy węgiel i azot reagują z wanadem tylko wtedy, gdy się rozżarzają , reakcja z fluorem i chlorem zachodzi na zimno.

W porównaniu z kwasami i zasadami wanad jest zwykle stabilny w temperaturze pokojowej dzięki cienkiej pasywującej warstwie tlenku; W tym stanie jest atakowany tylko przez kwas fluorowodorowy i kwasy silnie utleniające, takie jak gorący kwas azotowy , stężony kwas siarkowy i woda królewska .

Aż do temperatury 500 ° C wanad jest zdolny do pochłaniania wodoru . Metal staje się kruchy i można go łatwo sproszkować. Wodór można usunąć w temperaturze 700 ° C pod próżnią.

Izotopy

W sumie znanych jest 27 izotopów i dalszych 6 izomerów rdzenia wanadu . Spośród nich dwa występują naturalnie. Są to izotopy ⁵⁰ V o częstotliwości drgań własnych 0,25% i ⁵¹ V o częstotliwości 99,75%. ⁵⁰ V oznacza słabo radioaktywnych , z okresem półtrwania 1,5 x 10 ¹⁷ lat , że rozpada się do 83% dla wychwytywania elektronów do ⁵⁰ Ti, 17% z beta ^- gniciem ⁵⁰ CR. Oba rdzenie można wykorzystać do badań metodą spektroskopii NMR .

Najbardziej stabilne sztuczne izotopy to ⁴⁸ V z okresem półtrwania 16 dni i ⁴⁹ V z okresem półtrwania 330 dni. Są one używane jako znaczniki . Wszystkie inne izotopy i izomery rdzenia są bardzo niestabilne i rozpadają się w ciągu minut lub sekund.

→ Lista izotopów wanadu

posługiwać się

Tylko niewielki procent czystego wanadu jest stosowany jako materiał okładzinowy do paliw jądrowych ze względu na mały przekrój wychwytu neutronów . Można jednak również zastosować bardziej odporne stopy wanadu. Ponad 90% produkcji wykorzystuje się w różnych stopach , głównie z metalami żelazem, tytanem, niklem, chromem, aluminium czy manganem. Tylko niewielka część jest wykorzystywana w związkach, głównie jako tlenek wanadu (V).

Z produkcją 85% wanadu, zdecydowana większość jest zużywana w przemyśle stalowym . Ponieważ nie wymaga to wysokiej czystości, jako surowiec stosuje się żelazawanad. Nawet w małych ilościach wanad zwiększa wytrzymałość i udarność stali, a tym samym znacznie zwiększa ich odporność na zużycie . Jest to spowodowane tworzeniem się twardego węglika wanadu . W zależności od zastosowania dodaje się różne ilości wanadu; stale konstrukcyjne i narzędziowe zawierają tylko niewielkie ilości (0,2 do 0,5%) wanadu, stal szybkotnąca do 5%. Stale zawierające wanad są używane głównie na narzędzia i sprężyny, które są narażone na naprężenia mechaniczne.

Stopy tytanu, które zawierają wanad i głównie aluminium, są szczególnie stabilne i odporne na ciepło i są stosowane w konstrukcjach samolotów na części nośne i łopatki turbin silników lotniczych .

Związki wanadu można stosować do elektrochemicznego magazynowania energii w ogniwach przepływowych redoks , patrz akumulator wanadowy redoks . W tym zastosowaniu sole wanadu są używane w kwaśnych roztworach wodnych, które można przechowywać w zbiornikach.

dowód

Wstępne próbki jest przez perłowej soli fosforu , w którym wanadu wydaje charakterystyczny zielony w redukcji płomienia. Do płomienia utleniania jest jasnożółty i dlatego też niespecyficzne.

Jakościowe dowody na obecność wanadu oparte są na tworzeniu jonów peroksowanadu. Aby to zrobić, do kwaśnego roztworu zawierającego wanad na +5 stopniu utlenienia dodaje się trochę nadtlenku wodoru . Powstaje czerwono-brązowy kation [V (O ₂ )] ³⁺ . Reaguje z większą ilością nadtlenku wodoru, tworząc bladożółty kwas nadtlenowo-wanadowy H ₃ [VO ₂ (O ₂ ) ₂ ].

Wanad można oznaczyć ilościowo przez miareczkowanie . W tym celu, wanad - zawierający kwas siarkowy Roztwór utlenia się z potasu, nadmanganian do pięciowartościowego wanadu i następnie miareczkowano z żelaza (II), siarczan roztworu oraz difenyloaminy jako wskaźnika . Możliwa jest również redukcja pięciowartościowego wanadu obecnego w siarczanie żelaza (II) do czterowartościowego stopnia utlenienia, a następnie miareczkowanie potencjometryczne roztworem nadmanganianu potasu.

We współczesnej analityce wanad można wykryć kilkoma metodami. Są to na przykład atomowa spektrometria absorpcyjna przy 318,5 nm i spektrofotometria z N-benzoilo-N-fenylohydroksyloaminą jako odczynnikiem barwnym przy 546 nm.

Znaczenie biologiczne

Związki wanadu mają różne znaczenie biologiczne. Cechą charakterystyczną wanadu jest to, że występuje zarówno anionowo jako wanadian, jak i kationowo jako VO ₂ ⁺ , VO ²⁺ lub V ³⁺ . Wanadany są bardzo podobne do fosforanów i w związku z tym mają podobne działanie. Ponieważ wanadan wiąże się silniej z odpowiednimi enzymami niż fosforan, jest w stanie blokować, a tym samym kontrolować enzymy fosforylacji . Dotyczy to na przykład ATPazy sodowo-potasowej , która kontroluje transport sodu i potasu do komórek. Blokadę tę można szybko usunąć za pomocą desferrioksaminy B , która tworzy stabilny kompleks z wanadanem. Wanad wpływa również na wychwyt glukozy . Jest w stanie stymulować glikolizę w wątrobie i hamować konkurencyjny proces glukoneogenezy . To obniża poziom glukozy we krwi. Dlatego bada się, czy związki wanadu są odpowiednie w leczeniu cukrzycy typu 2. Jednak nie znaleziono jeszcze wyraźnych wyników. Wanad stymuluje również utlenianie fosfolipidów i hamuje syntezę cholesterolu poprzez hamowanie syntazy skwalenu , mikrosomalnego układu enzymatycznego w wątrobie. W konsekwencji niedobór powoduje wzrost poziomu cholesterolu i trójglicerydów w osoczu krwi .

Wanad odgrywa rolę w fotosyntezie roślin . Jest w stanie katalizować reakcję do tworzenia kwasu 5-aminolewulinowego bez enzymu. Jest to ważny prekursor tworzenia chlorofilu .

W niektórych organizmów są enzymy zawierające wanad, na przykład, niektóre rodzaje bakterie zawierające wanad nitrogenaza do wiązania azotu . Są to na przykład gatunki z rodzaju Azotobacter i cyjanobacterium Anabaena variabilis . Jednak te azotazy nie są tak wydajne jak bardziej powszechne azotazy molibdenu i dlatego są aktywowane tylko wtedy, gdy występuje niedobór molibdenu. Inne enzymy zawierające wanad można znaleźć w brunatnicach i porostach . Mają one zawierające wanad haloperoksydazy, z którymi tworzą organiczne związki chloroorganiczne, bromowe lub jodowo-organiczne.

Funkcja wanadu, który występuje w dużych ilościach w tryskaczach morskich jako metaloproteina wanabiny , nie jest jeszcze znana. Pierwotnie zakładano, że wanad, podobnie jak hemoglobina, służy jako transporter tlenu; jednak okazało się, że jest to błędne.

Zagrożenia

Podobnie jak inne pyły metali, pył wanadu jest łatwopalny. W doświadczeniach na zwierzętach wykazano, że wanad i jego związki nieorganiczne mają działanie rakotwórcze . Dlatego są one klasyfikowane w kategorii rakotwórczości 2. Jeśli pył wanadu jest wdychany przez pracowników hutniczych przez długi czas, może wystąpić tak zwany wanadyzm . Ta rozpoznana choroba zawodowa może objawiać się podrażnieniem błon śluzowych , zielono-czarnym zabarwieniem języka oraz przewlekłymi chorobami oskrzeli, płuc i jelit.

spinki do mankietów

Wanad może występować w związkach na różnych stopniach utlenienia . Często poziomy to +5, +4, +3 i +2, rzadziej +1, 0, −1 i −3. Najważniejsze i najbardziej stabilne stany utlenienia to +5 i +4.

→ Kategoria: związek wanadu

Wodny roztwór

Wanad można łatwo przekształcić w różne stopnie utlenienia w roztworze wodnym. Ponieważ różne jony wanadu mają charakterystyczne kolory, występują zmiany koloru.

W roztworze kwaśnym pięciowartościowy wanad tworzy bezbarwne jony VO ₂ ⁺ , które po redukcji do niebieskiego pierwszego czterowartościowego VO ²⁺ są jonami. Trójwartościowy poziom z jonami V ³⁺ jest zielony, najgłębszy poziom, jaki można osiągnąć w roztworze wodnym, dwuwartościowy jon V ²⁺ jest szaro-fioletowy.

Związki tlenu

Najważniejszym i najbardziej stabilnym związkiem wanadu z tlenem jest tlenek wanadu (V) V ₂ O ₅ . Ten pomarańczowy związek jest stosowany w dużych ilościach jako katalizator do produkcji kwasu siarkowego. Tam działa jako nośnik tlenu i podczas reakcji jest redukowany do innego tlenku wanadu, tlenku wanadu (IV) VO ₂ . Dalszymi znanymi tlenkami wanadu są tlenek wanadu (III) V ₂ O ₃ i tlenek wanadu (II) VO.

W roztworze zasadowym tlenek wanadu (V) tworzy wanadany , sole z anionem VO ₄ ³⁻ . Jednak w przeciwieństwie do analogicznych fosforanów jon wanadanu jest najbardziej stabilną formą; Wodór i dwuwodorowanadaniany oraz wolny kwas wanadowy są nietrwałe i znane tylko w rozcieńczonych roztworach wodnych. W przypadku zakwaszenia zasadowych roztworów wanadanu zamiast wodo-wanadanów powstają poliwanadany, w których gromadzi się do dziesięciu jednostek wanadanu. Wanadany można znaleźć w różnych minerałów, przykładami są wanadynit , descloicite i karnotytu .

Związki halogenowe

Wanad tworzy wiele związków z halogenami fluoru , chloru , bromu i jodu . Na stopniach utlenienia +4, +3 i +2 występują związki ze wszystkimi halogenami, tylko z jodem znane są tylko związki w stanach +2 i +3. Jednak z tych halogenków tylko chlorki, chlorek wanadu (IV) i chlorek wanadu (III) są technicznie istotne. Między innymi służą jako katalizator do produkcji kauczuku etylenowo-propylenowo-dienowego .

Chlorki tlenku wanadu

Wanad tworzy również sole mieszane z tlenem i chlorem, tzw. Chlorki tlenku wanadu . Tlenochlorek wanadu (III) , VOCl, to żółto-brązowy, rozpuszczalny w wodzie proszek. Tlenochlorek wanadu (IV) , VOCl ₂ , stosowany w fotografii i jako bejca do tekstyliów, składa się z zielonych, higroskopijnych kryształowych tabletek, które rozpuszczają się w wodzie o niebieskim zabarwieniu. Wreszcie tlenochlorek wanadu (V) , VOCl ₃ , jest żółtą cieczą, która bardzo łatwo ulega hydrolizie w wodzie . VOCl ₃ jest stosowany jako składnik katalizatora w niskociśnieniowej polimeryzacji etylenu .

Więcej związków wanadu

W organicznych związkach wanadu wanad osiąga najniższe stopnie utlenienia 0, −I i −III. Szczególnie ważne są tutaj metaloceny , tzw. Wanadoceny . Są one stosowane jako katalizatory do polimeryzacji z alkinów .

Węglik wanadu VC jest stosowany w postaci proszku między innymi do natryskiwania plazmowego lub spawania plazmowego proszkowego . Ponadto węglik wanadu jest dodawany do metali twardych w celu ograniczenia wzrostu ziaren .

literatura

• Günter Bauer między innymi: związki wanadu i wanadu. W: Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna . Wiley-VCH, Weinheim 2000, doi : 10.1002 / 14356007.a27_367 .
• Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemia elementów. Wydanie 1. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9 .
• AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Podręcznik chemii nieorganicznej . Wydanie 102. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , s. 1542–1552.

linki internetowe

• Wejście do wanadu. W: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, ostatnia wizyta 25 grudnia 2014.

Indywidualne dowody

1. ↑ ^{a b} Harry H. Binder: Leksykon pierwiastków chemicznych. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
2. ↑ Wartości właściwości (okienko informacyjne) pochodzą z www.webelements.com (wanad) , chyba że określono inaczej .
3. ↑ CIAAW, Standardowe wagi atomowe poprawione w 2013 r .
4. ↑ ^{a b c d e} Entry on vanadium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. and NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver.5.7.1) . Wyd .: NIST , Gaithersburg, MD. doi : 10.18434 / T4W30F ( https://physics.nist.gov/asd ).  Źródło 11 czerwca 2020 r.
5. ↑ ^{a b c d e} entry on vanadium at WebElements, https://www.webelements.com , dostęp 11 czerwca 2020 r.
6. ^ NN Greenwood, A. Earnshaw: Chemia pierwiastków. Wydanie 1. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9 , s. 1260.
7. ↑ Robert C. Weast (red.): Podręcznik chemii i fizyki CRC . CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9 , str. E-129 do E-145. Wartości są oparte na g / mol i podane w jednostkach cgs. Podana tutaj wartość jest obliczoną z niej wartością SI, bez jednostki miary.
8. ↑ ^{a b} Yiming Zhang, Julian RG Evans, Shoufeng Yang: Poprawione wartości punktów wrzenia i entalpii waporyzacji pierwiastków w podręcznikach. W: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, ss. 328-337, doi: 10.1021 / je1011086 .
9. ↑ David R. Lide (red.): Podręcznik chemii i fizyki CRC . Wydanie 90. (Wersja internetowa: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Fluid Properties; Enthalpy of Fusion, s. 6–135.
10. ↑ Wpis na wanadu, proszek na bazie substancji GESTIS z tej IFA , dostępnym w dniu 30 kwietnia 2017 r. (Wymagany JavaScript)
11. ↑ Juan J. Rodríguez-Mercado, Rodrigo A. Mateos-Nava, Mario A. Altamirano-Lozano: Indukcja uszkodzeń DNA w ludzkich komórkach wystawionych na działanie tlenków wanadu in vitro. W: Toxicology in Vitro. 25, nr 8, 2011, ss. 1996-2002, doi: 10.1016 / j.tiv.2011.07.009 .
12. ^ LR Caswell: Andres del Rio, Alexander von Humboldt i dwukrotnie odkryty element. (PDF; 124 kB). W: Bull. Hist. Chem. 28 (1), 2003, str. 35-41.
13. ↑ NG Sefstöm: O wanadzie , nowym metalu znalezionym w prętach żelaznych w Eckersholm, hucie żelaza, która pozyskuje rudę z Taberg w Smålandii. W: Annal. re. Fizyka . 97 (1), 1831, str. 1-4.
14. ↑ „W starożytności bogini Vanadis żyła na dalekiej północy, piękna i sympatyczna. Pewnego dnia ktoś zapukał do drzwi. Bogini siedziała wygodnie i pomyślała: może być kolejne pukanie, ale pukanie już nie było, zamiast tego pukanie poszło po schodach. Bogini była zaciekawiona […] O! […] to jest Schalk Wöhler. […] Po kilku dniach rozległo się kolejne pukanie do drzwi; ale ciągle się przewracało. Bogini w końcu przyszła sama i otworzyła drzwi. Przyszedł Sefström i z tego spotkania narodził się Vanadin. ”( List Berzeliusa do Wöhlera z 22 stycznia 1831. W: O. Wallach (red.): Korespondencja między J. Berzeliusem i F. Wöhlerem . Lipsk 1901. )
15. ↑ wanad. W: Encyclopædia Britannica. 2008. Encyclopædia Britannica Online, dostęp 6 października 2008 (online)
16. ↑ ^{a b c d e f g h i j} Günter Bauer et al: Vanadium and Vanadium Compounds. W: Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna. Wiley-VCH, Weinheim 2000, doi : 10.1002 / 14356007.a27_367 .
17. ↑ ^{a b c d} Dieter Rehder: Bio nieorganiczna chemia wanadu. W: Angew. Chem. 103, 1991, str. 152-172.
18. ↑ ^{a b c d e f} Wprowadzenie do wanadu. W: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, ostatnia wizyta 25 grudnia 2014.
19. ^ AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Podręcznik chemii nieorganicznej . Wydanie 102. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , s. 1542.
20. ↑ ^{a b c} A. F. Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Podręcznik chemii nieorganicznej . Wydanie 102. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , s. 1543.
21. ^ US Geological Survey: wanad. W: Podsumowania surowców mineralnych. Styczeń 2008 (PDF; 84 kB).
22. ^ PA Williams, f. Hatert, M. Pasero, SJ Mills: IMA / CNMNC Newsletter 14: Nowe minerały i modyfikacje nazewnictwa zatwierdzone w 2012 i 2013 roku . W: Mineralogical Magazine . taśma 77 , nie. 1 , 2013, s. 1–12 ( main.jp [PDF; 125 kB ; dostęp 1 stycznia 2018]). 
23. ↑ Mikhail Ostrooumov, Yuri Taran: Odkrycie rodzimego wanadu, nowego minerału z wulkanu Colima w stanie Colima (Meksyk) . W: Macla. Revista de la Sociedad Española de Mineralogía . taśma 20 lipca 2015, s. 109–110 ( ehu.eus [PDF; 134 kB ; dostęp 1 stycznia 2018]). 
24. ↑ Mikhail Ostrooumov, Yuri Taran: Vanadium, V - nowy rodzimy minerał pierwiastkowy z wulkanu Colima w stanie Colima w Meksyku i implikacje dla składu gazu fumarolu . W: Mineralogical Magazine . taśma 80 , nie. 2 , kwiecień 2016, s. 371–382 , doi : 10.1180 / minmag.2016.080.006 (dostęp przez De Gruyter Online). 
25. ↑ Mindat - Vanadium (angielski)
26. ↑ Mineralienatlas : Systematyka Strunza 9: rodzina żelazowo-chromowa
27. ↑ K. Schubert: Model struktur krystalicznych pierwiastków chemicznych. W: Acta Crystallographica . 30, 1974, str. 193-204, doi: 10.1107 / S0567740874002469 .
28. ^ Aaron Waxler, William S. Corack: Nadprzewodnictwo wanadu. W: Przegląd fizyczny. 85, (1), 1952, str. 85-90, doi: 10.1103 / PhysRev . 85.85 .
29. ↑ T. Krome: Metale na złym torze. O niezwykłym zachowaniu małych bryłek metalu w niskich temperaturach. W: Spektrumdirekt.de. 22 maja 2003; Streszczenie .
30. ↑ Ramiro Moro, Xiaoshan Xu, Shuangye Yin, Walt A. de Heer: Ferroelectricity in Free Niobium Clusters. W: Science . Vol. 300, nr 5623, 2003, str. 1265-1269, doi: 10.1126 / science.1083247 .
31. ↑ ^{a b} G. Audi, FG Kondev, Meng Wang, WJ Huang, S. Naimi: The NUBASE2016 ocena właściwości jądrowych. W: Chinese Physics C. 41, 2017, S. 030001, doi : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 ( pełna treść ).
32. ↑ wanad. W: Lexicon of Physics. Źródło 9 lipca 2008 r.
33. ^ ^{A b} G. Jander, E. Blasius, J. Strähle: Wprowadzenie do praktycznego kursu chemii nieorganicznej. Edycja 14. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1995, ISBN 3-7776-0672-3 , s. 218-219.
34. ^ DM Smith, RM Pickering, GT Lewith: Systematyczny przegląd doustnych suplementów wanadu do kontroli glikemii w cukrzycy typu 2. W: QJM: An International Journal of Medicine . 101, (5), 2008, s. 351–358, doi: 10.1093 / qjmed / hcn003 .
35. ↑ wanad. W: Lexicon of Biology. Źródło 9 lipca 2008 r.
36. ^ ^{A b} Wolfgang Kaim, Brigitte Schwederski: Bioinorganische Chemie. Wydanie 4. Teubner, Wiesbaden 2005, ISBN 3-519-33505-0 , s. 241-243.
37. ↑ Komunikat prasowy DFG dotyczący zmian w wykazie wartości MAK i BET ( pamiątka z 13 sierpnia 2007 r. W Internet Archive ), 19 lipca 2005 r.
38. ↑ Tlenek wanadu Chlorek. W: Lexicon of Chemistry. Źródło 9 lipca 2008 r.
39. ↑ Wprowadzenie na temat organicznych związków wanadu. W: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, ostatnia wizyta 25 grudnia 2014.
40. ↑ Zastosowanie węglika wanadu z HC Starck Group.

Ten artykuł został dodany do listy doskonałych artykułów 19 października 2008 w tej wersji .