Vanadi
De Viquipèdia
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
| General | |||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nom, sÃmbol, nombre | Vanadi, V, 23 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Sèrie quÃmica | Metall de transició | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Grup, perÃode, bloc | 5, 4 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Densitat, duresa Mohs | 6110 kg/m3, 7,0 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Aparença | Metà l·lic gris platejat |
||||||||||||||||||||||||||||||
| Propietats atòmiques | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Pes atòmic | 50,9415 uma | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Radi mitjà †| 135 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Radi atòmic calculat | 171 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Radi covalent | 125 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Radi de Van der Waals | Sense dades | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuració electrònica | [Ar]3d34s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Estats d'oxidació (òxid) | 5,3 (amfòter) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristal·lina | Cúbica centrada en el cos | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Propietats fÃsiques | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Estat de la matèria | sòlid (__) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Punt de fusió | 2175 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Punt d'ebullició | 3682 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpia de vaporització | 0,452 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpia de fusió | 20,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Pressió de vapor | 3,06 Pa al 2175 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocitat del so | 4560 m/s a 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Informació diversa | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegativitat | 1,63 (Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor especÃfica | 490 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivitat elèctrica | 4,89 x 106 m-1·ohm-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivitat tèrmica | 30,7 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 1er Potencial d'ionització | 650,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2on potencial d'ionització | 1414 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 3er potencial d'ionització | 2830 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 4t potencial d'ionització | 4507 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 5è potencial d'ionització | 6298,7 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Isòtops més estables | |||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
| Valors en el SI d'unitats i en CNPT (0º C i 1 atm), excepte quan s'indica el contrari. |
|||||||||||||||||||||||||||||||
El vanadi és un element quÃmic de nombre atòmic 23 situat en el grup 5 de la taula periòdica dels elements. El seu sÃmbol és V. És un metall dúctil, bla 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 mitologia escandinava.
Taula de continguts[amaga] |
[edita] CaracterÃstiques principals
El vanadi és un metall de transició blanc, dúctil i brillant. Aquest metall, presenta una alta resistència a les bases, a l'à cid sulfúric (H2SO4) i a l'à cid clorhÃdric (HCl). S'obté de distints minerals, aixà com del petroli. També es pot obtindre de la recuperació de l'òxid de vanadi (V) (V2O5) en pols. procedent de processos de combustió. Té algunes aplicacions nuclears a causa de la seua baixa secció de captura de neutrons. És un element essencial en alguns essers vius, encara que no es coneix la seva funció.
En els seus compostos presenta variats estats d'oxidació, sent els més comuns +2, +3, +4 i +5.
[edita] Aplicacions
Aproximadament el 80% del vanadi produït s'empra com ferrovanadi o com a additiu en acers.
- S'empra en l'acer inoxidable usat en instruments quirúrgics i eines, en acers resistents a la corrosió, i mesclat amb alumini en aliatges de titani emprades en motors a reacció. També, en acers emprats en eixos de rodes i cigonyals, engranatges, i altres components crÃtics.
- És un important estabilitzador de carburs en la fabricació d'acers.
- S'empra en alguns components de reactors nuclears.
- Forma part d'alguns imants superconductors.
- Alguns compostos de vanadi s'utilitzen com catalitzadors en la producció d'anhÃdrid maleic i à cid sulfúric. Concretament, és molt usat el pentòxid de vanadi, V2O5, que també s'empra en cerà miques.
[edita] Història
El vanadi (de la deessa de la bellesa en la mitologia escandinava Vanadis, a causa dels colors dels seus compostos), va ser descobert en un principi pel mineralogista espanyol Andrés Manuel del RÃo Fernández, a Mèxic, el 1801, en un mineral de plom. Primer el va denominar pancrom, pel fet que els colors eren pareguts als del crom, i després eritròni a causa del color de les seves sals (es tornaven roges al escalfar-les).
No obstant, el quÃmic francés Hippolyte Victor Collet-Descotils va qüestionar este descobriment dient que realment es tractava de crom impur. Això va provocar que Andrés Manuel del RÃo Fernández es retractara del seu descobriment.
El 1830, el suec Nils Gabriel Sefström el redescobrà en un òxid que va trobar mentres treballava en unes menes de ferro i li va donar el nom amb el que es coneix actualment. Després, el 1831, Friedrich Wöhler va concloure que es tractava del mateix element descobert el 1801.
El vanadi metà l·lic no es va preparar fins a l'any 1867, per Henry Enfield Roscoe, per mitjà de la reducció de triclorur de vanadi, VCl3 amb hidrogen.
[edita] Compostos
- Presenta variats estats d'oxidació, amb distints colors. Per mitjà d'un experiment senzill es pot apreciar: partint de vanadat d'amoni (NH4VO4), i emprant zinc metà l·lic en medi à cid, es produeix la sèrie de reaccions següent:
- VO43- (incolor) --> [VO(OH2)5]2+ (blau) --> [V(OH2)6]3+ (verd) --> [V(OH2)6]2+ (violeta)
- El pentòxid de vanadi, V2O5, que se sol obtindre com un sòlid polsós de color taronja, és un agent oxidant, i s'empra com a catalitzador i com colorant.
- El catió vanadil, VO2+, on el vanadi està en estat d'oxidació +4, sent l'enllaç V=O doble, es pot trobar en distints complexos de vanadi, generalment amb quatre lligants més, formant una pirà mide de base quadrada. Poden presentar un lligant més en posició trans al lligant oxo, però aquesta posició és prou là bil. Generalment els complexos d'aquest tipus són blau. En l'estat d'oxidació +5, també forma complexos amb lliguands oxo.
[edita] Rol biològic
El vanadi és un element quÃmic essencial en alguns organismes. En humans no està demostrada la seva essencialitat, encara que existixen compostos de vanadi que imiten i potencien l'activitat de la insulina.
Es troba en alguns enzims en distints essers vius. Per exemple, en les haloperoxidasses (generalment bromoperoxidasses) d'algunes algues, que redueixen peròxids i al mateix temps halogenen un substrat orgà nic.
Les ascidies (uns organismes marins de la famÃlia dels tunicats) emmagatzemen altes concentracions de vanadi, al voltant d'un milió de vegades més altes que l'aigua que els rodeja, trobant-se en una molècula anomenada hemovanadina. En aquests organismes el vanadi s'emmagatzema en unes cèl·lules anomenades vanadocits.
També acumula altes concentracions de vanadi el fong amanita papamosques gris. Es forma un complex amb un lligant ionòfor anomenat amavadina.
[edita] Abundà ncia i obtenció
El vanadi no es troba mai en estat natiu, però està present en uns 65 minerals diferents, entre els que destaquen la patroneta, VS4, vanadinita, Pb5(VO4)3Cl, i la carnotita, K2(UO2)2(VO4)2·3H2O. També es troba en la bauxita, aixà com en dipòsits que contenen carboni, com per exemple en carbó, petrolis, cru i quitrà . S'extreu del petroli emprant porfirines. A més, s'obté pentòxid de vanadi, V2O5, recuperant-lo de la combustió del vanadi.
Els vanadats es dissolen per mitjà d'una fusió alcalina. Al medi à cid i després d'altres processos s'obté el V2O5, que es redueix parcialment amb carboni, i després amb calci en atmosfera d'argó per a obtindre vanadi metà l·lic.
En el cas que no es paretixi d'un mineral que continga el vanadat, sinó d'un sulfur, aquest s'oxida per a obtindre el vanadat i es realitza el mateix procediment per a obtindre vanadi.
Si es vol obtindre vanadi més pur, s'empra el mètode Van Arkel-de Boer (formació d'un compost volà til i la seva posterior descomposició).
[edita] Isòtops
En la naturalesa es pot trobar un isòtop estable, el vanadi-51. S'han caracteritzat quinze radioisòtops, sent els més estables el vanadi-50, amb un perÃode de semidesintegració d'1,4 x 1017 anys, el vanadi-49, de 330 dies, i el vanadi-48, de 15,9735 dies. La resta tenen perÃodes inferiors a una hora, essent la majoria de menys de deu segons. A més, aquest element presenta un metaestat.
El pes atòmic dels isòtops de vanadi va des de 43,981 uma (vanadi-43) fins a 59,959 uma (vanadi-59). El principal mode de decaïment abans de l'isòtop més estable, vanadi-51, és la captura d'electrons (sent els principals productes de decaïment isòtops de l'element 22, titani), mentres que després d'aquest, és la desintegració beta (donant com principals productes de decaïment isòtops de l'element 24, crom).
[edita] Precaucions
La pols metà l·lica és pirofòrica, i els compostos de vanadi han de ser considerats com a altament tòxics. La seva inhalació pot causar cà ncer de pulmó.
L'Administració de Seguretat i Salut Ocupacional (OSHA) ha establert un lÃmit d'exposició per a la pols de pentòxid de vanadi de 0,05 mg/m3, i de 0,1 mg/m3 per al gas de pentòxid de vanadi 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 vanadi. Aquest nivell es correspon al que pot causar problemes permanents de salut o mort.
[edita] Enllaços externs
- webelements.com - Vanadi (anglès)
- environmentalchemistry.com - Vanadi (anglès)
- AMM.com Perfil del Vanadi (anglès)
- Mineral Information Institute - Vanadium (anglès)
- ATSDR - ToxFAQs: Vanadium (anglès)
