Vanádium

23 titán ← vanádium → króm - ↑ V ↓ Nb 23 V Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	vanádium, V, 23
Latin megnevezés	vanadium
Elemi sorozat	átmenetifémek
Csoport, periódus, mező	5, 4, d
Megjelenés	ezüstszürke fémes
Atomtömeg	50,9415(1)  g/mol
Elektronszerkezet	[Ar] 3d³ 4s²
Elektronok héjanként	2, 8, 11, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	6,0 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	5,5 g/cm³
Olvadáspont	2183 K (1910 °C, 3470 °F)
Forráspont	3680 K (3407 °C, 6165 °F)
Olvadáshő$\Delta _{fus}{H}^{\ominus }$	21,5 kJ/mol
Párolgáshő $\Delta _{vap}{H}^{\ominus }$	459 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 24,89 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 2101 2289 2523 2814 3187 3679
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös tércentrált
Oxidációs szám	5, 3 (amfoter oxid)
Elektronegativitás	1,63 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 650,9 kJ/mol
	2.: 1414 kJ/mol
	3.: 2830 kJ/mol
Atomsugár	135 pm
Atomsugár (számított)	171 pm
Kovalens sugár	125 pm
Egyebek
Mágnesség	???
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 197 nΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K) 30,7 W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 8,4 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(20 °C) 4560 m/s
Young-modulus	128 GPa
Nyírási modulus	47 GPa
Kompressziós modulus	160 GPa
Poisson-tényező	0,37
Mohs-keménység	7,0
Vickers-keménység	628 MPa
Brinell-keménység	628 HB
CAS-szám	7440-62-2
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A vanádium izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 48V mest. 15,97 d ε - 48Ti β+ 0,694 48Ti γ 0,98, 1,3 - 49V mest. 330 d ε - 49Ti 50V 0,25% 1,4E17 y ε - 50Ti β- 1,037 50Cr γ 0,78, 1,55 - 51V 99,75% V stabil 28 neutronnal
Hivatkozások

A vanádium a periódusos rendszer 23-as rendszámú eleme. Vegyjele V, nyelvújításkori neve szineny. A d mező eleme, az átmenetifémek közé tartozik. Ezüstfehér színű, igen kemény fém. Olvadáspontja nagyon magas, 1910 °C. Tércentrált köbös rácsot alkot. A tiszta vanádium nyújtható, de már kevés szén-, nitrogén- vagy hidrogénszennyezés hatására keménnyé, rideggé válik. Az elektromos áramot közepesen vezeti.

Neve mitológiai eredetű: Vanadis Freya germán szépségistennõ beceneve volt. A fémet azért nevezte így el a svéd Sefström és Berzelius, mert vegyületei módfelett változatos színűek.

Kémiai tulajdonságai

Vanádiumrudak

A vanádiumvegyületekben a vanádium legjellemzőbb oxidációs száma +5, de léteznek +2, +3, +4 oxidációs számú vanádiumot tartalmazó vegyületek is. Már szobahőmérsékleten reakcióba lép klórral és brómmal. Jóddal csak magasabb hőmérsékleten reagál. A keletkező vanádium-halogenidek kovalens vegyületek, csak az alacsonyabb oxidációs számú vanádiumot tartalmazó vegyületeknek (például VCl₂) van némi ionos jellege. Szobahőmérsékleten a levegőn nem változik, de hevítve vanádium-pentoxiddá (V₂O₅) oxidálódik. Nitrid képződése közben reagál magasabb hőmérsékleten nitrogénnel. Karbiddá alakul szén, sziliciddé szilícium hatására. Szénnel és nitrogénnel csak 1250 K (körülbelül 977 °C) fölött reagál. Híg savakban alacsonyabb hőmérsékleten nem oldják fel, de tömény oxidáló savakban magas hőmérsékleten feloldódik. Feloldja a királyvíz is. Vízzel és lúgokkal nem lép reakcióba, az alkálifémek hidroxidjainak olvadéka azonban megtámadja. Hidrogént fejleszt a vízből a vörös izzás hőmérsékletén.

Előfordulása

A vanádium a természetben elemi állapotban nem található meg. Több önálló ásványa létezik, például vanadinit, carnotit, roszkoelit. Előfordul más ásványokban is kísérőelemként, például a bauxitban, kőolajban. Nem tartozik a ritka elemek közé, a 24. leggyakoribb elem a Földön.

Egyes növények és gombák is képesek felhalmozni, például a légyölő galóca akár 0,04% vanádiumot is képes felhalmozni. A közeljövőben a bio- és mikrobiális bányászat szempontjából ez nagyon jelentős és fontos.

Előállítása

A vanádiumot vanádium-pentoxidból állítják elő. A vegyület porát levegőtől elzártan kalcium-klorid jelenlétében kalciumreszelékkel hevítve redukálják. A vanádiumot kilúgozással vonják ki, majd a kilúgozott vanádiumot sósavval kezelik.

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

Tiszta vanádium állítható elő van Arkel-de Boer-eljárással vagy aluminotermiás úton.

Gyakran nem a tiszta vanádiumot, hanem a vassal alkotott ötvözetét, a ferrovanádiumot állítják elő.

Felhasználása

A vanádium ipari jelentősége nagy. Főként acélötvözetek készítésére használják (szerszámacélok). Nagyon kis mennyiségben (0,1–0,3%-ban) az acélhoz ötvözve is jelentősen növeli annak szilárdságát, szívósságát és ütésekkel szembeni ellenálló-képességét. Ez leginkább magas (900-950 °C körüli) hőmérsékleten szembetűnő.

A vanádium oxidjait ultraibolya sugárzás ellen védő üvegek készítésére használják, mert a fém oxidjai elnyelik ezeket a sugarakat. Egyes vanádiumvegyületeket, főként a vanádium-pentoxidot katalizátornak alkalmazzák a kén-trioxid előállításakor és egyes szerves kémiai reakciókban. Vanádiumtartalmú vegyesoxid-katalizátorokat használnak az akrilsav előállításánál.

Források

• Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret
• Nyilasi János: Szervetlen kémia
• Bodor Endre: Szervetlen kémia I.

További információk

• a magyar Wikipédia vanádiumot tartalmazó vegyületeinek listája külső keresővel

Galéria

Különböző megjelenésű vanádiumrudak