De vanadin Det är den tredje övergångsmetallen i det periodiska systemet, representerad av den kemiska symbolen V. Den är inte lika populär som andra metaller, men de som förstår stål och titan kommer att ha hört talas om det som en tillsats för dess förstärkning i legeringar eller verktyg. Fysiskt är det synonymt med hårdhet och kemiskt med färger.
Vissa kemister vågar beskriva det som en kameleontmetall som kan anta ett brett spektrum av färger i dess föreningar. elektronisk egenskap som liknar metallerna mangan och krom. I sitt ursprungliga och rena tillstånd ser det ut som andra metaller: silver, men med blåaktiga nyanser. En gång rostad ser den ut som visas nedan.
I den här bilden kan oxidens iridescens knappt urskiljas, vilket beror på ytan eller ytan på metallkristallerna. Detta oxidskikt skyddar det från ytterligare oxidation och därmed korrosion.
Sådan korrosionsbeständighet såväl som termisk sprickbildning tillhandahålls legeringar när V-atomer tillsätts till dem. Allt detta, utan att höja vikten för mycket, eftersom vanadin inte är en tungmetall utan en lätt; till skillnad från vad många kanske tror.
Dess namn kommer från den norska gudinnan Vanadís, från Skandinavien; emellertid upptäcktes det i Mexiko, som en del av vanadinitmineralet, Pb5[VO4]3Cl, av rödaktiga kristaller. Problemet var att för att erhålla det från detta mineral och många andra, måste vanadin omvandlas till en förening som är lättare att reducera än dess oxid, VtvåELLER5 (som reduceras med kalcium).
Andra källor till vanadin ligger i marina varelser eller i råolja, "fängslade" i petroporfyrinerna..
I lösning är färgerna som dess föreningar kan ha, beroende på deras oxidationstillstånd, gul, blå, mörkgrön eller violett. Vanadium sticker inte bara ut för dessa siffror eller oxidationstillstånd (från -1 till +5) utan för dess förmåga att samordna på olika sätt med biologiska miljöer.
Vanadins kemi är riklig, mystisk, och jämfört med andra metaller finns det fortfarande mycket ljus som måste kastas på det för dess nära förståelse..
Artikelindex
Mexiko har äran att ha varit det land där detta element upptäcktes. Mineralogen Andrés Manuel del Río analyserade 1801 ett rödaktigt mineral som han själv kallade brunt bly (vanadinit, Pb5[VO4]3Cl) extraherade några metalloxider vars egenskaper inte motsvarade de för något element som var känt vid den tiden.
Således döpte han först detta element med namnet "Pancromo" på grund av det rika utbudet av färger på dess föreningar; sedan döpte han det till 'Erythrono', från det grekiska ordet erythronium, vilket betyder rött.
Fyra år senare lyckades den franska kemisten Hippolyte Victor Collet Descotils få Del Río att dra tillbaka sina påståenden genom att föreslå att erytron inte var ett nytt element utan kromföroreningar. Och det tog mer än tjugo år för något att bli känt om detta glömda element som upptäcktes i mexikanska jordar..
År 1830 upptäckte den schweiziska kemisten Nils Gabriel Sefström ett annat nytt grundämne i järnmalmer, som han kallade vanadin; namn som härstammar från den norska gudinnan Vanadís, i jämförelse med dess skönhet med de lysande färgerna på föreningarna i denna metall.
Samma år påpekade den tyska geologen George William Featherstonhaugh att vanadin och erytron egentligen var samma element; Och även om han ville att namnet på floden skulle råda genom att kalla det "Rionio", accepterades hans förslag inte.
För att isolera vanadin var det nödvändigt att minska det från dess mineraler, och som skandium och titan var denna uppgift inte lätt på grund av dess tåliga affinitet för syre. Den måste först omvandlas till arter som relativt lätt reducerades; i processen erhöll Berzelius vanadinnitrid 1831, vilket han misstog för den inhemska metallen.
År 1867 uppnådde den engelska kemisten Henry Enfield Roscoe minskningen av vanadin (II) klorid, VCltvå, till metalliskt vanadin med vätgas. Metallen den producerade var dock oren.
Slutligen, som markerade början på vanadins tekniska historia, erhölls ett prov med hög renhet genom att reducera VtvåELLER5 med metalliskt kalcium. En av de första framstående användningarna var att göra chassit på Ford Model T-bilen..
I sin rena form är det en gråaktig metall med blåaktiga övertoner, mjuk och duktil. Men när det täcks av ett lager av oxid (särskilt produkten av en tändare), tar det på sig slående färger som om det vore en kristallkameleon.
50,9415 g / mol
1910 ° C
3407 ° C
-6,0 g / ml, vid rumstemperatur
-5,5 g / ml, vid smältpunkten, det vill säga det smälter knappast.
21,5 kJ / mol
444 kJ / mol
Molär värmekapacitet
24,89 J / (mol K)
1 Pa vid 2101 K (praktiskt taget försumbar även vid höga temperaturer).
1,63 på Pauling-skalan.
Först: 650,9 kJ / mol (V.+ gasformig)
Andra: 1414 kJ / mol (V.två+ gasformig)
Tredje: 2830 kJ / mol (V.3+ gasformig)
6.7
Vid uppvärmning kan det frigöra giftiga ångor från VtvåELLER5.
En av de viktigaste och iögonfallande egenskaperna hos vanadin är färgerna på dess föreningar. När några av dem är lösta i sura medier uppvisar lösningarna (mestadels vattenhaltiga) färger som gör att man kan skilja ett antal eller oxidationstillstånd från ett annat..
Till exempel visar bilden ovan fyra provrör med vanadin i olika oxidationstillstånd. Den till vänster, gul, motsvarar V5+, specifikt som katjon VOtvå+. Sedan följs den av katjonen VOtvå+, med V4+, färgen blå; katjon V3+, mörkgrön; och Vtvå+, lila eller lila.
När en lösning består av en blandning av föreningar av V4+ och V5+, en ljusgrön färg erhålls (produkt gul med blått).
V-lagrettvåELLER5 på vanadin skyddar den från att reagera med starka syror, såsom svavelsyra eller saltsyra, starka baser, och förutom korrosion orsakad av ökad oxidation.
Vid upphettning över 660 ° C oxiderar vanadin helt och ser ut som ett gult fast ämne med iriserande glans (beroende på ytans vinklar). Denna orange-gula oxid kan lösas om salpetersyra tillsätts, vilket återför vanadinen till dess silverfärg..
Nästan alla vanadinatomer i universum (99,75% av dem) handlar om isotopen 51V, medan en mycket liten del (0,25%) motsvarar isotopen femtioV. Därför är det inte förvånande att atomvikt av vanadin är 50,9415 u (närmare 51 än 50).
De andra isotoperna är radioaktiva och syntetiska med halveringstid (t1/2) från 330 dagar (49V), 16 dagar (48V), några timmar eller 10 sekunder.
Vanadinatomer, V, är ordnade i en kroppscentrerad kubisk (bcc) kristallstruktur, produkten av deras metallbindning. Av strukturerna är detta minst tätt, med sina fem valenselektroner som deltar i "havet av elektroner", enligt den elektroniska konfigurationen:
[Ar] 3d3 4stvå
Således förenas de tre elektronerna i 3d-orbitalen och de två av 4s-orbitalen för att transitera ett band som bildas genom överlappning av valensorbitalerna för alla V-atomer i kristallen; tydligt, förklaring baserad på bandteori.
Eftersom V-atomerna är lite mindre än metallerna till vänster (skandium och titan) i det periodiska systemet, och med tanke på deras elektroniska egenskaper är deras metallbindning starkare; ett faktum som återspeglas i dess högsta smältpunkt och därför med dess mer sammanhängande atomer.
Enligt beräkningsstudier är bcc-strukturen för vanadin stabil även under enorma tryck på 60 GPa. När detta tryck har överskridits genomgår dess kristall en övergång till den rombohedrala fasen, som förblir stabil upp till 434 GPa; när bcc-strukturen dyker upp igen.
Elektronkonfigurationen av vanadin ensam indikerar att dess atom kan förlora upp till fem elektroner. När det gör det blir ädelgasargonen isoelektroniskt, och det antas att katjonen V finns.5+.
Likaså kan förlusten av elektroner vara gradvis (beroende på vilken art den är kopplad till), med positiva oxidationstal som varierar från +1 till +5; därför antas förekomsten av respektive katjoner V i deras föreningar+, Vtvå+ och så vidare.
Vanadin kan också få elektroner och förvandlas till en metallanjon. Dess negativa oxidationstal är: -1 (V.-) och -3 (V.3-). Elektronkonfigurationen för V3- det är:
[Ar] 3d6 4stvå
Även om det saknar fyra elektroner för att slutföra fyllningen av 3d-orbitalerna, är V mer stabil energiskt3- att V7-, som i teorin skulle behöva extremt elektropositiva arter (för att ge den sina elektroner).
Vanadin ger mekanisk, termisk och vibrationsbeständighet samt hårdhet för legeringarna som den tillsätts. Som ferrovanadium (järn och vanadinlegering) eller vanadiumkarbid tillsätts det till exempel tillsammans med andra metaller i stål eller i titanlegeringar.
På detta sätt skapas mycket hårda och samtidigt lätta material, användbara för att användas som verktyg (borr och skiftnycklar), växlar, bil- eller flygplansdelar, turbiner, cyklar, jetmotorer, knivar, tandimplantat etc..
Dess dess legeringar med gallium (V3Ga) är superledande och används för att tillverka magneter. Och med tanke på sin låga reaktivitet används vanadinlegeringar för rör där frätande kemiska reagens körs..
Vanadium är en del av redoxbatterier, VRB (för dess förkortning på engelska: Vanadium Redox Batteries). Dessa kan användas för att främja elproduktion från solenergi och vindenergi, samt batterier i elfordon.
VtvåELLER5 Det används för att ge glas och keramik en gyllene färg. Å andra sidan gör dess närvaro i vissa mineraler dem gröna, som händer med smaragder (och tack vare andra metaller också).
VtvåELLER5 Det är också en katalysator som används för syntes av svavelsyra och maleinsyraanhydridsyra. Blandat med andra metalloxider katalyserar det andra organiska reaktioner, såsom oxidation av propan och propylen till akrolein respektive akrylsyra..
Läkemedel som består av vanadinkomplex har ansetts vara möjliga och potentiella kandidater för behandling av diabetes och cancer..
Det verkar ironiskt att vanadin, dess färgglada och giftiga föreningar, dess joner (VO+, VOtvå+ och VO43-, mest) i spår är de fördelaktiga och väsentliga för levande varelser; särskilt de marina livsmiljöerna.
Anledningarna är centrerade om dess oxidationstillstånd, med hur många ligander i den biologiska miljön det samordnar (eller samverkar), i analogin mellan vanadat- och fosfatanjonen (VO43- och PO43-) och i andra faktorer som studerats av bioinorganiska kemister.
Vanadinatomer kan sedan interagera med de atomer som tillhör enzymer eller proteiner, antingen med fyra (koordination tetraeder), fem (fyrkantig pyramid eller andra geometrier) eller sex. Om när detta inträffar utlöses en gynnsam reaktion för kroppen, sägs det att vanadin utövar farmakologisk aktivitet.
Det finns till exempel haloperoxidas: enzymer som kan använda vanadin som en kofaktor. Det finns också vanabiner (i vanadocytcellerna i manteldjur), fosforylaser, nitrogenaser, transferiner och serumalbuminer (hos däggdjur) som kan interagera med denna metall.
En organisk molekyl eller vanadinkoordineringskomplex som kallas amavadin, finns i vissa svampkroppar, såsom Amanita muscaria (lägre bild).
Och slutligen kan vanadin i vissa komplex innehålla en hemgrupp, vilket är fallet med järn i hemoglobin..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.