Wanad

Wanad (V, łac. vanadium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych.

Zobacz też: inne znaczenia.

Wanad

tytan ← wanad → chrom
– ↑ V ↓ Nb 23 V
Wygląd
stalowoszary
Widmo emisyjne wanadu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	wanad, V, 23 (łac. vanadium)
Grupa, okres, blok	5, 4, d
Stopień utlenienia	III, V
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości tlenków	amfoteryczne
Masa atomowa	50,942 ± 0,001[1][a]
Stan skupienia	stały
Gęstość	6110 kg/m³
Temperatura topnienia	1910 °C[2]
Temperatura wrzenia	3407 °C[2]
Numer CAS	7440-62-2
PubChem	23990
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny • van der Waalsa 135 (obl. 171) pm 125 pm 72 pm (V2+), 67 pm (V3+), 61 pm (V4+), 40 pm (V5+) Konfiguracja elektronowa [Ar]3d34s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 11, 2 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 1,63 1,45 Potencjały jonizacyjne I 650,9 kJ/mol II 1414 kJ/mol III 2830 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 459 kJ/mol Ciepło topnienia 21,5 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 3,06 Pa (2175 K) Konduktywność 4,89×106 S/m Ciepło właściwe 490 J/(kg·K) Przewodność cieplna 30,7 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny przestrzennie centrowany Twardość • w skali Mohsa 7 Prędkość dźwięku 4560 m/s (293,15 K) Objętość molowa 8,32−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 48V {syn.} 15,9735 dnia w.e.+β+ 4,012 48Ti 49V {syn.} 330 dni w.e. 0,602 49Ti 50V 0,25% 1,4×1017 lat w.e. 2,208 50Ti 50V 0,25% 1,4×1017 lat β− 1,037 50Cr 51V 99,75% stabilny izotop z 28 neutronami
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2011-10-05] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Substancja nie jest klasyfikowana jako niebezpieczna według kryteriów GHS (na podstawie podanej karty charakterystyki). NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[3] 0 0 0   Numer RTECS YW1355000
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Ma 11 izotopów z przedziału mas 44–55 oraz izomery jądrowe 50m i 52m. Trwały jest tylko izotop 51. W skorupie ziemskiej jest go 160 ppm, w postaci minerałów: patronitu (VS
4), karnotytu i wanadynitu.

Został odkryty po raz pierwszy w 1801 roku przez Andresa Manuela del Rio i później w 1830 roku przez Nilsa Gabriela Sefströma, który nadał mu obecną nazwę na cześć skandynawskiej bogini Vanadis^[4].

Ze względu na małe zasoby rud i użyteczność wojskową stanowi jeden z materiałów strategicznych.^{[potrzebny przypis]}

Sztabki wanadu o czystości 99,95% przetopione strumieniem elektronów i wytrawione powierzchniowo dla uwidocznienia struktury

Własności

Jest lśniącym, srebrzystym metalem o słabych własnościach mechanicznych. W stanie czystym kowalny i ciągliwy, staje się kruchy powyżej 300 °C.

Tworzy tlenki o stopniach utlenienia od I do V, o różnej strukturze krystalicznej przy tym samym składzie pierwiastkowym. Jest odporny na działanie wody, zasad, rozcieńczonych roztworów kwasów azotowego i siarkowego. Roztwarza się w wodzie królewskiej, kwasie fluorowodorowym i stężonym siarkowym. Wanad ma właściwości paramagnetyczne oraz wykazuje nadprzewodnictwo niskotemperaturowe.

Zastosowanie

• Katalizatory (przede wszystkim V
  2O
  5 na nośnikach) reakcji utleniania w przemysłowej chemii organicznej, np. utlenianie etylenu do etanolu, oraz w technologii nieorganicznej, np. utlenianie SO
  2 do SO
  3. Inne zastosowania to konwersja propanu i propenu do kwasu akrylowego^[5][6], konwersja alkoholu benzylowego do kwasu benzoesowego^[7], oksydacyjne odwodornienie butanu^[8], utlenianie butanu do bezwodnika maleinowego^[9]. Stosowany jest także do selektywnej katalitycznej redukcji NO_x amoniakiem^[10]. BiVO
  4 można wykorzystać do elektrochemicznej syntezy H
  2O
  2^[11].
• Stosowany jako dodatek do stali poprawiający odporność na ścieranie i pękanie (np. silniki spalinowe, stal narzędziowa)^[12].
• Produkcja cermetali.
• Materiał konstrukcyjny reaktorów jądrowych.
• Znacznik promieniotwórczy – sztuczny izotop 48
  V otrzymywany w reakcjach 50
  Cr(d,α)48
  V i 47
  Ti(d,n)48
  V.

Otrzymywanie

Metody otrzymywania wanadu metalicznego:

• redukcja tlenku V
  2O wapniem,
• redukcja chlorku VCl
  3 magnezem,
• redukcja tlenku V
  2O
  3 węglem,
• cieplna dysocjacja jodku VI
  3 (najczystszy).

Znaczenie biologiczne

Wanad znajduje się w otoczeniu i pożywieniu człowieka. Przypuszczalnie jest niezbędnym mikroelementem. Ocenia się, że dobowe spożycie wanadu wynosi 10–60 mikrogramów, a zalecane dzienne spożycie 10 mikrogramów. Nie stwierdza się niedoborów wanadu u prawidłowo odżywiających się osób.^{[potrzebny przypis]}

Zdarzają się przemysłowe i środowiskowe zatrucia wanadem, najważniejszy efekt to uszkodzenie nerek, podrażnienie błon śluzowych układu oddechowego i pokarmowego^{[potrzebny przypis]}.

Suplementacja stosowana przez kulturystów (do 60 miligramów wanadu) nie ma uzasadnienia i może być szkodliwa. Wanad jest pierwiastkiem znajdującym się w centrach aktywnych enzymów przemiany glukozy i innych węglowodanów^{[potrzebny przypis]}.

Uwagi

1. Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 50,9415 ± 0,0001. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.