Vanadin

Vanadin är ett hårt, metalliskt grundämne. Det har atomnummer 23 i det periodiska systemet och används främst i hårda legeringar t.ex. tillsammans med krom som ofta används i verktyg. Metallen är det 20:de mest förekommande grundämnet i jordskorpan (0,012%) och något vanligare än exempelvis nickel och koppar.

Vanadin
Nummer 23 Tecken V Grupp 5 Period 4 Block d
V ↓ Nb Titan ← Vanadin → Krom     [Ar] 3d3 4s2             23V                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa	50,9415(1)[1] u
Utseende	Blå–silvergrå
Fysikaliska egenskaper
Densitet vid r.t.	6,0 g/cm3
– flytande, vid smältpunkten	5,5 g/cm3
Aggregationstillstånd	Fast
Smältpunkt	2 183 K (1 910 °C)
Kokpunkt	3 680 K (3 407 °C)
Molvolym	8,32 × 10−6 m³/mol
Smältvärme	21,5[2] kJ/mol
Ångbildningsvärme	444[3] kJ/mol
Specifik värmekapacitet	489[4] J/(kg × K)
Molär värmekapacitet	24,89 J/(mol × K)
Ångtryck Tr. (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k Te. (K) 2 101 2 289 2 523 2 814 3 187 3 679
Atomära egenskaper
Atomradie	134 pm
Kovalent radie	153 pm
Elektronaffinitet	50,6 kJ/mol
Jonisationspotential	Första: 650,9 kJ/mol Andra: 1 414 kJ/mol Tredje: 2 830 kJ/mol Fjärde: 4 507 kJ/mol (Lista)
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration	[Ar] 3d3 4s2
e− per skal	2, 8, 11, 2
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd	5, 4, 3, 2, 1, −1, −3
Oxider (basicitet)	(amfoterisk)
Elektronegativitet	1,63 (Paulingskalan) 1,53 (Allenskalan)
Diverse
Kristallstruktur	Kubisk rymdcentrerad (bcc)
Ljudhastighet	4560 m/s
Termisk expansion	8,4 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga	30,7 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet	5 × 106 A/(V × m)
Elektrisk resistivitet	197 nΩ × m (20 °C)
Magnetism	Paramagnetisk[5]
Magnetisk susceptibilitet	3,8 × 10−4
Youngs modul	128 GPa
Skjuvmodul	47 GPa
Kompressionsmodul	160 GPa
Poissons konstant	0,37
Mohs hårdhet	6,7
Vickers hårdhet	628–640 MPa
Brinells hårdhet	600–742 MPa
Identifikation
CAS-nummer	7440-62-2
Pubchem	23990
Historia
Namnursprung	Vanadis, ett gammalt nordiskt namn för den skandinaviska gudinnan Freja.[6][7]
Upptäckt	Andrés Manuel del Río (1801)
Första isolation	Nils Gabriel Sefström (1830)
Namngivare	Nils Gabriel Sefström (1830)
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Vanadinisotoper Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP 48V {syn.} 15,9735 d ε 4,012 48Ti 49V {syn.} 330 d ε 4,012 49Ti 50V 0,25 % 1,4 × 1014 a ε β 2,208 1,037 50Ti 50Cr 51V 99,75 % Stabil
Säkerhetsinformation
Säkerhetsdatablad: Sigma-Aldrich
Globalt harmoniserat system för klassifikation och märkning av kemikalier GHS-märkning enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) GHS-symboler saknas
H-fraser	H?
P-fraser	P?
EU-märkning av farliga ämnen EU-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [8] Pulver: Brandfarlig (F) Irriterande (Xi)
R-fraser	R17, R36/37/38
S-fraser	S7, S26, S33, S37, S43, S60
NFPA 704 1 2 0
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Egenskaper

Vanadin är en stålgrå, hård (6,7 på Mohs hårdhetsskala), metall som t.ex. kan kallvalsas till trådar. Ofta finns små mängder föroreningar i metallen, vilka gör den hård och spröd. I massiv form är vanadin stabilt mot luft, alkali, kall saltsyra och svavelsyra men angrips snabbt av salpetersyra.^[9]

Användning

Ungefär 80 % av allt vanadin används i legeringar med andra metaller.

Andra användningsområden är:

• i vanadinpentoxid (V₂O₅) vilket används som katalysator vid framställning av svavelsyra.
• i elektroplätering på stål för att skydda mot rost.
• i kärnreaktorer för att stoppa neutroner.
• i vanadinbatterier.

Föreningar

• Vanadinpentoxid är den troligen vanligaste vanadinföreningen.
• Vanadindioxid kan användas för att täcka glas så det stoppar infraröd strålning.
• Vanadylsulfat används ibland som ett kosttillskott för att höja insulinnivåer i blodet.

Förekomst

Numera torde titanomagnetiter, där vanadin ofta finns (oxidbundet), vara den huvudsakliga råvarukällan.

Vanadin finns inte i fri form i naturen, men i många föreningar som t.ex. vanadinsulfid (VS₄) eller i kombination med bly och klor. Vanadinhalten i den översta jordskorpan beräknas till ca 0,015 %; de viktigaste egna mineralen är roscoelit, karnotit, vanadinit och petronit.^[9]

Vanadin fyller en viktig biologisk funktion hos vissa typer av havsdjur och vissa lavar och tas också upp i betydande mängd av röd flugsvamp. Samtidigt är höga halter skadligt för bland annat en del bakterier. Vissa skiffrar kan innehålla höga halter av vanadin, liksom vissa råoljor.

Det finns också uppgifter om att myrmalm skulle hålla små men förhöjda vanadinhalter.^[10] Detta gäller sannolikt även sjömalm och över huvud taget limonit, FeOOH, som haft tillfälle att adsorbera vanadater ur vanadinhaltiga lösningar. Järnoxidhydroxid är nämligen känd för att adsorbera arsenik och sjö- och myrmalmer för fosfatinnehåll och fosfat- arsenat- och vanadatjoner har liknande kemiska egenskaper.

Framställning

Vanadin framställs genom att reducera vanadinpentoxid med kalciummetall.

V₂O₅ + 5Ca → 2V + 5CaO

Historia

Ämnet upptäcktes av den spansk-mexikanske vetenskapsmannen Andrés Manuel del Río i malm från gruvan Zimapan i Mexiko 1801. Han gav den nya metallen namnet erythronium eftersom dess salter vid upphettning avgav en röd färgton. Hippolyte Victor Collet-Descotils undersökte dock 1805 erythronium 1805 och menade då att ämnet inte var något annat än krom, vilket kom att bli den allmänna uppfattningen.^[11]

Grundämnet återupptäcktes 1831 av kemisten och geologen Nils Gabriel Sefström som hittade det i stångjärn framställt ur malm från Tabergsgruvan i Småland och uppkallade det efter gudinnan Vanadis (även Freja eller Fröja).^[12] Friedrich Wöhler upptäckte senare att erythronium och vanadin var identiska.^[11]

Metallen framställdes först av Henry Roscoe år 1869.^[12]

Källor

1. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2021.
2. David R. Lide (red.): Fluid Properties; Enthalpy of Fusion, sid. 6:135, i: CRC Handbook of Chemistry and Physics, uppl. 90 (internetversion: 2010), CRC Press / Taylor and Francis.
3. Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. I: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
4. Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
5. Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. De angivna värdena har här räknats om enligt SI.
6. Royal Society of Chemistry – Visual Element Periodic Table
7. – Online Etymological Dictionary
8. Datablad Vanadium (Pulver) på AlfaAesar. Läst 31 januari 2010. (JavaScript krävs).
9. Bra Böckers lexikon, 1980.
10. Nils Johan Berlin (1860). Elementar-lärobok i oorganisk kemi (2:a upplagan)
11. Vanadin - Volfram - Krom - Molybden, artikel i Dædalus 1961
12. Anders Lennartsson, Periodiska systemet, Studentlitteratur, 2011