tytan ← wanad → chrom | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wygląd | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
stalowoszary | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Widmo emisyjne wanadu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nazwa, symbol, l.a. |
wanad, V, 23 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Grupa, okres, blok | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stopień utlenienia |
III, V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości metaliczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości tlenków | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomowa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stan skupienia |
stały | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gęstość |
6110 kg/m³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura topnienia |
1910 °C[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura wrzenia |
3407 °C[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa) |
Wanad (V, łac. vanadium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych.
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]
Własności
[edytuj | edytuj kod]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
[edytuj | edytuj kod]- 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 NOx 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
[edytuj | edytuj kod]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
[edytuj | edytuj kod]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
[edytuj | edytuj kod]- ↑ 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.
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ a b David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-40, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
- ↑ Vanadium (nr 262935) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
- ↑ Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 193–195. OCLC 839118859.
- ↑ Michael Hävecker i inni, Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid, „Journal of Catalysis”, 285 (1), 2012, s. 48–60, DOI: 10.1016/j.jcat.2011.09.012 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
- ↑ Lénárd-István Csepei , Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts [online], Technischen Universität Berlin, 2011 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
- ↑ Kazuhiko Amakawa i inni, Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol, „ACS Catalysis”, 3 (6), 2013, s. 1103–1113, DOI: 10.1021/cs400010q [dostęp 2024-07-06] (ang.).
- ↑ Samira Slyemi i inni, Comparative study of physico-chemical, acid–base and catalytic properties of vanadium based catalysts in the oxidehydrogenation of n-butane: effect of the oxide carrier, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 128 (2), 2019, s. 831–845, DOI: 10.1007/s11144-019-01653-2 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
- ↑ N.D. Shcherban , E.A. Diyuk , V.V. Sydorchuk , Synthesis and catalytic activity of vanadium phosphorous oxides systems supported on silicon carbide for the selective oxidation of n-butane to maleic anhydride, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 126 (2), 2019, s. 975–985, DOI: 10.1007/s11144-018-01530-4 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
- ↑ Jiaqi Liu i inni, Enhanced hydrothermal stability of a manganese metavanadate catalyst based on WO3–TiO2 for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 128 (1), 2019, s. 175–191, DOI: 10.1007/s11144-019-01624-7 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
- ↑ Samuel C. Perry i inni, Electrochemical synthesis of hydrogen peroxide from water and oxygen, „Nature Reviews Chemistry”, 3 (7), 2019, s. 442–458, DOI: 10.1038/s41570-019-0110-6 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
- ↑ V – Wanad (vanadium) dodatek stopowy, stal narzędziowa, stal szybkotnąca, stale gatunkowe. Alfa-Tech. [dostęp 2015-10-15].
Układ okresowy pierwiastków | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3[i] | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||||
8 | Uue | Ubn | ✱ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
✱ | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | Ubs | ...[ii] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||