Gaan na inhoud

Vanadium

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
23 titaanvanadiumchroom
-

V

Nb
Algemeen
Naam, simbool, getal vanadium, V, 23
Chemiese reeks oorgangsmetaal
Groep, periode, blok 5, 4, d
Voorkoms silwergrys metaalkleur
Atoommassa 50.9415 g/mol
Elektronkonfigurasie [Ar] 3d3 4s2
Elektrone per skil 2, 8, 11, 2
Fisiese eienskappe
Toestand vastestof
Digtheid (naby k.t.) 6.0 g/cm³
Vloeistof digtheid teen s.p. 5.5 g/cm³
Smeltpunt 2183 K
(1910 °C)
Kookpunt 3680 K
(3407 °C)
Smeltingswarmte 21.5 kJ/mol
Verdampingswarmte 459 kJ/mol
Warmtekapasiteit (25 °C) 24.89 J/(mol·K)
Dampdruk
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
teen T/K 2101 2289 2523 2814 3187 3679
Atoomeienskappe
Kristalstruktuur kubies-liggaamsgesentreerd
Strukturbericht-kode A2
Oksidasietoestande 5, 3
(amfoteriese oksied)
Elektronegatiwiteit 1.63 (Skaal van Pauling)
Ionisasie-energieë 1ste: 650.9 kJ/mol
2de: 1414 kJ/mol
3de: 2830 kJ/mol
Atoomradius 135 pm
Atoomradius (ber.) 171 pm
Kovalente radius 125 pm
Diverse
Magnetiese rangskikking ???
Elektriese resistiwiteit (20 °C) 197 nΩ·m
Termiese geleidingsvermoë (300 K) 30.7 W/(m·K)
Termiese uitsetting (25 °C) 8.4 µm/(m·K)
Spoed van klank (dun staaf) (20 °C) 4560 m/s
Young se modulus 128 GPa
Skuifmodulus 47 GPa
Massamodulus 160 GPa
Poissonverhouding 0.37
Mohs se hardheid 7.0
Vickers hardheid 628 MPa
Brinell hardheid 628 MPa
CAS-registernommer 7440-62-2
Vernaamste isotope
Isotope van vanadium
iso NV halfleeftyd VM VE (MeV) VP
48V sin 15.97 d ε - 48Ti
β+ 0.694 48Ti
γ 0.98, 1.3 -
49V sin 330 d ε - 49Ti
50V 0.25% 1.4E17 j ε - 50Ti
β- 1.037 50Cr
γ 0.78, 1.55 -
51V 99.75% V is stabiel met 28 neutrone
Portaal Chemie

Vanadium is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool V en atoomgetal 23. Vanadium is 'n skaars, sagte en smeebare metaal. Dit word in verbinding in sekere minerale aangetref en word gebruik in die vervaardiging van sekere soorte legerings.

Mynbou[wysig | wysig bron]

Suid-Afrika is in 2023 die derde grootste produseerder van die metaal.[1]

Land Produksie (MT)
China 70.000
Rusland 17.000
Suid-Afrika 9.100
Brasilië 6.200

Vanadium is eers in Suid-Afrika geproduseer aan die einde van die 19de eeu in die vorm van loodvanadiumkonsentraat deur die Doornhoek loodmyn naby Zeerust. Grootskaalse produksie het in 1957 begin toe die Amerikaanse Minerals Engineering Company 'n myn gestig het by Kennedy's Vale, 20 km suidwes van Steelport Station. Ekstraksie uit die erts het in dié maatskappy se fabriek in Witbank plaasgevind. In 1985 was die grootste bekende voorraad van die wêreld die titanomagnetietsome van die Bosveldstollingskompleks se mafiese intrusies. Die soom het 'n taamlike gelykmatige gehalte van 1,6 ± 0,2 % vanadiumpentoksied (V2O5). Hierdie soom bevat veral magnetiet, ulvospinel (Fe2TiO4) en ilmeniet. Vanadium is dalk hierin opgelos en V3+ vervang Fe3+.[2]

Legering in staal[wysig | wysig bron]

Vanadium word saam met niobium en molibdeen aan stale toegevoeg om hulle sterkte, lasbaarheid en laetemperatuurtaaiheid te vergroot.[2] Die toevoeging van vanadium aan staal het heelparty gevolge

  1. Vanadium vorm karbiede; dit vergroot die staal se hardheid en slytweerstand van gereedskapstaal, veral by hoër temperature
  2. Vanadium is 'n sterk nitriedvormer
  3. Vanadium vertraag die vorming van bainiet
  4. Vanadium vertraag die vorming van perliet. Dit word gebruik in stale met ferriet-martensietstrukture

Vanadiumchemie[wysig | wysig bron]

Oplossings van V2+, V3+, V4+, V5+ in water

Die chemie van hierdie element is taamlik ingewikkeld, ten dele omdat dit in verskeie oksidasietoestande kan optree: V2+, V3+, V4+, V5+, ten dele ook omdat hierdie toestande saam in een verbinding kan voorkom, die sg. gemengdevalensie-verbindings. Vanadium vertoon goeie korrosie-eienskappe by lae temperature en is oplosbaar in salpetersuur en in swawelsuur, maar nie in soutsuur nie. By hoër temperature reageer dit met die lug se suurstof en selfs met stikstof of koolstof. In die natuur kom dit nie as vrye metaal voor nie. [3]"

Afhanklik van die oksidasietoestand kan waterige oplossings van vanadium verskeie kleure vertoon. Die vier oksidasietoestande van vandiumoplossings word in vloeibatterye aangewend. [4]

Oksiede[wysig | wysig bron]

Die V-O fasediagram is baie kompleks. Daar is vier oksiede met net een oksidasietoestand en hulle het ander kleure: [3]

  1. vanadium(II)oksied VO (grys metallies[5])
  2. vanadium(III)oksied V2O3 (groen, swart)
  3. vanadium(IV)oksied VO2 (blou)
  4. vanadium(V)oksied V2O5 (geel tot oranje)

Daarnaas bestaan heelparty oksiede met gemengde valensie. Hulle behoort aan twee reekse:

  1. die Magnéli-reeks VnO2n-1
  2. die Wadsley-reeks VnO2n+1

Vanadate[wysig | wysig bron]

Die struktuur van die vanadate van V5+ en die fosfate s'n is taamlik eenders. Daar is:[6]

  1. ortovanadate M3VO4 met die tetraëdriese anioon VO3−4
  2. pirovanadate M4V2O7 met die anioon V2O4−7 wat uit twee tetraëders bestaan wat een hoek deel
  3. metavanadate MVO3 wat kettings van [VO4]-tetraëders bevat wat hoeke deel.

Die kalium- en natriummetavanadaat (KVO3 en NaVO3) is kleurlose verbindings wat van kommersiële belang is. Vanadium is gewoonlik in viervoudige koördinasie, maar in die hidraat KVO3.H2O het vanadium vyf bure: drie suurstofbure wat met ander vanadiumatome gedeel word en twee eindstandige ligande.[6]

Biologiese rol[wysig | wysig bron]

In seewater is vanadium ná molibdeen die tweede volopste oorgangsmetaal. In seewater is die oksidasietoestand 5+. en die konsentrasie is 35-50 nM. In menselik bloed is die konsentrasie nouliks hoër. Daar is bakterieë met nitrogenases en haloperoksidases wat vanadium bevat.[7] In die bloed van sommige sakpypies van die familie Ascidiidae word 'n proteïen vanadobin aangetref wat vanadium bevat. Die vanadiumkonsentrasie in die bloed van Ascidia gemmata is tot vier miljoen maal hoër as die seewater s'n. Die oksidasietoestand is laer, moontlik 3+[8]

Verwysings[wysig | wysig bron]

  1. "Vanadium". Inversting news. Besoek op 12 Julie 2023.
  2. 2,0 2,1 B. Rohrmann (1985). "Vanadium in South Africa" (PDF). J. S. Afr. Inst. Min. Metal. 85 (5): 141 -150.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
  3. 3,0 3,1 Peng Hu, Ping Hu, Tuan Duc Vu, Ming Li, Shancheng Wang, Yujie Ke, Xianting Zeng, Liqiang Mai, and Yi Long (2023). "Vanadium Oxide: Phase Diagrams, Structures, Synthesis, and Applications". Chemical Reviews. 123 (8): 4353–4415. doi:10.1021/acs.chemrev.2c00546.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
  4. M.J. Watt-Smith, R.G.A. Wills, F.C. Walsh (2009). SECONDARY BATTERIES – FLOW SYSTEMS in:Encyclopedia of Electrochemical Power Sources; Overview. Elsevier. pp. 438–443. doi:10.1016/B978-044452745-5.00176-3. ISBN 9780444527455. {{cite book}}: Onbekende parameter |editors= geïgnoreer (hulp)AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
  5. "Vanadiun(II) Oxide". American elements. Besoek op 14 Julie 2023.
  6. 6,0 6,1 Woolery, M. (2005). Vanadium Compounds. In Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002/0471238961.2201140123151512.a01.pub2.{{cite book}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
  7. Ghosh, Sourav, and Govindasamy Mugesh. (2019). ""The Elements of Life."". Current Science. 117 (12): 1971–85. Besoek op 14 Julie 2023.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
  8. Michibata, Hitoshi (1990). ""Extraction of a Vanadium-Binding Substance (Vanadobin) from the Blood Cells of Several Ascidian Species."". Biological Bulletin. 179 (1): 140–47. doi:10.2307/1541748.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)

Eksterne skakels[wysig | wysig bron]


H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
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
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
Alkalimetale Aardalkalimetale Lantaniede Aktiniede Oorgangsmetale Hoofgroepmetale Metalloïde Niemetale Halogene Edelgasse Chemie onbekend