Wanad

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

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	V, III
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości tlenków	amfoteryczne
Masa atomowa	50,9415(1) u
Stan skupienia	stały
Gęstość	6110 kg/m³
Temperatura topnienia	1910 °C
Temperatura wrzenia	3407 °C
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). Europejskie oznakowanie substancji oznakowanie ma znaczenie wyłącznie historyczne Substancja nie jest klasyfikowana jako niebezpieczna według europejskich kryteriów (na podstawie podanej karty charakterystyki). NFPA 704 Na podstawie podanego źródła 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 formie minerałów: patronit (VS₄), karnotyt i wanadynit. Pierwiastek ten 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.

Wanad tworzy kilkaset różnych tlenków od stopnia utlenienia I do V o różnej strukturze krystalicznej przy tym samym składzie pierwiastkowym. Pierwiastek ten jest odporny na działanie wody, zasad, rozcieńczonych roztworów kwasów azotowego i siarkowego. Roztwarza się w wodzie królewskiej, kwasie fluorowodorowym i stężonym siarkowym. Wanad wykazuje nadprzewodnictwo niskotemperaturowe oraz właściwości paramagnetyczne.

Pierwiastek ten jest lśniącym, srebrzystym metalem o słabych własnościach mechanicznych. W stanie czystym jest kowalny i ciągliwy. Staje się kruchy w temp. powyżej 300 °C. Jest on dodawany do stali jako dodatek poprawiający odporność na ścieranie i pękanie (np. silniki spalinowe, stal narzędziowa). Ze względu na bardzo małe zasoby rud tego metalu i jego użyteczność wojskową stanowi on jeden z materiałów strategicznych.

Zastosowanie

• katalizatory (przede wszystkim V₂O₅ na nośnikach) reakcji utleniania w przemysłowej chemii organicznej, np. utlenianie etylenu do etanolu, oraz w technologii nieorganicznej, np. utlenianie SO₂ do SO₃
• domieszki do stali
• produkcja cermetali
• materiał konstrukcyjny reaktorów jądrowych
• znacznik promieniotwórczy – sztuczny izotop ⁴⁸V otrzymywany w reakcjach ⁵⁰Cr(d,α)⁴⁸V i ⁴⁷Ti(d,n)⁴⁸V

Otrzymywanie

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

Metody otrzymywania wanadu metalicznego:

• redukcja tlenku V₂O₅ wapniem
• redukcja chlorku VCl₃ magnezem
• redukcja tlenku V₂O₃ węglem
• cieplna dysocjacja jodku VI₃ (najczystszy)

Znaczenie biologiczne

Wanad znajduje się w otoczeniu i pożywieniu człowieka. Przypuszczalnie jest on 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. Zdarzają się przemysłowe i środowiskowe zatrucia wanadem, najważniejszy efekt to uszkodzenie nerek, podrażnienie błon śluzowych układu oddechowego i pokarmowego.

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.