Vanádium

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
23 titánvanádiumkróm
-

V

Nb
Általános
Név, vegyjel, rendszám vanádium, V, 23
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 5, 4, d
Megjelenés ezüstszürke fémes
V,23.jpg
Atomtömeg 50,9415(1)  g/mol
Elektronszerkezet [Ar] 3d³ 4s²
Elektronok héjanként 2, 8, 11, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 6,0 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 5,5 g/cm³
Olvadáspont 2183 K
(1910 °C, 3470 °F)
Forráspont 3680 K
(3407 °C, 6165 °F)
Olvadáshő\Delta_{fus}{H}^\ominus 21,5 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus 459 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 24,89 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 2101 2289 2523 2814 3187 3679
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös tércentrált
Oxidációs szám 5, 3
(amfoter oxid)
Elektronegativitás 1,63 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 650,9 kJ/mol
2.: 1414 kJ/mol
3.: 2830 kJ/mol
Atomsugár 135 pm
Atomsugár (számított) 171 pm
Kovalens sugár 125 pm
Egyebek
Mágnesség  ???
Fajlagos ellenállás (20 °C) 197 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 30,7 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 8,4 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 4560 m/s
Young-modulus 128 GPa
Nyírási modulus 47 GPa
Kompressziós modulusz 160 GPa
Poisson-tényező 0,37
Mohs-keménység 7,0
Vickers-keménység 628 MPa
Brinell-keménység 628 HB
CAS-szám 7440-62-2
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A vanádium izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
48V mest. 15,97 d ε - 48Ti
β+ 0,694 48Ti
γ 0,98, 1,3 -
49V mest. 330 d ε - 49Ti
50V 0,25% 1,4E17 y ε - 50Ti
β- 1,037 50Cr
γ 0,78, 1,55 -
51V 99,75% V stabil 28 neutronnal
Hivatkozások

A vanádium a periódusos rendszer 23-as rendszámú eleme. Vegyjele V, nyelvújításkori neve szineny[1]. A d mező eleme, az átmenetifémek közé tartozik. Ezüstfehér színű, igen kemény fém. Olvadáspontja nagyon magas, 1910 °C. Tércentrált köbös rácsot alkot. A tiszta vanádium nyújtható, de már kevés szén-, nitrogén- vagy hidrogénszennyezés hatására keménnyé, rideggé válik. Az elektromos áramot közepesen vezeti.

Kémiai tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Vanádium rudak

A vanádiumvegyületekben a vanádium legjellemzőbb oxidációs száma +5, de léteznek +2, +3, +4 oxidációfokú vanádiumot tartalmazó vegyületek is. Már szobahőmérsékleten reakcióba lép klórral és brómmal. Jóddal csak magasabb hőmérsékleten reagál. A keletkező vanádium-halogenidek kovalens vegyületek, csak az alacsonyabb oxidációfokú vanádiumot tartalmazó vegyületeknek (például VCl2) van némi ionos jellege. Szobahőmérsékleten a levegőn nem változik, de ha hevítik, vanádium-pentoxiddá (V2O5) oxidálódik. Nitrid képződése közben reagál magasabb hőmérsékleten nitrogénnel. Karbiddá alakul szén, sziliciddé szilícium hatására. Szénnel és nitrogénnel csak 1250 K (körülbelül 977 °C) fölött reagál. Híg savakban alacsonyabb hőmérsékleten nem oldják fel, de tömény oxidáló savakban magas hőmérsékleten feloldódik. Feloldja a királyvíz is. Vízzel és lúgokkal nem lép reakcióba, az alkálifémek hidroxidjainak olvadéka azonban megtámadja. Hidrogént fejleszt a vízből a vörös izzás hőmérsékletén.

Előfordulása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A vanádium a természetben elemi állapotban nem található meg. Több önálló ásványa létezik. Előfordul más ásványokban is kísérőelemként, például a bauxitban. Nem tartozik a ritka elemek közé, a 24. leggyakoribb elem a Földön.

Előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A vanádiumot vanádium-pentoxidból állítják elő. A vegyület porát levegőtől elzártan kalcium-klorid jelenlétében kalciumreszelékkel hevítve redukálják. A vanádiumot kilúgozással vonják ki, majd a kilúgozott vanádiumot sósavval kezelik.

\mathrm{V_2O_5 + 5 \ Ca \rightarrow 2 \ V + 5 \ CaO}

Tiszta vanádium állítható elő van Arkel-de Boer-eljárással vagy aluminotermiás úton.

Gyakran nem a tiszta vanádiumot, hanem a vassal alkotott ötvözetét, a ferrovanádiumot állítják elő.

Felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A vanádium ipari jelentősége nagy. Főként acélötvözetek készítésére használják (szerszámacélok). Nagyon kis mennyiségben (0,1–0,3%-ban) az acélhoz ötvözve is jelentősen növeli annak szilárdságát, szívósságát és ütésekkel szembeni ellenállóképességét. Ez leginkább magas (900-950 °C körüli) hőmérsékleten szembetűnő.

A vanádium oxidjait ultraibolya sugárzás ellen védő üvegek készítésére használják, mert a fém oxidjai elnyelik ezeket a sugarakat. Egyes vanádiumvegyületeket, főként a vanádium-pentoxidot katalizátornak alkalmazzák a kén-trioxid előállításakor és egyes szerves kémiai reakciókban.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Szõkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret
  • Nyilasi János: Szervetlen kémia
  • Bodor Endre: Szervetlen kémia I.
Különböző megjelenésű vanádiumrudak
Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Vanádium témájú médiaállományokat.