i vanadi | enciclopèdia.cat
Gran enciclopèdia catalana

vanadi

Símbol delV, vanadio (es), vanadium (en)
substantiu masculím
Química
Símbol delV, vanadio (es), vanadium (en)
química inorgànica quím inorg
Element químic, de nombre atòmic 23, pertanyent al grup VB de la taula periòdica.

És un dels metalls de la primera sèrie de transició i fou descobert l’any 1830 per N.Sefström i preparat en forma relativament pura per Roscoe l’any 1867 mitjançant reducció del clorur (VCl₃) amb hidrogen. És el vint-i-dosè element més abundant de l’escorça terrestre, de la qual constitueix el 0,01% de pes. El vanadi natural és constituït per una mescla de dos isòtops, amb masses 50 (0,24%) i 51 (99,76%). El 50V és radioactiu, amb una vida mitjana de 6 × 1015 anys; és un dels radioisòtops que han existit al llarg de tot el temps geològic. Ocorre a la natura en forma de nombrosos minerals, els més importants dels quals són la patronita (V₂S x ), la carnotita, la roscoelita i la vanadinita, com també les magnetites titaníferes, en les quals ocorre en petita proporció, però que actualment en són la font principal. L’extracció és efectuada generalment per oxidació de les menes a l’estat de vanadat (VO3 -) i transformació d’aquest en l’òxid (V₂O₅). La reducció de l’òxid pot ésser efectuada amb alumini, i s’obté un metall del 90-95% de puresa, o amb calci i a pressió, amb la qual cosa s’obté vanadi del 99%. El metall és de color blanc d’argent, dúctil i tou, i pot ésser treballat amb facilitat tant en calent com en fred. Tanmateix, petites impureses de nitrogen, oxigen o hidrogen n'eliminen la ductilitat i el fan dur i fràgil. Des del punt de vista químic, és estable en l’aire a temperatura ambient, i s’oxida ràpidament, amb formació de V₂O₅ a temperatura elevada (600°C). Igualment, es combina en calent amb la majoria dels no-metalls. No és atacat per l’aigua, les solucions salines, les bases aquoses i els àcids sulfúric i clorhídric, però és atacat per l’àcid nítric, l’aigua règia i els àlcalis fosos. Actua principalment en els seus composts amb les valències 2, 3, 4 i 5. Els estats de valència inferiors es caracteritzen per l’existència d’electrons desaparellats, cosa que determina l’existència de paramagnetisme i formació d’ions acolorits. Existeix una tendència general a la formació d’ions complexos. Quant a la natura de l’enllaç, mentre que els composts de V(II) són iònics, els de V(IV) i V(V) són essencialment covalents. En solució aquosa, els ions V2+ i V3+ existeixen en forma hidratada, [V(H₂O)₆]2+ i [V(H₂O)₆]3+, mentre que els corresponents als estats 4+ i 5+ existeixen únicament com a oxocations [VO]aq 2+ i [VO₂]aq(vanadil). A més, mentre que el V(II) i el V(III) presenten caràcter reductor i s’oxiden per acció de l’aire, el V(IV) és un reductor feble i el V(V), que és molt estable, presenta un lleuger caràcter oxidant. Una evolució igual s’observa en els hidròxids: V(OH)₂ és una base forta, V(OH)₃ presenta caràcter amfòter i V₂O₅ presenta caràcter àcid, que es manifesta en la formació de vanadats. El vanadi presenta, a més, la propietat d’ocloure grans quantitats d’hidrogen i forma un carbonil [V(CO)₆], l’únic paramagnètic conegut. Té una gran aplicació en siderúrgia (ferrovanadi) com a component minoritari d’acers, als quals confereix una gran resistència a la tracció i al xoc, i en millora alhora la ductilitat. És emprat també en les indústries del vidre i la ceràmica.

Propietats físiques del vanadi

V  
nombre atòmic 23
pes atòmic 50,942
estructura electrònica [Ar] 3d34s2
estats d’oxidació +2, +3, +4, +5
densitat 6,1 g/ml
punt de fusió 1 890ºC
punt d’ebullició 3 380ºC
radi iònic (V+2) 0,88 Å
conductivitat tèrmica (a 25ºC) 0,307 W/cm·K
resistivitat elèctrica (a 20ºC) 24,8 μΩ

Col·laboració: 
MPB / AMeP
Llegir més...