Vanadiul, V

Oxizii vanadiului
Compușii vanadiului(V)
Compușii vanadiului(III)
Compușii vanadiului(IV)

 

Vanadiul, V, este un metal de tranziție dur, cu aspect de oțel din grupa 5 a tabelului periodic (grupa a V-a secundară sau grupa V B); are numărul atomic 23 și masa atomică 50,94. Vanadiul are punctul de topire la 1890°C, iar punctul de fierbere la 3380°C. Se găsește în câteva minereuri complexe precum vanadinitul și carnotitul. 
 

 

Vanadiul se găsește mult răspândit în natură (0,02%), deși în concentrații mici. Dintre minereurile importante pentru obținerea vanadiului trebui menționat patronitul, o sulfură de vanadiu cu conținut variabil de sulf, vanadinitul, Pb₅(VO₄)₃Cl, și carnotitul, un vanadat de potasiu și uranil, K₂(ClO₂)₂(VO₄)₂. Cantități mici de vanadiu se găsesc și în unele minereuri de plumb, cupru și fier. 

 

Pentru obținerea vanadiului din minereuri, acestea se topesc în cuptoare împreună cu un fondant; vanadiul trece în zgură, care este prelucrată mai departe. Întrucât prepararea vanadiului pur prezintă greutăți, deoarece reducătorii obișnuiți în metalurgie - cărbunii - reduc mineralul numai până la monoxid de vanadiu, VO, din zgură se prepară direct aliajul de vanadiu cu fier, ferovanadiul (fie în cuptor electric, fie pe cale alumino-termică). 

 

Vanadiul de înaltă puritate se obține din iodură de vanadiu, prin descompunere pe filament incandescent (după metoda van Arkel și de Boer). 

 

Vanadiul este un metal dur, cu aspect de oțel, care se poate prelucra bine. Are punct de topire înalt; acesta poate fi crescut prin adaosuri mici de carbon (interstițial). De exemplu, vanadiul conținând 10% C se topește la circa 2700°C. Metalul pur se aseamănă cu titanul. În stare compactă nu este atacat de aer, apă și agenți alcalini, dar este atacat de acizi oxidanți (apa regală, acidul azotic și acidul sulfuric concentrat). Sub formă de pulbere, vanadiul arde în oxigen formând pentoxid de vanadiu, V₂O₅. Cu azotul formează nitrura VN; prin topire cu siliciu în cuptor electric rezultă siliciurile de vanadiu, V2Si și VSi2, foarte dure și rezistente. Cu carbonul, la temperatură ridicată, formează carburile de vanadiu, V₂C și VC, care se caracterizează printr-o duritate mai mare decât 9. De asemenea, ca și titanul vanadiul adăugat aliajelor de fier, are rol de dezoxidant.

 

Vanadiul având proprietatea de a mări duritatea, maleabilitatea și rezistența la lovire a oțelurilor sau fontelor cu care se aliază, este întrebuințat mai ales în industria motoarelor de aviație și automobile, în aparate pentru temperatură și presiune mare, la confecționarea cazanelor pentru abur supraîncălzit, a blindajelor, arcurilor, etc.

 

Vanadiul formează cu oxigenul mai mulți oxizi: VO - monoxidul de vanadiu sau oxidul de vanadiu(II), V₂O₃ - trioxidul de vanadiu sau oxidul de vanadiu(III), VO₂ - dioxidul de vanadiu sau oxidul de vanadiu(IV), V₂O₅ - pentoxidul de vanadiu sau oxidul de vanadiu(V), care reprezintă cele patru grade de oxidare cu care poate apărea vanadiul în combinațiile sale. La acești oxizi, pe măsura creșterii numărului de oxidare, caracterul acid se accentuează în dauna caracterului bazic; monoxidul de vanadiu este un oxid bazic, dioxidul de vanadiu are caracter amfoter, iar pentoxidul de vanadiu este o anhidridă acidă.

 

Oxizii vanadiului au activitate catalitică în reacții de oxidare, din care cauză sunt întrebuințați în industrie. 

 

De la fiecare dintre oxizi derivă combinații. Combinațiile vanadiului se transformă cu ușurință unele în altele și au colorații variate. 

 

Prin reducerea compușilor vanadiului(V) cu zinc, în mediul acid, sau cu amalgam de sodiu, în absența aerului, se pot obține soluții colorate în violet, în care vanadiul se găsește ca ion V²⁺. Acest ion se caracterizează prin puterea reducătoarea, asemănându-se cu ionul Cr²⁺; soluțiile sale absorb cu mare ușurință oxigenul din aer. 

 

La o reducere mai moderată a compușilor vanadiului(V) sau prin oxidarea compușilor ionului V²⁺, se obțin compuși ai vanadiului(III). Aceștia pot conține fie cationul V³⁺, fie cationul complex [VO]⁺. Soluțiile lor sunt verzi și au de asemenea putere reducătoare, dar mai slabă decât cele care conțin ionul V²⁺. La aceste numere de oxidare corespund alaunii și sărurile complexe (similare celor ale Cr³⁺ și Mn³⁺). 

 

Compușii vanadiului(IV) conțin în soluție cationul complex pervanadil, [VO]²⁺. Soluțiile lor au culoare albastră. Sărurile au putere reducătoare slabă, așa încât pot fi păstrate la aer. 

 

Dintre compușii vanadiului, cei mai importanți sunt aceia ai vanadiului(V). Mulți dintre ei sunt izomorfi cu compușii fosforului și arsenului.

 

Oxizii vanadiului
Compușii vanadiului(V)
Compușii vanadiului(III)
Compușii vanadiului(IV)