Wanad

Wanad
	tytan ← wanad → chrom
	Wygląd
	stalowoszary
	; Widmo emisyjne wanadu
	Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	wanad, V, 23; (łac. vanadium)
Grupa, okres, blok	5, 4, d
Stopień utlenienia	III, V
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości tlenków	amfoteryczne
Masa atomowa	50,942 ± 0,001
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
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).
	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)
	Multimedia w Wikimedia Commons
	Hasło w Wikisłowniku

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

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 postaci minerałów: patronitu (VS
4), karnotytu i wanadynitu.

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^[4].

Ze względu na małe zasoby rud i użyteczność wojskową stanowi jeden z materiałów strategicznych.^{[potrzebny przypis]}

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

Własności[edytuj | edytuj kod]

Jest lśniącym, srebrzystym metalem o słabych własnościach mechanicznych. W stanie czystym kowalny i ciągliwy, staje się kruchy powyżej 300 °C.

Tworzy tlenki o stopniach utlenienia od I do V, o różnej strukturze krystalicznej przy tym samym składzie pierwiastkowym. Jest odporny na działanie wody, zasad, rozcieńczonych roztworów kwasów azotowego i siarkowego. Roztwarza się w wodzie królewskiej, kwasie fluorowodorowym i stężonym siarkowym. Wanad ma właściwości paramagnetyczne oraz wykazuje nadprzewodnictwo niskotemperaturowe.

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Katalizatory (przede wszystkim V
2O
5 na nośnikach) reakcji utleniania w przemysłowej chemii organicznej, np. utlenianie etylenu do etanolu, oraz w technologii nieorganicznej, np. utlenianie SO
2 do SO
3. Inne zastosowania to konwersja propanu i propenu do kwasu akrylowego^[5]^[6], konwersja alkoholu benzylowego do kwasu benzoesowego^[7], oksydacyjne odwodornienie butanu^[8], utlenianie butanu do bezwodnika maleinowego^[9]. Stosowany jest także do selektywnej katalitycznej redukcji NO_x amoniakiem^[10]. BiVO
4 można wykorzystać do elektrochemicznej syntezy H
2O
2^[11].
Stosowany jako dodatek do stali poprawiający odporność na ścieranie i pękanie (np. silniki spalinowe, stal narzędziowa)^[12].
Produkcja cermetali.
Materiał konstrukcyjny reaktorów jądrowych.
Znacznik promieniotwórczy – sztuczny izotop 48
V otrzymywany w reakcjach 50
Cr(d,α)48
V i 47
Ti(d,n)48
V.

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

Metody otrzymywania wanadu metalicznego:

redukcja tlenku V
2O wapniem,
redukcja chlorku VCl
3 magnezem,
redukcja tlenku V
2O
3 węglem,
cieplna dysocjacja jodku VI
3 (najczystszy).

Znaczenie biologiczne[edytuj | edytuj kod]

Wanad znajduje się w otoczeniu i pożywieniu człowieka. Przypuszczalnie jest 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.^{[potrzebny przypis]}

Zdarzają się przemysłowe i środowiskowe zatrucia wanadem, najważniejszy efekt to uszkodzenie nerek, podrażnienie błon śluzowych układu oddechowego i pokarmowego^{[potrzebny przypis]}.

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^{[potrzebny przypis]}.

Uwagi[edytuj | edytuj kod]

↑ Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 50,9415 ± 0,0001 (patrz: Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.)).

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

↑ ^a ^b David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-40, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
↑ Vanadium (nr 262935) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
↑ ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
↑ Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 193–195. OCLC 839118859.
↑ MichaelM. Hävecker MichaelM. i inni, Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid, „Journal of Catalysis”, 285 (1), 2012, s. 48–60, DOI: 10.1016/j.jcat.2011.09.012 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
↑ Lénárd-IstvánL.I. Csepei Lénárd-IstvánL.I., Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts [online], Technischen Universität Berlin, 2011 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
↑ KazuhikoK. Amakawa KazuhikoK. i inni, Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol, „ACS Catalysis”, 3 (6), 2013, s. 1103–1113, DOI: 10.1021/cs400010q [dostęp 2024-07-06] (ang.).
↑ SamiraS. Slyemi SamiraS. i inni, Comparative study of physico-chemical, acid–base and catalytic properties of vanadium based catalysts in the oxidehydrogenation of n-butane: effect of the oxide carrier, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 128 (2), 2019, s. 831–845, DOI: 10.1007/s11144-019-01653-2 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
↑ N.D.N.D. Shcherban N.D.N.D., E.A.E.A. Diyuk E.A.E.A., V.V.V.V. Sydorchuk V.V.V.V., Synthesis and catalytic activity of vanadium phosphorous oxides systems supported on silicon carbide for the selective oxidation of n-butane to maleic anhydride, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 126 (2), 2019, s. 975–985, DOI: 10.1007/s11144-018-01530-4 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
↑ JiaqiJ. Liu JiaqiJ. i inni, Enhanced hydrothermal stability of a manganese metavanadate catalyst based on WO₃–TiO₂ for the selective catalytic reduction of NO_x with NH₃, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 128 (1), 2019, s. 175–191, DOI: 10.1007/s11144-019-01624-7 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
↑ Samuel C.S.C. Perry Samuel C.S.C. i inni, Electrochemical synthesis of hydrogen peroxide from water and oxygen, „Nature Reviews Chemistry”, 3 (7), 2019, s. 442–458, DOI: 10.1038/s41570-019-0110-6 [dostęp 2024-07-06] (ang.).
↑ V – Wanad (vanadium) dodatek stopowy, stal narzędziowa, stal szybkotnąca, stale gatunkowe. Alfa-Tech. [dostęp 2015-10-15].

[4] Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 50,9415 ± 0,0001 (patrz: Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.)).

[CRC-1] David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-40, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).

[Aldrich-US-2] Vanadium (nr 262935) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)

[CIAAW-3] ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).

[5] Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 193–195. OCLC 839118859.

[6] MichaelM. Hävecker MichaelM. i inni, Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid, „Journal of Catalysis”, 285 (1), 2012, s. 48–60, DOI: 10.1016/j.jcat.2011.09.012 [dostęp 2024-07-06] (ang.).

[7] Lénárd-IstvánL.I. Csepei Lénárd-IstvánL.I., Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts [online], Technischen Universität Berlin, 2011 [dostęp 2024-07-06] (ang.).

[8] KazuhikoK. Amakawa KazuhikoK. i inni, Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol, „ACS Catalysis”, 3 (6), 2013, s. 1103–1113, DOI: 10.1021/cs400010q [dostęp 2024-07-06] (ang.).

[9] SamiraS. Slyemi SamiraS. i inni, Comparative study of physico-chemical, acid–base and catalytic properties of vanadium based catalysts in the oxidehydrogenation of n-butane: effect of the oxide carrier, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 128 (2), 2019, s. 831–845, DOI: 10.1007/s11144-019-01653-2 [dostęp 2024-07-06] (ang.).

[10] N.D.N.D. Shcherban N.D.N.D., E.A.E.A. Diyuk E.A.E.A., V.V.V.V. Sydorchuk V.V.V.V., Synthesis and catalytic activity of vanadium phosphorous oxides systems supported on silicon carbide for the selective oxidation of n-butane to maleic anhydride, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 126 (2), 2019, s. 975–985, DOI: 10.1007/s11144-018-01530-4 [dostęp 2024-07-06] (ang.).

[11] JiaqiJ. Liu JiaqiJ. i inni, Enhanced hydrothermal stability of a manganese metavanadate catalyst based on WO₃–TiO₂ for the selective catalytic reduction of NO_x with NH₃, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 128 (1), 2019, s. 175–191, DOI: 10.1007/s11144-019-01624-7 [dostęp 2024-07-06] (ang.).

[12] Samuel C.S.C. Perry Samuel C.S.C. i inni, Electrochemical synthesis of hydrogen peroxide from water and oxygen, „Nature Reviews Chemistry”, 3 (7), 2019, s. 442–458, DOI: 10.1038/s41570-019-0110-6 [dostęp 2024-07-06] (ang.).

[13] V – Wanad (vanadium) dodatek stopowy, stal narzędziowa, stal szybkotnąca, stale gatunkowe. Alfa-Tech. [dostęp 2015-10-15].

[14] Alternatywnie do skandowców zalicza się często nie lutet i lorens, lecz lantan, aktyn oraz hipotetyczny unbiun.

[15] Budowa 8. okresu jest przedmiotem badań teoretycznych i dokładne umiejscowienie pierwiastków tego okresu w ramach układu okresowego jest niepewne.

[3]