Ванадиум

Ванадиум  (₂₃V)

Општи својства
Име и симбол	ванадиум (V)
Изглед	сино сивкаво-сребрен метал
Ванадиумот во периодниот систем
– ↑ V ↓ Nb титан ← ванадиум → хром
Атомски број	23
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)	50,9415(1)
Категорија	преоден метал
Група и блок	група 5, d-блок
Периода	IV периода
Електронска конфигурација	[Ar] 3d3 4s2
по обвивка	2, 8, 11, 2
Физички својства
Фаза	цврста
Точка на топење	2.183 K ​(1.910 °C)
Точка на вриење	3.680 K ​(3.407 °C)
Густина близу с.т.	6 г/см3
кога е течен, при т.т.	5,5 г/см3
Топлина на топење	21,5 kJ/mol
Топлина на испарување	444 kJ/mol
Моларен топлински капацитет	24,89 J/(mol·K)
парен притисок P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k при T (K) 2.101 2.289 2.523 2.814 3.187 3.679
Атомски својства
Оксидациони степени	5, 4, 3, 2, 1, −1, −3 ​(амфотерен оксид)
Електронегативност	Полингова скала: 1,63
Енергии на јонизација	I: 650,9 kJ/mol II: 1.414 kJ/mol II: 2.830 kJ/mol (повеќе)
Атомски полупречник	емпириски: 134 пм
Ковалентен полупречник	153±8 пм
Спектрални линии на ванадиум
Разни податоци
Кристална структура	​телоцентрирана коцкеста (тцк)
Брзина на звукот тенка прачка	4.560 м/с (при 20 °C)
Топлинско ширење	8,4 µм/(m·K) (при 25 °C)
Топлинска спроводливост	30,7 W/(m·K)
Електрична отпорност	197 nΩ·m (при 20 °C)
Магнетно подредување	парамагнетно
Модул на растегливост	128 GPa
Модул на смолкнување	47 GPa
Модул на збивливост	160 GPa
Поасонов сооднос	0,37
Мосова тврдост	6,7
Викерсова тврдост	628–640 MPa
Бринелова тврдост	600–742 MPa
CAS-број	7440-62-2
Историја
Откриен	Андрес Мануел дел Рио (1801)
Првпат издвоен	Нилс Габриел Сефстром (1830)
Именуван од	Нилс Габриел Сефстром (1830)
Најстабилни изотопи
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП 48V веш 15.9735 д β+ 4,0123 48Ti 49V веш 330 д ε 0,6019 49Ti 50V 0,25 % 1,5×1017 г ε 2,2083 50Ti β− 1,0369 50Cr 51V 99,75 % 51V е стабилен со 28 неутрони

Ванадиум — хемиски елемент со симбол V и атомски број 23. Тој е тежок, сребрено-сив, еластичен,ковлив преоден метал. Елементарниот метал ретко се наоѓа во природата, но откако вештачки се изолира, формирањето на слој од оксид (пасивација) делумно го стабилизира слободниот метал од понатамошната оксидација.

Андрес Мануел дел Рио открил соединенија на ванадиум во 1801 година во Мексико, анализирајќи го новото минерално олово што го нарекол "кафеаво олово", и се претпоставува дека неговите квалитети се должат на присуството на нов елемент, кој го нарекол еритрониум (доаѓа од грчки "црвена"), бидејќи, по загревањето, повеќето од солите станале црвени. Четири години подоцна, сепак, тој (погрешно) бил убедуван од други научници дека еритрониумот бил идентичен со хром. Хлориди на ванадиум биле создадени во 1830 година од страна на Нилс Габриел Сефстром, кој на тој начин докажал дека е вклучен нов елемент, кој го нарекол "ванадиум" по скандинавската божица на убавината и плодноста, Ванадис (Фреја). И двете имиња се припишуваат на широк спектар на бои пронајдени во соединенијата на ванадиум. Во 1867 година Хенри Енфилд Роско добил чист елемент.

Ванадиум природно се јавува во околу 65 минерали и фосилни горива..Се произведува во Кина и Русија во топилница за челик; други земји го произведуваат или директно од магнетит, прашина од течна нафта или како производ од минирање на ураниум. Тој главно се користи за производство на специјални челични легури, како што се челични алатки. Најважното индустриско соединение на ванадиум, ванадиум пентоксид, се користи како катализатор за производство на сулфурна киселина. Ванадиумовата-редокс батерија за складирање на енергија може да биде важна во иднина.

Големи количини јони на ванадиум се најдени во неколку микроорганизми,веројатно како токсин . Оксидот и некои други соли на ванадиум имаат умерена токсичност. Особено во океанот, ванадиумот се користи од страна на некои форми на живот како активен центар на ензими , како што е ванадиум бромопероксидазата на некои океански алги.

Историја

Ванадиумот е откриен од Андрес Мануел дел Рио, шпанско-мексикански минералог, во 1801 година. Дел Рио го извлекол елементот од примерок од мексиканската руда кафено олово, подоцна именувана vanadinate. Тој открил дека солите на ванадиум покажуваат широк спектар на бои, и како резултат на тоа го именувал елементот панхромиум (грчки: παγχρώμιο, сите бои). Подоцна, Дел Рио го преименувал елементот како еритрониум (грчки: ερυθρός "црвено"), бидејќи повеќето од солите станале црвени при загревање. Во 1805 година, францускиот хемичар Иполит Виктор Колт-Дескотил, поддржан од пријателот на Дел Рио, Барон Александер фон Хумболт, изјавил дека новиот елемент на Дел Рио бил само нечист примерок на хром. Дел Рио ја прифатил изјавата на Колет-Дескотил и го повлекол своето барање.

Во 1831 година, шведскиот хемичар Нилс Габриел Сефстром повторно го открил елементот во новиот оксид што го открил додека работел со железни руди. Подоцна истата година, Фридрих Велер ја потврдил претходната работа на Дел Рио. Сефстром избрал име кое започнува со V, кое досега не било доделено на ниту еден елемент. Тој го нарекол елементот ванадиум по староноршкиот збор Ванади (другото име за норшката божицата Ванр Фреја, чии особености вклучуваат убавина и плодност), поради многуте убаво обоени хемиски соединенија што ги произведува. Во 1831 година, геологот Џорџ Вилијам Фетерстон предложил дека ванадиум треба да биде преименуван во риониум по дел Рио, но овој предлог не бил проследен.

Модел Т содржи ванадиум челик во својата рамка.

Се покажало дека издвојувањето на ванадиумот е тешко. Во 1831 година, Берцелиус го пријавил производството на металот, но Хенри Енфилд Роско покажал дека Берцелиус всушност го произведувал нитридот, ванадиум нитрид (VN). На крајот Роско го произведувал металот во 1867 со редукција на ванадиум (II) хлорид, VCl ₂ , со водород. Во 1927 година, бил произведен чист ванадиум со намалување на ванадиум пентоксид со калциум.

Првата голема индустриска употреба на ванадиум била во рамката на челичната легура на Ford Model T , инспириран од француските тркачки автомобили. Ванадиумскиот челик овозможува намалена тежина, истовремено зголемувајќи ја цврстината на истегнување . За првата деценија на 20-от век, повеќето руда на ванадиум е ископана од страна на [./https://en.wikipedia.org/wiki/American_Vanadium_Company American Vanadium Company] од Minas Ragra во Перу. Подоцна побарувачката за ураниум се зголемила, што довело до зголемување на ископувањето на тој метал. Една голема ураниумска руда била карнотит , кој исто така содржи ванадиум; така ванадиумот станал достапен како производ од производството на ураниум. На крајот, ископувањето на ураниум почнало да обезбедува голем дел од побарувачката за ванадиум.

Германскиот хемичар Мартин Хенце открил ванадиум во белковините на хемованадин, пронајдени во крвните клетки од Асцидијацеа во 1911 година.

Особености

Ванадиумски кубоиди со висока чистота (99.95%), премачкани и макро-гравирани

Ванадиум е средно тврд, еластичен челично-син метал. Тој е електрично проводен и топлински изолиран . Некои извори го опишуваат ванадиум како "мек", можеби поради тоа што еластичен , ковлив и не е кршлив. Ванадиумот е потежок од повеќето метали и челици. Тој е отпорен на корозија и е стабилен против алкали и сулфурни и хлороводородни киселини. Оксидира во воздух на околу 933 K (660   °C, 1220   °F), иако слојот на пасивација на оксиди се формира дури и на собна температура.

Изотопи

Природниот ванадиум се состои од еден стабилен изотоп, ⁵¹ V и еден радиоактивен изотоп, ⁵⁰ V..Вториот има 1,5 × 10 ¹⁷ години и природно изобилство од 0,25%. ⁵¹ V има јадрен спин од која е корисна за NMR спектроскопија. Дваесет и четири вештачки радиоизотопи се одликуваат, со масен број од 40 до 65. Најстабилните од овие изотопи се ⁴⁹ V со живот од 330 дена и ⁴⁸ V со живот од 16,0 дена. Останатите радиоактивни изотопи имаат живот пократок од еден час, најмногу под 10 секунди. Најмалку четири изотопи имаат метастабилни возбудени состојби . Електронското зафаќање е главниот режим на распаѓање за изотопи полесни од ⁵¹ V. За потешките, најчестиот режим е бета распаѓање. Реакциите на зафаќање на електроните доведуваат до формирање на изотопи од елемент 22 (титаниум), додека бета распаѓањето води до изотопи од елемент 24 (хром).

Хемија

Оксидациони состојби на ванадиум.

Од лево: [V(H₂O) _6]²⁺ (виолетова),[V(H₂O)_6]³⁺ (зелена), [VO(H₂O)_5] ²⁺ (сина) и [VO (H₂O)_5]³⁺ (жолта).

Хемијата на ванадиум е значајна за пристапноста на четирите соседни оксидациски состојби 2-5. Во воден раствор , ванадиум формира метални аква комплекси од кои боите се нежни [V(H₂O) ₆ ]²⁺,зелена [V(H₂O)₆ ]³⁺ , сини [VO(H₂O)₅ ]²⁺,жолта VO₃^- .Ванадиум (II) соединенијата се редукциони агенси, а соединенијата на ванадиум (V) се оксидирачки агенси. Компонентите на ванадиум (IV) често постојат како ванадилни деривати, кои го содржат VO ²⁺центарот.

Амониум ванадате (V) (NH ₄ VO ₃) може последователно да се намали со елементарен цинк за да се добијат различните бои на ванадиум во овие четири состојби на оксидација. Пониски оксидациски состојби се случуваат во соединенија како V (CO) ₆ , [V(CO)₆]⁻ и супституираните деривати.

Најкомерцијално важно соединение е ванадиум пентоксид. Се користи како катализатор за производство на сулфурна киселина. Ова соединение го оксидира сулфурдиоксидот (SO₂) на триоксид (SO₃). Во оваа редокс реакција, сулфурот се оксидира од +4 до +6, а ванадиумот се намалува од +5 до +4:

V₂O₅ + SO₂ → 2VO₂ + SO₃

Катализаторот се регенерира со оксидација:

4VO₂ + O₂ → 2V₂O₅

Слични оксидации се користат во производството на малеински анхидрид, фтален анхидрид и неколку други зафатнински органски соединенија.

Ванадиум-редокс батеријата ги користи сите четири оксидациски состојби; една електрода го користи парот +5 /+4, а другиот го користи парот +3 /+2.Замената на овие оксидациски состојби е илустрирана со редукција на силно киселиот раствор на соединение на ванадиум (V) со прашина од цинк или амалгам. Почетната жолта боја карактеристична за перванадиловиот јон [VO₂(H₂O)₄ ]⁺ се заменува со сина боја на [VO(H₂O)₅ ]²⁺, проследено со зелена боја на [V(H₂O)_6]^3+, а потоа и виолетова боја на [V(H₂O)_6]^2+.

Оксианјони

Структурата на декавандате

Во воден раствор, ванадиумот (V) претставува обемно семејство на оксианјони. Меѓусебните односи во ова семејство се опишани во дијаграмот на доминација , кој покажува најмалку 11 видови, во зависност од pH вредноста и концентрацијата. Тетраэдралниот ортовандататен јон, VO3−
4, е главен вид присутен при pH 12-14. Сличен по големина и полн со фосфор (V), ванадиумот (V), исто така, ја парализира својата хемија и кристалографија. Ортованадат VO3−
4 се користи во белковинска кристалографија да се изучи биохемијата на фосфатот.

При пониски вредности на pH, мономерот [HVO₄ ]^2- и димерот [V₂O₇ ] ^- се образуваат, при што мономер е доминантен во концентрацијата на ванадиум помал од c. 10 ⁻² М (pV> 2, каде што pV е еднаква на минусната вредност на логаритам од вкупната концентрација на ванадиум / M). Образувањето на јон на диванадата е аналогно на образувањето на дихроматскиот јон. Како што pH вредноста се намалува, се јавува понатамошна протонација и кондензација на поливанадата: при pH 4-6 [H₂VO₄] ^- доминантно е на pV поголема од околу. 4, додека во повисоки концентрации се формираат тримери и тетрамери. Помеѓу pH 2-4 преовладува декавандата, неговото формирање од ортовандадат е претставено со оваа реакција на кондензација:

10[VO₄ ]^3- + 24H⁺ → [V₁₀O₂₈ ]^6- + 12H₂O

Во декавандата, секој V (V) центар е опкружен со шест оксидни лиганди . Ванадичната киселина, H₃ VO₄ постои само во многу ниски концентрации, бидејќи протонацијата на тетраедарскиот вид [H₂VO₄ ]^- резултира со преференцијално формирање на октаедричен [VO₂(H₂O)₄ ]⁺ вид. Во силно кисели раствори, pH <2. [VO₂(H₂O)₄ ]⁺ е доминантен вид, додека оксидот V ₂ O ₅ преципитира од раствор во високи концентрации. Оксидот е формално киселински анхидрид на ванадична киселина. Структурите на многу ванадирани соединенија се утврдени со рендгенска кристалографија.

Дијаграм на Pourbaix за ванадиум во вода

Дијаграмот Pourbaix за ванадиум во вода, кој ги покажува потенцијалите на редоксот помеѓу различни видови ванадиум во различни оксидациски состојби, исто така е комплекс.

Ванадиум (V) формира различни комплекси на перокси, особено во активното место на ензимите на бромопероксидазата кои содржат ванадиум.Видот VO(O)₂(H₂O)₄⁺ е стабилен во кисели раствори. Во алкални раствори, видовите со 2, 3 и 4 пероксидни групи се познати; последните форми виолетови соли со формулата M₃V(O₂)₄ nH₂O (M= Li, Na, итн.), во кои ванадиумот има 8-координатна додекаедна структура.

Деривати на халид

Дванаесет бинарни халиди ,соединенија со формулата VX_n (n = 2..5), се познати. V₄, VCl₅, VBr₅ и VI₅ не постојат или се екстремно нестабилни. Во комбинација со други реагенси, VCl ₄ се користи како катализатор за полимеризација на диените. Како и сите бинарни халиди, оние на ванадиумот се Луис кисели , особено оние на V(IV) и V(V). Многу од халидите формираат октаедрични комплекси со формулата VX_nL_6-n (X = халид, L = друг лиганд).

Многу ванадиум оксихариди (формула VO_mX_n) се познати. Окситрихлоридот и окситрифлуоридот (VOCl ₃ и VOF ₃) се најшироко проучени.

Координативни соединенија

Модел на VO₅(C₅H₇)₂

Комплексите на ванадиум (II) и (III) се релативно инертни и намалени..Оние од V (IV) и V (V) се оксиданси. Јонот на ванадиум е прилично голем, а некои комплекси постигнуваат координатни броеви поголеми од 6, како што е случајот со [V(CN)₇ ]^4- . Оксановадиум (V), исто така, формира 7 координирани координатни комплекси со тетрадентентни лиганди и пероксиди и овие комплекси се користат за оксидативни бромации и оксидации на тиоетер.Во координативната хемија на V⁴⁺ доминира ванадил центарот, VO²⁺ , кој ги врзува четирите други лиганди силно и еден слабо (еден транс во центарот на ванадил)..Еден пример е ванадил ацетилацетонат (V(O)(O₂C₅H₇)₂). Во овој комплекс, ванадиумот е 5-координирана, квадратна пирамидална, што значи дека шестиот лиганд, како што е пиридин, може да биде прикачен, иако константната асоцијација на овој процес е мала. Многу 5-координатни ванадилни комплекси имаат триаголна бипирамидална геометрија, како VOCl₂ (NMe₃)₂. Во координативната хемија на V ⁵⁺ доминираат релативно стабилните координатни комплекси за диоксановадиум, кои често се формираат со воздушна оксидација на претходниците на ванадиум (IV) што укажуваат на стабилноста на оксидациската состојба +5 и олеснување на интерконверзија меѓу +4 и +5..

Органометални соединенија

Органометалната хемија на ванадиум е добро развиена, иако главно има само академско значење. Ванадоцен дихлорид е разновиден почетен реагенс, па дури и наоѓа некои употреби во органската хемија. Ванадиум карбонил , V(CO)₆, е редок пример за парамагнетски метал карбонил.Редуцирањето дава V(CO)−
6 (изоелектроничен со Cr(CO)₆), кој понатаму може да се редуцира со натриум во течен амонијак за да се добие V(CO)3−
5 (изоелектроничен со Fe(CO)₅).

Појава

Ванадините

Универзум

Космичкото изобилство на ванадиум во универзумот е 0.0001%, што го прави елементот речиси како заеднички како бакар или цинк. Ванадиум се детектира спектроскопски во светлина од Сонцето, а понекогаш и во светлината од други ѕвезди.

Земјина кора

Ванадиум е 20-от најзастапен елемент во Земјината кора; метален ванадиум е редок во природата (познат како минерален ванадиум, мајчин ванадиум), но соединенијата на ванадите се јавуваат природно во околу 65 различни минерали.

На почетокот на 20 век бил откриен голем депозит на ванадиум руда. Веќе неколку години овој депозит (VS₄) бил економски значаен извор за ванадиум руда. Со производство на радиум во 1910-тите и 1920-тите години од карнотит (K₂(UO₂)₂(VO₄)₂·3H₂O),ванадиум станал достапен како несакан производ на производството на радиум и ураниум. Ванадините (Pb₅(VO₄)₃Cl) и други минерали со ванадиум се експлоатираат само во исклучителни случаи. Со зголемената побарувачка, сега поголемиот дел од производството на ванадиум во светот се добива од магнетит кој го носи ванадиум, кој се наоѓа во ултрамафичните габро тела. Ако овој титаномагнетит се користи за производство на железо, поголемиот дел од ванадиумот завршува во згура и се добива од таму.

Ванадиум бил ископуван најмногу во Јужна Африка, северозападна Кина и источна Русија. Во 2013 година овие три земји ископале повеќе од 97% од 79.000 тони произведен ванадиум.

Ванадиум е исто така присутен во боксит и во депозити на сурова нафта, јаглен, нафтен шкрилец и катранов песок. Во суровата нафта, концентрациите до 1200   ppm се пријавени. Кога вакви нафтени производи се изгорени, трагите на ванадиум може да предизвикаат корозија кај мотори и котли. Околу 110.000 тони ванадиум годишно се испуштаат во атмосферата со согорување на фосилните горива.

Вода

Ванадиловиот јон е богат со морска вода, со просечна концентрација од 30 nM . Некои извори на минерална вода, исто така, содржат јон со високи концентрации. На пример, изворите во близина на планината Фуџи содржат дури 54 μg за литар.

Производство

Вакуум сублимирани ванадиум дендрични кристали (99.9%)

Кристален ванадиум, кој покажува различни текстури и оксидација на површината; 99,95% - чиста коцка за споредба

Метанот на ванадиум се добива со повеќестепен процес кој започнува со печење на румена руда со NaCl или Na ₂CO₃ на околу 850 °C за да се добие метаванадат на натриум (NaVO₃). Воден екстракт од оваа цврста супстанца се закиселува за да се добие „црвена торта“, поливанадатна сол, која е намалена со калциум метал. Како алтернатива за мало производство, ванадиум пентоксид се намалува со водород или магнезиум. Многу други методи се исто така во употреба, при што ванадиум се произведува како нуспроизвод од други процеси. Прочистување на ванадиум е можно со процесот на кристална лента, развиен од Антон Едуард ван Аркел и Јан Хендрик де Боер во 1925 година. Тоа вклучува формирање на метален јодид, во овој пример ванадиум (III) јодид , и последователно распаѓање за да се добие чист метал:

2V + 3I₂ ⇌ 2VI₃

Феррованадиум парчиња

Повеќето ванадиум се користи како челична легура наречена феррованадиум. Феррованадиум се произведува директно со намалување на мешавината на ванадиум оксид, железо оксиди и железо во електрична печка. Ванадиум завршува во сурово железо произведено од ванадиум-магнетит. Во зависност од употребената руда, згурата содржи до 25% ванадиум.

Апликации

Алатка направена од ванадиум челик.

Легури

Околу 85% од произведениот ванадиум се користи како ферованадиум или како челичен додаток. Значителното зголемување на јачината на челик со мали количества ванадиум било откриено во почетокот на 20 век.Ванадиум формира стабилни нитриди и карбиди,што резултира со значително зголемување на јачината на челикот. Оттогаш, ванадиумскиот челик се користел за апликации во оски , велосипедски рамки, коленесто вратило , запченици и други критични компоненти.Постојат две групи челични легури на ванадиум.Ванадиумските легури со високо јаглероден челик содржат 0,15% до 0,25% ванадиум, а челиците со голема брзина за раководство(HSS) имаат содржина на ванадиум од 1% до 5%..За големобрзински челици за раководство, може да се постигне цврстина над HRC 60. HSS челик се користи во хируршки инструменти и алатки . Металургичните легури со прашок содржат ванадиум до 18%. Високата содржина на ванадиум карбиди во тие легури значително ја зголемува отпорноста на абење. Една апликација за овие легури е алати и ножеви.

Ванадиум го стабилизира бета обликот на титан и ја зголемува стабилноста на цврстината и температурата на титан. Се меша со алуминиум во легури на титаниум , се користи во авионски мотори, брзи авионски рамки и забни импланти . Најчестата легура за безшевни цевки е Титан 3 / 2,5 кој содржи 2,5% ванадиум, легура на титан во воздухопловната, одбранбената и велосипедската индустрија. Друга заедничка легура, првенствено произведена во листови, е Титан 6АЛ-4В , легура на титан со 6% алуминиум и 4% ванадиум.

Неколку ванадиумски легури покажуваат суперспроводливо способности. Првиот А- фазен суперпроводник е ванадиум соединение, V₃Si, кое било откриено во 1952 година. Ванадиум-галиум лента се користи во суперпроводски магнети (17,5 тесла или 175,000 гаус). Структурата на супер-спроводливата A15 фаза од V₃Ga е слична на онаа на почестата Nb₃ Sn и Nb₃Ti.

Предложено е мало количество, од 40 до 270 ppm, на ванадиум во челик Wootz и челик Дамаск значително ја подобри силата на производот, иако изворот на ванадиум е нејасен.

Други намени

Ванадиум (V) оксид е катализатор во процесот за производство на сулфурна киселина

Ванадиевите соединенија се користат екстензивно како катализатори; На пример, најчестиот оксид на ванадиум, ванадиум пентоксид V₂O₅ , се користи како катализатор во производството на сулфурна киселина преку контактниот процес и како оксидатор во производството на малеински анхидрид . Ванадиум пентоксид се користи во керамиката. Ванадиум е важна компонента на мешани метални оксидни катализатори што се користат при оксидација на пропан и пропилен во акролеин, акрилна киселина или аммоксидација на пропилен во акрилонитрил. Во употреба, состојбата на оксидација на ванадиум динамично и реверзибилно се менува со кислородот и содржината на пареа во реактивната мешавина на храна. Друг оксид на ванадиум, ванадиумдиоксид VO₂ , се користи во производството на стаклени премази, со што се блокира инфрацрвеното зрачење (а не видливото светло) на одредена температура. Ванадиум оксидот може да се користи за да се поттикнат центри за боја во корунд за да се создаде симулиран александритски накит, иако александитот во природата е хризоберил .

Ванадиум-редокс батеријата , тип на проточна батерија , е електрохемиска ќелија која се состои од водени ванадиумски јони во различни оксидациски состојби. Батериите од овој тип за првпат биле предложени во 1930-тите и се развиле комерцијално од 1980-тите години наваму. Ќелиите користат +5 и +2 формални оксидирачки јони. Ванадиум-редокс батерии се користат комерцијално мрежно складирање на енергија.

Ванадата може да се користи за заштита на челик од ’рѓа и корозија со претворачки слој . Ванадиумската фолија се користи за обложување на титан со челик, бидејќи е компатибилна со железо и титан. Умерен пресек на зафаќање со течен неутрон и краток полуживот на изотопите произведени со заробување на неутроните, го прави ванадиум соодветен материјал за внатрешната структура на фузиони реактори.

Предложено

Литиум ванадиум оксид е предложен за употреба како анода со висока енергетска густина за литиум јонски батерии , на 745   Wh / L кога е поврзан со литиум кобалт оксид катода. Ванадиум фосфати се предложени како катода во батеријата на литиум ванадиум фосфат , уште еден тип на литиум-јонска батерија.

Биолошка улога

Прегледани се здравствени придобивки од ванадиум и неговиот потенцијал како средство против рак. Ванадиумот е поважен во морските средини од копнените.

Активно место на ензимот ванадиум бромопероксидаза , кој произведува превласт на природно-присутни органобромини соединенија .

Туникатите, како што е овој bluebell tunicate, содржат ванадиум како ванабин .

Аманита мускарија содржи амавадин .

Ванадоензими

Голем број видови морска алга произведуваат ванадиум бромопероксидаза, како и тесно поврзаната хлоропероксидаза (која може да користи хема или ванадиум кофактор) и јодопероксидази . Бромопероксидазата произведува приближно 1-2 милиони тони бромоформ и 56.000 тони бромометан годишно. Повеќето природни органобромини соединенија се произведуваат од овој ензим катализирајќи ја следната реакција (RH е јаглеводороден супстрат):

RH + Br ^- + H₂O₂ → R-Br + H₂O + OH ^-

Ванадиум нитрогеназата се користи од некои микроорганизми за одредување на азот, како што е азотобактер. Во оваа улога, ванадиумот го заменува повеќе-вообичаениот молибден или железо и и дава на нитрогеназата малку поинакви својства.

Акумулација на ванадиум во ципери и ацидијци

Ванадиумот е од суштинско значење за ацидијците и туникатите, каде што се чуваат висококвалификувани вакуоли на одредени крвни клетки, назначени како "ванадоцити". Ванабините (белковините што врзуваат ванадиум) се идентификувани во цитоплазмата на таквите клетки. Концентрацијата на ванадиум во крвта на асквидијаните е десет милиони пати повисока   од околната морска вода, која вообичаено содржи 1 до 2 μg / l. Функцијата на овој систем за концентрација на ванадиум и овие ванадиумски белковини сè уште не се познати, но ванадоцитите подоцна се депонираат само под надворешната површина на туницата, каде што можат да ја задржат пренатрупаноста .

Габи

Аманита мускарија и сродни видови на макрофунги акумулираат ванадиум (до 500 mg / kg во сува маса). Ванадиум е присутен во координативниот комплекс амавадин во габични плодови. Биолошкото значење на акумулацијата е непознато. Предложени се токсични или пероксидазни ензимски функции.

Цицачи

Недостатоците на ванадиум резултираат со намален раст кај стаорци. Американскиот институт за медицина не потврди дека ванадиум е неопходна хранлива материја за луѓето, па затоа не е утврден ниту препорачан внес на исхрана ниту соодветен внес. Внесот на исхраната се проценува на 6-18μg / ден, со помалку од 5% апсорпција.Нивото на толерантна горна граница (UL) на ванадиум во исхраната, над кое може да настанат несакани ефекти, е поставено на 1,8 mg ден.

Истражување

Ванадил сулфатот како додаток во исхраната е истражуван како средство за зголемување на инсулинската чувствителност или на друг начин подобрување на гликемичната контрола кај луѓето кои се дијабетични. Некои од испитувањата имале значителни ефекти врз третманот, но се сметало дека се со лош квалитет на студија. Количините на ванадиум кои се користат во овие испитувања (30 до 150  mg) далеку ја надминало безбедносната горна граница. Заклучокот од системскиот преглед бил "Нема ригорозни докази дека оралната ванадиева суплементација ја подобрува гликемичната контрола кај тип 2 дијабетес. Рутинската употреба на ванадиум за оваа намена не може да се препорача. "

Во астробиологијата , се претпоставува дека дискретни акумулации на ванадиум на Марс би можеле да бидат потенцијална микробиолошка биосигнатура , кога ќе се користат во комбинација со Раманска спектроскопија и морфологија.

Безбедност

Сите соединенија на ванадиум треба да се сметаат за токсични. Тетравалентниот VOSO 4 е пријавен дека е најмалку 5 пати потопен од тривалентниот V₂O₃ . Управата за безбедност и здравје при работа (OSHA) поставила граница на изложеност од 0,05 mg / м³ за прашина од ванадиум пентоксид и 0,1 mg / м³ за пареа на ванадиум пентоксид на воздух на работното место за 8-часовен работен ден, 40-часовна работна недела. Националниот институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH) препорачал дека 35 mg / м³ на ванадиум се смета веднаш опасна за животот и здравјето на луѓето што може да предизвика трајни здравствени проблеми или смрт.

Ванадиевите соединенија се слабо апсорбирани преку гастроинтестиналниот систем. Инхалација на ванадиум и соединенија на ванадиум првенствено резултира со негативни ефекти врз респираторниот систем. Квантитативните податоци, сепак, се недоволни за да се добие субхронична или хронична референтна доза за инхалација. Други ефекти се пријавени по орална или инхалација изложеност на параметри на крв, црниот дроб, невролошкиот развој, и други органи кај стаорци.

Има малку докази дека соединенијата на ванадиум или ванадите репродуцираат токсини или тератогени. За ванадиум пентоксид било пријавено дека е канцерогено кај машки стаорци и кај машки и женски глувци со вдишување во НТП студија, иако интерпретацијата на резултатите неодамна била оспорена. Канцерогеноста на ванадиум не е утврдена од страна на Агенцијата за заштита на животната средина на САД .

Трагите на ванадиум во дизел-горивата се главната компонента за гориво во корозијата со висока температура .За време на согорување, ванадиумот оксидира и реагира со натриум и сулфур, давајќи ванадатни соединенија со точки на топење до 530 °C, кои го напаѓаат пасивациониот слој на челик и ја прават подложна на корозија.Солидните соединенија на ванадиум, исто така, ги надминуваат компонентите на моторот.

Поврзано

• Проточна батерија
• Зелениот џиновски рудник
• Мрежно складирање на енергија
• Ванадиум карбид
• Ванадиум редокс батерија
• Ванадиум тетрахлорид
• Ванадиум (V) оксид

Дополнителна литература

• Slebodnick, Carla; и др. (1999). Hill, Hugh A.O.; и др. (уред.). Metal sites in proteins and models: phosphatases, Lewis acids, and vanadium. Modeling the Biological Chemistry of Vanadium: Structural and Reactivity Studies Elucidating Biological Function. Springer. ISBN 978-3-540-65553-4.
• Технички извештај за националниот инструмент за ванадиум Инструменти за обновување на ванадиум
• [https://web.archive.org/web/20210126165728/https://www.atsdr.cdc.gov/toxfaqs/tf.asp?id=275&tid=50 Архивирано на 26 јануари 2021 г. ATSDR - ToxFAQs: ванадиум]
• Концентрацијата на ванадиум во средината на морската вода и вливот е околу 1,5-3,3   ug / kg [1] .
• Видообразба на ванадиум и велосипедизам во крајбрежните води [https://web.archive.org/web/20160304082932/http://mel.xmu.edu.cn/upload_eg/2011171103955630.pdf Архивирано на 4 март 2016 г.]
• Океан аноксија и концентрации на молибден и ванадиум во морска вода [2]
• Технички извештај за националниот инструмент за ванадиум Инструменти за обновување на ванадиум
• [https://web.archive.org/web/20210126165728/https://www.atsdr.cdc.gov/toxfaqs/tf.asp?id=275&tid=50 Архивирано на 26 јануари 2021 г. ATSDR - ToxFAQs: ванадиум]
• Концентрацијата на ванадиум во средината на морската вода и вливот е околу 1,5-3,3   ug / kg [3] .
• Видообразба на ванадиум и велосипедизам во крајбрежните води [https://web.archive.org/web/20160304082932/http://mel.xmu.edu.cn/upload_eg/2011171103955630.pdf Архивирано на 4 март 2016 г.]
• Океан аноксија и концентрации на молибден и ванадиум во морска вода [4]