Vanád

Tlak pary
Vanád; (vanadium)
	titán ← vanád → chróm
	Periodická tabuľka
	4. perióda, 5. skupina, blok d
	prechodné prvky, kovy
Vzhľad
	strieborno-šedý kov
Atómové vlastnosti
Atómová hmotnosť	50,9415 g·mol−1
Elektrónová konfigurácia	[Ar] 3d3 4s2
Atómový polomer	134 pm
Kovalentný polomer	153 pm
Kovový polomer	136 pm
Iónový polomer; pre: V5+	59 pm
Chemické vlastnosti
Elektronegativita	1,63 (podľa Paulinga)
Ionizačná energia(e)	1: 650,9 kJ.mol−1; 2: 1 414 kJ.mol−1; 3: 2 830 kJ.mol−1; 4: 4 800 kJ.mol−1
Oxidačné číslo(a)	II, III, IV, V
Št. potenciál; (V2+/V)	−1,18 V
Fyzikálne vlastnosti (za norm. podmienok)
Skupenstvo	pevné
Hustota	6,0 kg·dm−3
Hustota kvapaliny; (pri 2 183 K)	5,5 kg·dm−3
Teplota topenia	2 183 K (1 909,85 °C)
Teplota varu	3 680 K (3 406,85 °C)
Sk. teplo topenia	21,5 kJ·mol−1
Sk. teplo varu	459 kJ·mol−1
Tepelná kapacita	24,89 J·mol−1·K−1
Iné
Kryštálová sústava	kubická, priestorovo centrovaná
Magnetizmus	paramagnetický
Elektrický odpor	197 nΩ·m
Tep. vodivosť	30,7 W·m−1·K−1
Tep. rozťažnosť	8,4 µm·m−1·K−1
Rýchl. zvuku	4 560 m·s−1
Youngov modul	128 GPa
Pružnosť v šmyku	47 GPa
Objemová pružnosť	160 GPa
Poissonovo č.	0,37
Tvrdosť (Mohs)	6,7
Reg. číslo CAS	7440-62-2
Legovacie vlastnosti pre oceľ
Mechanické vlastnosti
Tvrdosť	zvyšuje
Pevnosť	zvyšuje
Medza elasticity	zväčšuje
Tepelná roztažnosť	výrazne nemení
Zoškrtenie	výrazne nemení
Prierazuvzdornosť	zvyšuje
Elasticita	zvyšuje
Žiarupevnosť	zvyšuje
Ochladzovanie	výrazne zrýchľuje
Karbidácia	extrémne zvyšuje
Oteruvzdornosť	výrazne zvyšuje
Kujnosť	zlepšuje
Nitridácia	zlepšuje
Hrdzuvzdornosť	zlepšuje
Magnetické vlastnosti
	Dodatky
	Je to užitočný prvok. Zjemňuje primárne zrno, a tým aj štruktúru zliatiny.Najlepší karbidátor – zvyšuje tvorbu karbidu a tým aj tvrdosť, oteruvzdornosť a iné. Preto je spolu s chrómom dobrý na pracovné nástroje (na každých lepších kliešťach je materiálová značka Cr-V).
Izotop(y) (vybrané)
Commons ponúka multimediálny obsah na tému vanád.
	Chemický portál

Vanád (po latinsky vanadium - zo severogermánskeho Vanadis, mena germánskej bohyne krásy Freyje, podľa nádherného vzhľadu niektorých vanádových zlúčenín) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku V a protónové číslo 23. Vanád je zriedkavý, mäkký, nemagnetický, tuhý, kujný a striebristý prechodový kov. Vykazuje vysokú odolnosť voči korózii. Stálosť zachováva v alkáliách (zásadách), kyseline sírovej a chlorovodíkovej. Pri teplotách nad 933 K (660 °C) oxiduje na oxid vanadičný V₂O₅.
Vanád vykazuje vysokú mechanickú pevnosť.

V zlúčeninách má vanád najčastejšie oxidačný stupeň (oxidačné číslo) +5, ale často sa vyskytuje aj +2, +3, +4, aj keď s tendenciou prechádzať na stupeň +5. Oxidy vanadnaté a vanadité reagujú zásadito, oxid vanadičitý amfotericky a oxid vanadičný kyslo.

Obľúbeným experimentom na farebné zobrazenie týchto 4 oxidačných stupňov je redukcia bezfarebného vanadičnanu (?-)amónneho (NH₄VO₃) kovovým zinkom. Postupne sa vytvorí modrý (IV), zelený (III) a bledofialový (II) slaný roztok vanádu. Nižšie mocenstvá pôsobením vzduchu zoxidujú znova na zlúčeninu V. Pre túto ľahkú menitelnosť mocenstva sa vanád používa aj ako katalyzátor. Oxidačný stupeň +1 sa vyskytuje zriedka. Ale možné sú aj stupne 0, -1 a -3.

Využitie

Zhruba 80 % vyrobeného vanádu sa predáva vo forme ferovanádu alebo spotrebuje ako legujúca prísada (zliatinový prvok) v oceliarskom priemysle. Tvrdé a húževnaté vanádové ocele však zriedka obsahujú viac ako 1 % vanádu.

Špeciálne ušľachtilé ocele na výrobu lekárskych nástrojov a pre nástrojárstvo.
- Nehrdzavejúce rýchlorezné ocele (nástrojové ocele)
- s hliníkom ako zliatinovou prísadou do titánových zliatin pre spaľovacie turbínové motory a vysokorýchlostné lietadlá.
ocele obsahujúce vanád nachádzajú uplatnenie ako hriadele, kľukové hriadele, ozubené kolesá v prevodovkách a iných kritických dielcoch.
Karbidotvorný prvok v oceliarstve.
Vanádové fólie ako medzistielka pri plátovaní titánu na oceľ.
Vanádovo-gáliové pásy pre výrobu supravodivých magnetov s hustotou magnetického toku 175000 gaussov
Vanádové zlúčeniny slúžia ako katalyzátor pri výrobe anhydridu kyseliny maleínovej a kyseliny sírovej
Oxid vanadičný (V₂O₅) sa používa vo výrobe keramiky a ako katalyzátor

História

Vanád najprv objavil Andres Manuel del Rio, španielsky mineralóg v roku 1801 v Mexiku v olovenej rude s dnešným názvom vanadinit (vanadičnan (?-)olova), ktorý nazval "brown lead". Pre farby podobné chrómu rôznych zlúčenín tohoto prvku ho nazval panchróm. Neskôr del Rio zmenil jeho meno na erythronium (po gr. červený) , pretože pri zahriatí sa farbil väčšinou na červeno.

Francúzski chemici presvedčili del Rio, že "brown lead" je bázický chróman olovnatý, takže erythronium je len znečistený chróm. Del Rio sa dal presvedčiť a na jeho objav sa zabudlo. Roku 1831 znovuobjavil vanád Švéd Nils Gabriel Sefström pri experimentovaní so železnými rudami. V tom istom roku potvrdil Friedrich Wöhler del Riove skoršie práce. Kovový vanád bol vyrobený roku 1867 Henrym Enfieldom Roscoe redukciou chloridu vanaditého pomocou vodíka.

Zlúčeniny vanádu sa vyznačujú veľkou a peknou farebnou pestrosťou. Preto ho Sefström nazval podľa Freyje, nordickej bohyne krásy, zvanej Vanadis.

Fyziológia

V biologických sústavách je vanád esenciálnou súčastou niektorých enzýmov. Nitrogenázu vanádu (?) používajú niektoré mikroorganizmy oxidujúce dusík.

Potkany a sliepky vo veľmi malých množstvách taktiež potrebujú vanád. Nedostatok vanádu u nich vedie k zníženému rastu a slabšiemu rozmnožovaniu.

Ióny vanadičnanu VO₄^3- majú podobný účinok ako inzulín. Bohužiaľ sú však potrebné dávky toxické. Oveľa menej toxický je vanadylion(?) VO^2-, ale telo ho nevie vstrebať v potrebnom množstve. Sľubné sú organické vanadylové komplexy. Vanád sa okrem toho dnes používa aj ako anorektikum, ktoré pomáha cítiť sa rýchlejšie sýty. Je napr. v tabletkách na chudnutie TrimSpa.

Výskyt

Vanád sa vyskytuje len vo forme zlúčenín. Momentálne je známych 65 nerastov.

patronit(?) VS₄
vanadinit [Pb₅(VO₄)3Cl]
carnotit [K₂(UO₂)₂(VO₄)₂.3H₂O]
montroseit – obsahuje 45 % V
korvuzit – 40 % V
roscoelit do 14 % V
ako nečistota v magnetite (titanomagnetit), železnej rude, ktorá môže obsahovať až 1 – 2 % vanádu.

Aj bauxit a fosílne nosiče energie ako ropa, uhlie, olejová bridlica a dechtový piesok obsahuje nezanedbateľné množstvá vanádu.Spektrálnou analýzou možno vanád preukázať v slnečnom svetle a svetle niektorých hviezd.

Výroba

Kovový vanád sa najčastejšie vyrába redukciou oxidu vanadičného V₂O₅ pomocou vápnika pod pretlakom.

Zlúčeniny

Oxid vanadičný (V₂O₅) sa používa ako NH₃-SCR-katalyzátor v spaľovniach odpadu (TiO₂-WO₃-V₂O₅) a ako farbivo. Vo vode je len nepatrne rozpustný. Od oxidu vanadičného sa odvodzuje zložitá chémia vodných roztokov izopolyvanadičnanov, ktoré sú predzvesťou ešte rozsiahlejšej chémie polymolybdénanov a polyvolfrámanov v nasledujúcej šiestej skupine.