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El vanadio es un [[metal de transición]] blanco, dúctil y brillante. Este metal de transición presenta una alta resistencia a las bases, al [[ácido sulfúrico]] (H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>) y al [[ácido clorhídrico]] (HCl). Se obtiene de distintos minerales, así como de petróleos. También se puede obtener de la recuperación del óxido de vanadio (V) en polvos procedentes de procesos de combustión. Tiene algunas aplicaciones nucleares debido a su baja sección de captura de neutrones. Es un [[elemento esencial]] en algunos seres vivos, aunque no se conoce su función. |
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Revisión del 19:08 20 oct 2009
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General | |||||||||||||||||||||||||||||||
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Nombre, símbolo, número | Vanadio, V, 23 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Serie química | Metal de transición | ||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo, periodo, bloque | 5, 4 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad, dureza Mohs | 6110 kg/m3, 7,0 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Apariencia | Metálico gris plateado | ||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atómica | 50,9415 u | ||||||||||||||||||||||||||||||
Radio medio† | 135 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
Radio atómico calculado | 171 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente | 125 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
Radio de Van der Waals | Sin datos | ||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [Ar]3d34s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Estados de oxidación (óxido) | 2, 3, 4, 5(anfótero) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura cristalina | Cúbica centrada en el cuerpo | ||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||
Estado de la materia | sólido (__) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de fusión | 2175 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de ebullición | 3682 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpía de vaporización | 0,452 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpía de fusión | 20,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
Presión de vapor | 3,06 Pa a 2175 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
Velocidad del sonido | 4560 m/s a 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
Información diversa | |||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad | 1,63 (Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Calor específico | 490 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad eléctrica | 4,89 × 106 m–1·Ω–1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad térmica | 30,7 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
1er potencial de ionización | 650,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
2° potencial de ionización | 1414 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
3er potencial de ionización | 2830 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
4° potencial de ionización | 4507 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
5° potencial de ionización | 6298,7 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
Isótopos más estables | |||||||||||||||||||||||||||||||
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Plantilla:Cnpt |
El vanadio es un elemento químico de número atómico 23 situado en el grupo 5 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es V. Es un metal dúctil, blando y poco abundante. Se encuentra en distintos minerales y se emplea principalmente en algunas aleaciones. El nombre procede de la diosa de la belleza Vanadis en la mitología escandinava.
Características principales
El vanadio es un metal de transición blanco, dúctil y brillante. Este metal de transición presenta una alta resistencia a las bases, al ácido sulfúrico (H2SO4) y al ácido clorhídrico (HCl). Se obtiene de distintos minerales, así como de petróleos. También se puede obtener de la recuperación del óxido de vanadio (V) en polvos procedentes de procesos de combustión. Tiene algunas aplicaciones nucleares debido a su baja sección de captura de neutrones. Es un elemento esencial en algunos seres vivos, aunque no se conoce su función.
En sus compuestos presenta variados estados de oxidación, siendo los más comunes +2, +3, +4 y +5.
Aplicaciones
Aproximadamente el 80% del vanadio producido se emplea como ferrovanadio o como aditivo en aceros.
- Se emplea en acero inoxidable usado en instrumentos quirúrgicos y herramientas, en aceros resistentes a la corrosión, y mezclado con aluminio en aleaciones de titanio empleadas en motores de reacción. También, en aceros empleados en ejes de ruedas y cigüeñales, engranajes, y otros componentes críticos.
- Es un importante estabilizador de carburos en la fabricación de aceros.
- Se emplea en algunos componentes de reactores nucleares.
- Forma parte de algunos imanes superconductores.
- Algunos compuestos de vanadio se utilizan como catalizadores en la producción de anhídrido maleico y ácido sulfúrico. Concretamente, es muy usado el pentóxido de vanadio, V2O5, que también se emplea en cerámica.
Compuestos
- Presenta variados estados de oxidación, con distintos colores. Mediante un experimiento sencillo se puede apreciar: partiendo de vanadato de amonio (NH4VO3), y empleando zinc metálico en medio ácido, se produce la serie de reacciones siguiente:
VO43- (incoloro) → [VO (OH2)5]2+ (azul) → [V (OH2)6]3+ (verde) → [V (OH2)6]2+ (violeta)
- El pentaóxido de vanadio, V2O5, que se suele obtener como un sólido pulverulento de color naranja, es un agente oxidante, y se emplea como catalizador y como colorante.
- La unidad vanadilo, VO2+, en donde el vanadio está en estado de oxidación 4+, siendo el enlace V-O doble, se puede encontrar en distintos complejos de vanadio, generalmente con cuatro ligandos más, formando una pirámide de base cuadrada. Pueden presentar un ligando más en posición trans al ligando oxo, pero esta posición es bastante lábil. Generalmente los complejos de este tipo son azules. En el estado de oxidación 5+ también forma complejos con ligandos oxo.
Papel biológico
El vanadio es un elemento esencial en algunos organismos. En humanos no está demostrada su esencialidad, aunque existen compuestos de vanadio que imitan y potencian la actividad de la insulina.
Se encuentra en algunos enzimas en distintos seres vivos. Por ejemplo, en las haloperoxidasas (generalmente bromoperoxidasas) de algunas algas, que reducen peróxidos y a la vez halogenan un sustrato orgánico.
Las ascidias (unos organismos marinos de la familia de los tunicados) almacenan altas concentraciones de vanadio, alrededor de un millón de veces más altas que el agua que les rodea, encontrándose en una molécula llamada hemovanadina. En estos organismos el vanadio se almacena en unas células llamadas vanadocitos.
También acumula altas concentraciones de vanadio el hongo amanita muscaria. Se forma un complejo con un ligando ionóforo llamado amavadina.
Abundancia y obtención
El vanadio no se encuentra nunca en estado nativo, pero está presente en unos 65 minerales diferentes, entre los que destacan la patronita, VS4, vanadinita, Pb5(VO4)3Cl, y la carnotita, K2(UO2)2(VO4)2·3H2O. También se encuentra en la bauxita, así como en depósitos que contienen carbono, como por ejemplo en carbón, petróleos, crudo y alquitrán. Está presente en el petróleo formando estructuras tipo porfirinas. Además, se obtiene pentóxido de vanadio, V2O5, recuperándolo de la combustión del petróleo.
Los vanadatos se disuelven mediante una fusión alcalina. En medio ácido y tras otros procesos se obtiene el V2O5, que se reduce parcialmente con carbono, y luego con calcio en atmósfera de argón para obtener vanadio metálico.
En el caso de que no se parta de un mineral que contenga el vanadato, sino un sulfuro, éste se oxida para obtener el vanadato y se realiza el mismo procedimiento para obtener vanadio.
Si se quiere obtener vanadio más puro, se emplea el método Van Arkel-de Boer (formación de un compuesto volátil y su posterior descomposición).
Isótopos
En la naturaleza se puede encontrar un isótopo estable, el vanadio-51. Se han caracterizado quince radioisótopos, siendo los más estables el vanadio-50, con un periodo de semidesintegración de 1,5 × 1017 años, el vanadio-49, de 330 días, y el vanadio-48, de 15,9735 días. El resto tienen periodos de semidesintegración de menos de una hora, siendo la mayoría de menos de diez segundos. Además, este elemento tiene un metaestado.
El peso atómico de los isótopos de vanadio va desde 43,981 uma (vanadio-43) hasta 59,959 uma (vanadio-59). El principal modo de decaimiento antes del isótopo más estable, vanadio-51, es la captura de electrones (siendo los principales productos de decaimiento isótopos del elemento 22, titanio), mientras que después de éste, es la desintegración beta (dando como principales productos de decaimiento isótopos del elemento 24, cromo).
Precauciones
El polvo metálico es pirofórico, y los compuestos de vanadio deberían de ser considerados como altamente tóxicos. Su inhalación puede causar cáncer de pulmón.
La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha establecido un límite de exposición para el polvo de pentóxido de vanadio de 0,05 mg/m3, y de 0,1 mg/m3 para el gas de pentóxido de vanadio en el aire del lugar de trabajo para una jornada de 8 horas, 40 horas a la semana.
El Instituto Nacional de Salud y Seguridad Ocupacional (NIOSH) recomienda que debe considerarse peligroso para la salud y la vida un nivel de 35 mg/m3 de vanadio. Este nivel se corresponde al cual puede causar problemas permanentes de salud o muerte.
Historia
En 1801, en Zimapán, México, Andrés Manuel del Río Fernández descubrió un nuevo elemento al cual nombró eritronio. Desafortunadamente un químico francés, Collet-Descotlis, declaró que no era un nuevo elemento, sino que se trataba de cromo impuro. El mismo Andrés Manuel del Río dudó, pensó que había sido un error y aceptó lo que decía aquel francés.Sin embargo, 30 años después el eritronio fue redescubierto en Suecia y, por los multicolores compuestos que forma, se le dió el nombre de vanadio en honor a la diosa escandinava Vanadis, nombre que oficialmente mantiene hasta la fecha. Aunque ya se han hecho intentos ante la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) para que se reconozca el descubrimiento original de Andrés Manuel del Río, no se han logrado avances importantes.
Enlaces externos
- Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Vanadio.
- ATSDR en Español - ToxFAQs™: Vanadio Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. (dominio público)
- ATSDR en Español - Resumen de Salud Pública: Vanadio Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. (dominio público)
- EnvironmentalChemistry.com - Vanadium
- Mineral Information Institute - Vanadium
- WebElements.com - Vanadium