Vanad

Z Multimediaexpo.cz

Vanad
Atomové číslo	23
Relativní atomová hmotnost	50,9415 amu
Elektronová konfigurace	[Ar] 3d3 4s2
Skupenství	Pevné
Teplota tání	1 915 °C, (2 188 K)
Teplota varu	3 350 °C, (3 623 K)
Elektronegativita (Pauling)	1,63
Hustota	6,11 g/cm3
Hustota při teplotě tání	5,5 g/cm3
Registrační číslo CAS	7440-62-2

Vanad, chemická značka V, (lat.Vanadium) je spolu s niobem a tantalem členem 5. skupiny periodické tabulky prvků. Vanad patří mezi kovové prvky, v praxi je používán pro výrobu speciálních slitin a průmyslových katalyzátorů.

Obsah 1 Historie objevu 2 Fyzikálně-chemické vlastnosti 3 Výskyt 4 Výroba vanadu 5 Využití 6 Biologický a zdravotní význam 7 Otravy vanadem 8 Literatura 9 Reference 10 Externí odkazy

Historie objevu

Poprvé ho objevil v roce 1801 A. M. del Rio ve vzorku mexické olověné rudy. Ale pod vlivem nesprávných názoru H. V. Collet-Descotilse od svého objevu upustil. Znovu byl tento prvek objeven v roce 1830 N. G. Sefströmem ve švédských železných rudách. Název získal podle skandinávské bohyně krásy Vanadis. Čistý kov izoloval v roce 1867 H. E. Roscoe redukcí chloridu vanadičného VCl₅ vodíkem.

Fyzikálně-chemické vlastnosti

Vanad je tvrdý, šedo-bílý, kujný kov s vysokými teplotami tání a varu. Při přidání malého množství uhlíku nebo oxidu k vanadu, se jeho teploty tání a varu ještě zvyšují. Chemicky je poměrně značně odolný jak vůči běžným kyselinám tak alkáliím. Za normálních podmínek reaguje pouze s kyselinou fluorovodíkovou a lučavkou královskou. Za zvýšené teploty však poměrně snadno podléhá oxidaci vzdušným kyslíkem. Vanad se za tepla slučuje také s dusíkem, uhlíkem, křemíkem, arsenem a dalšími prvky. V chemických sloučeninách se vyskytuje v řadě mocenství od mocenství V⁺² po V⁺⁵. V některých komplexech se vyskytuje s oxidačním číslem V^+I a V^-I.

Výskyt

Obsah vanadu v zemské kůře je 136 ppm (19. nejrozšířenější prvek). Jeho obsah v mořské vodě činí přibližně 0,002 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom vanadu na 50 milionů atomů vodíku. Navzdory jeho poměrné velkému průměrnému obsahu v zemské kůře existuje jen několik bohatších ložisek. Většina vanadu se získává jako vedlejší produkt při zpracování některé z asi 60 rud, v nichž je obsažen. Mezi nejdůležitější minerály patří polysulfid patronit VS₄. Nejčastěji se však vanad vyskytuje v rudách ve formě sloučeniny s kyslíkem. Příkladem může být vanadinit - podvojný chlorid-vanadičnan olovnatý PbCl₂·3Pb₃(VO₄)₂ nebo carnotit [K₂(UO₂)₂(VO₄)₂.3H₂O]. Zajímavý je i poměrně významný obsah vanadu v surové v ropě nebo uhlí.

Výroba vanadu

Vanad se vyrábí pražením rozdrcené rudy nebo zbytků kovového vanadu s chloridem sodným (NaCl) nebo uhličitanem sodným (Na₂CO₃) při teplotě 850 °C. Tímto procesem vzniká vanadičnan sodný NaVO₃, který se louží vodou. Okyselením získaného výluhu na pH 2 - 3 dojde k vysrážení polyvanadičnanu (červený koláč), z něhož můžeme tavením při 700 °C získat černý technický oxid vanadičný V₂O₅. V dalším kroku se tento oxid zredukuje pomocí kovového hliníku. Příprava čistého kovového vanadu se provádí redukcí VCl₅ vodíkem nebo hořčíkem.

Využití

Vanad se přidává do vysoce kvalitních ocelí s vysokým obsahem chromu, kde tvoří s uhlíkem karbid V₄C₃. Ten se v oceli rozptýlí a tím zjemňuje zrnitou strukturu oceli, která je díky tomu odolnější proti opotřebení (především za vyšších teplot). Jiným příkladem železných speciálních slitin je například Vicalloy, obsahující 9,5 % vanadu, 52 % kobaltu a 38,5 % železa. Uvedené nerezové slitiny na bázi ocelí se využívají pro výrobu chirurgických nástrojů a dalších průmyslových komponent, které vykazují vysokou chemickou i mechanickou odolnost. Slitiny s titanem a hliníkem se vyznačují vynikající mechanickou odolností a nízkou hustotou a nacházejí uplatnění při výrobě leteckých motorů a speciálních součástek pro konstrukci letadel a kosmických sond, družic a podobných aplikací. V poslední době se uplatňuje i při výrobě elektrických článků a baterií a slitiny vanadu s galliem patří k materiálům pro přípravu supravodivých magnetů.

Vanad se užívá také k přípravě organokovových sloučenin. Nejznámější je vanadocen. V poslední době je zkoumána antitumorová aktivita derivátů vanadocendihalogenidů, které by mohly později sloužit jako chematerapeutika místo cis-platiny. Tenká vrstva oxidu vanadičitého (VO₂) vyloučená na skleněném povrchu pohlcuje dopadající infračervené záření a současně neovlivňuje optické vlastnosti skla ve viditelné oblasti spektra. Nanokrystalický VO₂ je v současné době předmětem intenzivního výzkumu jako polovodič, protože při teplotě kolem 70 °C u něj dochází ke skokové přeměně jeho vodivostních charakteristik z vodiče na polovodič elektrického proudu. Teplota přechodu může být navíc výrazně ovlivněna přídavky stopových množství dalších příměsí. Průmyslové katalyzátory na bázi oxidu vanadičného (V₂O₅) se využívají při výrobě kyseliny sírové tzv. kontaktním způsobem při oxidaci oxidu siřičitého na oxid sírový a v syntéze některých organických sloučenin.

Biologický a zdravotní význam

Biologická významnost vanadu nebyla prokázána, a proto doposud nebyla stanovena hodnota nezbytného příjmu prvku pro člověka. Také názory na význam vanadu jsou nejednotné.^{[1] [2]} Potravou se do organizmu dostává jako složka rostlinných olejů, některých minerálních vod, vyšší koncentraci vanadu nalezneme i v rybím mase a zelenině.

Je základním stavebním kamenem některých enzymů jako například nitrogenázy, která je nezbytná pro funkci mikroorganizmů, která zprostředkují fixaci dusíku v půdě a tím jeho dostupnost pro výživu rostlin. Poslední výzkumy naznačují, že některé sloučeniny vanadu příznivě ovlivňují stav nemocných cukrovkou (diabetes mellitus), ale přesný popis funkce vanadu v metabolismu cukrů zatím není znám.^[3][4] Vanad má význam i při syntéze krevního barviva hemoglobinu, které slouží pro přenos kyslíku krví z plic do tělesných tkání. Dlouhodobý nedostatek vanadu ve stravě se proto může projevit chudokrevností.^[5] Nadbytek vanadu působí naopak výrazně negativně. Toxicita sloučenin vanadu se uplatňuje především při každodenní expozici postižených osob nadměrným dávkám tohoto prvku při jeho výrobě a metalurgickém zpracování nebo z kontaminovaných důlních vod.^[6] Chronická otrava vanadem se projevuje zvracením, průjmem, bolestí břicha, poklesem krevního tlaku, zrychlením tepu srdce, sníženou hladinou krevního cukru, selháním jater a nadledvinek.^[7]

Otravy vanadem

Čína uzavřela v říjnu 2008 tři továrny na výrobu vanadu poté, co kvůli jejich provozu onemocnělo 1000 lidí kožními chorobami. Továrny v okrsku Ťien-li v provincii Che-pej byly poprvé uzavřeny již v roce 2006, ale majitelé výrobu nelegálně obnovili.^[8]

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J.: Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, Academia, Praha 1973
• Holzbecher Z.: Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
• Vladimír Bencko, Miroslav Cikrt, Jaroslav Lener: Toxické kovy v životním a pracovním prostředí člověka, Grada 1995, ISBN 80-7169-150-X

Reference

1. ↑ Vladimír Bencko, Miroslav Cikrt, Jaroslav Lener: Toxické kovy v životním a pracovním prostředí člověka, Grada 1995, ISBN 80-7169-150-X
2. ↑
3. ↑
4. ↑
5. ↑ . Dostupné online.  
6. ↑
7. ↑
8. ↑ Čína zavřela tři továrny, z jejich provozu onemocnělo 1000 lidí

Externí odkazy

• Chemický vzdělávací portál [1]
• WebElements (anglicky) [2]
• Periodická tabulka prvků [3]

Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu Vanad

Náklady na energie a provoz naší encyklopedie prudce vzrostly. Potřebujeme vaši podporu... Kolik ?? To je na Vás. Náš FIO účet — 2500575897 / 2010
Informace o článku. Článek je převzat z Wikipedie, otevřené encyklopedie, do které přispívají dobrovolníci z celého světa. Tento text je dostupný za podmínek Creative Commons 3.0 Unported – creativecommons.org. Originální článek na české Wikipedii