Vanadium

Isotope van vanadium
iso	NV	halfleeftyd	VM	VE (MeV)	VP
⁴⁸V	sin	15.97 d	ε	-	⁴⁸Ti
			β⁺	0.694	⁴⁸Ti
			γ	0.98, 1.3	-
⁴⁹V	sin	330 d	ε	-	⁴⁹Ti
⁵⁰V	0.25%	1.4E17 j	ε	-	⁵⁰Ti
			β^-	1.037	⁵⁰Cr
			γ	0.78, 1.55	-
⁵¹V	99.75%	V is stabiel met 28 neutrone

Portaal

Chemie

Vanadium is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool V en atoomgetal 23. Vanadium is 'n skaars, sagte en smeebare metaal. Dit word in verbinding in sekere minerale aangetref en word gebruik in die vervaardiging van sekere soorte legerings.

Mynbou wysig

Suid-Afrika is in 2023 die derde grootste produseerder van die metaal.^[1]

Land	Produksie (MT)
China	70.000
Rusland	17.000
Suid-Afrika	9.100
Brasilië	6.200

Vanadium is eers in Suid-Afrika geproduseer aan die einde van die 19de eeu in die vorm van loodvanadiumkonsentraat deur die Doornhoek loodmyn naby Zeerust. Grootskaalse produksie het in 1957 begin toe die Amerikaanse Minerals Engineering Company 'n myn gestig het by Kennedy's Vale, 20 km suidwes van Steelport Station. Ekstraksie uit die erts het in dié maatskappy se fabriek in Witbank plaasgevind. In 1985 was die grootste bekende voorraad van die wêreld die titanomagnetietsome van die Bosveldstollingskompleks se mafiese intrusies. Die soom het 'n taamlike gelykmatige gehalte van 1,6 ± 0,2 % vanadiumpentoksied (V₂O₅). Hierdie soom bevat veral magnetiet, ulvospinel (Fe₂TiO₄) en ilmeniet. Vanadium is dalk hierin opgelos en V³⁺ vervang Fe³⁺.^[2]

Legering in staal wysig

Vanadium word saam met niobium en molibdeen aan stale toegevoeg om hulle sterkte, lasbaarheid en laetemperatuurtaaiheid te vergroot.^[2] Die toevoeging van vanadium aan staal het heelparty gevolge

Vanadium vorm karbiede; dit vergroot die staal se hardheid en slytweerstand van gereedskapstaal, veral by hoër temperature
Vanadium is 'n sterk nitriedvormer
Vanadium vertraag die vorming van bainiet
Vanadium vertraag die vorming van perliet. Dit word gebruik in stale met ferriet-martensietstrukture

Vanadiumchemie wysig

Oplossings van V²⁺, V³⁺, V⁴⁺, V⁵⁺ in water

Die chemie van hierdie element is taamlik ingewikkeld, ten dele omdat dit in verskeie oksidasietoestande kan optree: V²⁺, V³⁺, V⁴⁺, V⁵⁺, ten dele ook omdat hierdie toestande saam in een verbinding kan voorkom, die sg. gemengdevalensie-verbindings. Vanadium vertoon goeie korrosie-eienskappe by lae temperature en is oplosbaar in salpetersuur en in swawelsuur, maar nie in soutsuur nie. By hoër temperature reageer dit met die lug se suurstof en selfs met stikstof of koolstof. In die natuur kom dit nie as vrye metaal voor nie. ^[3]"

Afhanklik van die oksidasietoestand kan waterige oplossings van vanadium verskeie kleure vertoon. Die vier oksidasietoestande van vandiumoplossings word in vloeibatterye aangewend. ^[4]

Oksiede wysig

Die V-O fasediagram is baie kompleks. Daar is vier oksiede met net een oksidasietoestand en hulle het ander kleure: ^[3]

vanadium(II)oksied VO (grys metallies^[5])
vanadium(III)oksied V₂O₃ (groen, swart)
vanadium(IV)oksied VO₂ (blou)
vanadium(V)oksied V₂O₅ (geel tot oranje)

Daarnaas bestaan heelparty oksiede met gemengde valensie. Hulle behoort aan twee reekse:

die Magnéli-reeks V_nO_2n-1
die Wadsley-reeks V_nO_2n+1

Vanadate wysig

Die struktuur van die vanadate van V⁵⁺ en die fosfate s'n is taamlik eenders. Daar is:^[6]

ortovanadate M₃VO₄ met die tetraëdriese anioon VO3−4
pirovanadate M₄V₂O₇ met die anioon V₂O4−7 wat uit twee tetraëders bestaan wat een hoek deel
metavanadate MVO₃ wat kettings van [VO₄]-tetraëders bevat wat hoeke deel.

Die kalium- en natriummetavanadaat (KVO₃ en NaVO₃) is kleurlose verbindings wat van kommersiële belang is. Vanadium is gewoonlik in viervoudige koördinasie, maar in die hidraat KVO₃.H₂O het vanadium vyf bure: drie suurstofbure wat met ander vanadiumatome gedeel word en twee eindstandige ligande.^[6]

Biologiese rol wysig

In seewater is vanadium ná molibdeen die tweede volopste oorgangsmetaal. In seewater is die oksidasietoestand 5+. en die konsentrasie is 35-50 nM. In menselik bloed is die konsentrasie nouliks hoër. Daar is bakterieë met nitrogenases en haloperoksidases wat vanadium bevat.^[7] In die bloed van sommige sakpypies van die familie Ascidiidae word 'n proteïen vanadobin aangetref wat vanadium bevat. Die vanadiumkonsentrasie in die bloed van Ascidia gemmata is tot vier miljoen maal hoër as die seewater s'n. Die oksidasietoestand is laer, moontlik 3+^[8]

Verwysings wysig

↑ "Vanadium". Inversting news. Besoek op 12 Julie 2023.
↑ ^2,0 ^2,1 B. Rohrmann (1985). "Vanadium in South Africa" (PDF). J. S. Afr. Inst. Min. Metal. 85 (5): 141 -150.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
↑ ^3,0 ^3,1 Peng Hu, Ping Hu, Tuan Duc Vu, Ming Li, Shancheng Wang, Yujie Ke, Xianting Zeng, Liqiang Mai, and Yi Long (2023). "Vanadium Oxide: Phase Diagrams, Structures, Synthesis, and Applications". Chemical Reviews. 123 (8): 4353–4415. doi:10.1021/acs.chemrev.2c00546.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
↑ M.J. Watt-Smith, R.G.A. Wills, F.C. Walsh (2009). SECONDARY BATTERIES – FLOW SYSTEMS in:Encyclopedia of Electrochemical Power Sources; Overview. Elsevier. pp. 438–443. doi:10.1016/B978-044452745-5.00176-3. ISBN 9780444527455. {{cite book}}: Onbekende parameter |editors= geïgnoreer (hulp)AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
↑ "Vanadiun(II) Oxide". American elements. Besoek op 14 Julie 2023.
↑ ^6,0 ^6,1 Woolery, M. (2005). Vanadium Compounds. In Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002/0471238961.2201140123151512.a01.pub2.{{cite book}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
↑ Ghosh, Sourav, and Govindasamy Mugesh. (2019). ""The Elements of Life."". Current Science. 117 (12): 1971–85. Besoek op 14 Julie 2023.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
↑ Michibata, Hitoshi (1990). ""Extraction of a Vanadium-Binding Substance (Vanadobin) from the Blood Cells of Several Ascidian Species."". Biological Bulletin. 179 (1): 140–47. doi:10.2307/1541748.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)