Vanád

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 VO43- majú podobný účinok ako inzulín. Bohužiaľ sú však potrebné dávky toxické. Oveľa menej toxický je vanadylion(?) VO2-, 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 12 % 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.

 Bezpečnostné opatrenia 
Vanád je vysoko horľavý. Zlúčeniny vanádu sú vysoko jedovaté. Vdychovaný prach obsahujúci vanád môže spôsobiť rakovinu pľúc.

 Iné projekty 

 Externé odkazy 
 WebElements.com – Vanadium
 EnvironmentalChemistry.com - Vanadium
 AMM.com Vanadium Profile 
 Mineral Information Institute – Vanadium
 ATSDR – ToxFAQs: Vanadium 
 Abbildung in der Elementansammlung von Pniok.de 


Kategória:Prechodné prvky
Kategória:Kovy