Vanadium

Vanadium adalah unsur kimia dalam jadual berkala yang mempunyai simbol V dan nombor atom 23. Sejenis unsur nadir, lembut dan mulur, vanadium dijumpai dalam bentuk campuran dalam sesetengah mineral dan digunakan terutamanya untuk menghasilkan sesetengah aloi. Ia merupakan salah satu daripada 26 unsur yang biasa dijumpai dalam benda hidup.

Sifat-sifat utama 
Vanadium adalah logam berwarna putih kelabu yang lembut dan mulur. Ia mempunyai daya tahan hakisan yang baik terhadap alkali, asid sulfurik dan asid hidroklorik. Ia bersedia untuk teroksida pada kira-kira 933 K. Vanadium mempunyai kekuatan struktur yang baik dan keratan rentas belahan neutron yang rendah, menyebabkannya berguna dalam aplikasi nuklear. Walaupun ia sejenis logam, vanadium bersama dengan kromium dan mangan mempunyai ciri-ciri oksida valensi yang bersifat asid.

Keadaan pengoksidaan lazim bagi vanadium termasuklah +2, +3, +4 and +5. Eksperimen terkenal menggunakan ammonium vanadat (NH4VO3), iaitu penurunan sebatian tersebut menggunakan logam zink, dapat menunjukkan secara kolorimetri (sukat warna) keempat-empat keadaan pengoksidaan vanadium. Keadaan pengoksidaan +1 jarang sekali dijumpai.

Penggunaan 
Kira-kira 80% vanadium yang dihasilkan, digunakan sebagai ferovanadium atau sebagai penambah keluli. Penggunaan-penggunaaan lain;
 Dalam bentuk aloinya seperti:
 keluli tahan karat khusus, contohnya penggunaan dalam peralatan bedah dan alat tukang.
 keluli tahan karat dan keluli alat pertukangan kelajuan tinggi.
 dicampurkan dengan aloi-aloi aluminium dan titanium untuk digunakan dalam enjin jet dan kerangka pesawat udara kelajuan tinggi.
 Aloi keluli vanadium digunakan pada gandar, aci engkol, gear dan komponen-komponen penting yang lain.
 Ia merupakan penstabil karbida yang penting dalam pembuatan keluli.
 Oleh kerana keratan rentas belahan neutron yang rendah, vanadium mempunyai kegunaan dalam bidang nuklear.
 Kerajang vanadium digunakan untuk menyalutkan titanium pada keluli.
 Pita Vanadium-gallium digunakan dalam magnet bersuperkonduksi (175,000 gauss).
 Vanadium(V) oksida (vanadium pentoksida, V2O5) digunakan sebagai mangkin dalam pembuatan asid sulfurik (melalui Proses Sentuh) dan maleik anhidrida. Ia digunakan dalam pembuatan seramik.
 Kaca yang disalut vanadium dioksida (VO2) boleh mengekang sinaran inframerah (tanpa menghalang cahaya tampak) pada suhu-suhu tertentu.
 Sel bahan api elektrik dan bateri simpanan seperti Bateri redoks vanadium.
 Ditambahkan dengan korundum untuk membuat manikam aleksandrit tiruan.
 Salutan perubahan elektrokimia vanadat untuk melindungi keluli daripada karat dan kakisan.
<div dir=ltr>

Sejarah 
Vanadium (dewi Skandinavia, Vanadis) asalnya ditemui oleh Andrés Manuel del Río (seorang ahli mineralogi Sepanyol) di Mexico City, dalam tahun 1801. Beliau memanggilnya plumbum coklat (sekarang dipanggil vanadinit). Melalui kaji selidik, warna vanadium mengingatkan beliau tentang kromium, maka dinamakan unsur itu pankromium. Beliau kemudian menamakan lagi sebatian ini sebagai eritronium, kerana kebanyakan garamnya bertukar menjadi merah apabila dipanaskan. Ahli kimia Perancis Hippolyte Victor Collet-Descotils dengan salahnya mengumumkan bahawa unsur baru del Rio hanyalah kromium yang tak tulen. Del Rio juga mengingatkan bahawa beliau tersilap dan menerima kenyataan ahli kimia Perancis itu yang juga disokong oleh kawan Del Rio iaitu Baron Alexander von Humboldt

Dalam tahun 1831, Sefström daripada Sweden menjumpa kembali vanadium dalam oksida baru yang dijumpai beliau semasa mengkaji beberapa bijih besi dan kemudiannya pada tahun yang sama Friedrich Wöhler mengesahkan hasil kerja del Rio yang lebih awal. Kemudian, 
George William Featherstonhaugh, salah satu daripada ahli geologi Amerika Syarikat yang pertama, mencadangkan unsur ini untuk dinamakan "rionium" sempena Del Rio, tetapi ini tidak pernah terjadi.

Logam vanadium diasingkan oleh Henry Enfield Roscoe dalam tahun 1867, dan beliau telah menurunkan vanadium(III) klorida (VCl3) dengan hidrogen. Nama vanadium berasal daripada nama Vanadis, seorang dewi dalam mitologi Skandinavia, kerana unsur ini mempunyai sebatian kimia yang beraneka warna dan cantik.

Peranan biologi 
Dalam biologi, atom vanadium adalah komponen penting bagi sesetengah enzim, khasnya bagi vanadium nitroginase yang digunakan oleh sesetengah mikroorganisma pengikat nitrogen. Vanadium adalah penting bagi askidian atau pemancut laut dalam Protein Kromagen Vanadium. Kepekatan vanadium dalam darah hidupan-hidupan ini adalah lebih 100 kali lebih tinggi daripada kepekatan vanadium dalam air laut sekeliling mereka. Tikus dan ayam juga diketahui memerlukan vanadium pada kandungan kecil dan kekurangan akan mengakibatkan pertumbuhan lambat dan gangguan pembiakan.

Pemberian sebatian oksovanadium menunjukkan pengurangan gejala penyakit diabetis melitus pada sesetengah model binatang dan manusia. Sama seperti kesan kromiun pada metabolisme gula, mekanisme bagi kesan ini juga tidak diketahui.

Tambahan Mineral dalam Air Minuman 

Di Jepun, vanadium(V) oksida (V2O5) dipasarkan sebagai tambahan kesihatan mineral baik yang wujud secara asli dalam air minuman. Sumber utama air minuman ini adalah cerun Gunung Fuji. Kandungan vanadium pentoksida air ini adalah antara kira-kira 80ug/Liter hingga ke 130ug/Liter. Pemasarannya menggambarkannya sebagai berkesan menentang diabetis, ekzema, dan kegendutan. Tidak terdapat pernyataan tentang ketoksikan dalam pemasaran produk-produk ini

Kewujudan 

Vanadium belum pernah dijumpai dalam keadaan tulen dalam alam semulajadi, sebaliknya wujud dalam kira-kira 65 jenis mineral berlainan, antaranya patronit (VS4), vanadinit [Pb5(VO4)3Cl], dan karnotit [K2(UO2)2(VO4)2.3H2O]. Vanadium juga hadir dalam bauksit, dan endapan yang mengandungi karbon seperti minyak mentah, arang, syal minyak dan pasir tar. Spektrum vanadium juga dikesan pada cahaya daripada matahari dan sesetengah bintang.

Pada masa kini, kebanyakan logam vanadium yang dihasilkan adalah melalui penurunan kalsium pada V2O5 dalam bekas tekanan. Vanadium biasanya diperolehi sebagai hasil sampingan atau koproduk, maka sumber dunia bagi unsur ini bukanlah penunjuk yang sebenar bagi bekalan yang boleh didapati..

Lihat juga :kategori: Mineral vanadat.

Pengasingan 
Vanadium boleh diperolehi secara komersil dan penghasilan sampel di dalam makmal biasanya tidak diperlukan. Dari segi penghasilan komersil pula, kaedah penghasilan logam vanadium sebagai hasil utama biasanya tidak diperlukan kerana jumlah yang mencukupi boleh didapati dalam bentuk hasil sampingan proses-proses lain.

Dalam bidang industri, pemanasan bijih vanadium atau baki daripada proses-proses lain bersama garam, NaCl, atau natrium karbonat, Na2CO3, pada kira-kira 850 °C memberikan natrium vanadat NaVO3. Ia dilarutkan dalam air dan diasidkan untuk menghasilkan pepejal merah yang kemudiannya dileburkan menjadi bentuk mentah vanadium pentoksida, "V2O5". Penurunan vanadium pentoksida dengan kalsium, Ca, menghasilkan vanadium tulen. Satu cara alternatif sesuai bagi penghasilan skala kecil adalah penurunan vanadium pentaklorida, VCl5, dengan hidrogen, H2, atau magnesium, Mg. Terdapat bermacam lagi kaedah yang boleh digunakan. 

Secara industrinya, kebanyakan vanadium digunakan sebagai penambah untuk memperbaiki ciri keluli. Biasanya tindak balas besi mentah dengan vanadium pentoksida mentah "V2O5" sudah mencukupi, dan tidak perlu menggunakan logam vanadium tulen. Ini menghasilkan ferovanadium yang sesuai untuk kerja-kerja seterusnya.

Sebatian 
Vanadium pentoksida (V2O5) digunakan sebagai mangkin terutamanya dalam penghasilan asid sulfurik. 

Vanadil sulfat (VOSO4), juga dipanggil vanadium{IV) sulfat oksida hidrat, digunakan sebagai tambahan diet yang agak berkontroversi, terutamanya untuk meningkatkan tahap insulin dan bina badan. Belum lagi adanya bukti yang menunjukkan ia berguna untuk bina badan, sebaliknya beberapa bukti menunjukkan para atlit yang mengambilnya hanyalah mengalami kesan plasebo.  

Vanadium(IV) klorida adalah satu bentuk vanadium yang terlarut dan biasa digunakan di dalam makmal. V(IV) adalah bentuk yang diturunkan daripada V(V), dan biasanya terhasil selepas respirasi anaerob oleh bakteria penurun logam disimilasi. V(IV) klorida bertindak balas dengan cergas bersama air.

Ketoksikan Sebatian Vanadium 
Ketoksikan vanadium bergantung kepada keadaan fizikokimianya; terutamanya pada keadaan valensi dan keterlarutannya. Pentavalen VOSO4 telah dilaporkan adalah lebih daripada 5 kali lebih toksik daripada trivalen V2O3 (Roschin, 1967). Sebatian vanadium tidak diserap dengan baik oleh sistem gastrointestinal, akan tetapi pendedahan vanadium dan sebatian vanadium melalui sedutan akan mengakibatkan kesan-kesan buruk kepada sistem pernafasan (Sax, 1984; ATSDR, 1990). Namun begitu, tidak terdapatnya data kuantitatif yang mencukupi untuk menerbit kesan sedutan kronik atau subkronik.

Tidak terdapatnya banyak bukti yang menunjukkan vanadium dan sebatian vanadium adalah sejenis toksin pembiakan atau teratogen. Tiada juga bukti yang menunjukkan bahawa sebatian vanadium adalah karsinogenik; akan tetapi, sangat sedikit kajian yang telah dijalankan untuk evaluation. Vanadium belum lagi dikelaskan kekarsinogenannya oleh EPA Amerika Syarikat (1991a).

 Lihat juga Sebatian vanadium.

Isotop 
Vandium yang wujud secara semula jadi terdiri daripada 1 isotop stabil 51V dan satu isotop radioaktif 50V yang mempunyai separuh hayat 1.5×1017 tahun. 24 radioisotop tiruan telah dicirikan (julat nombor jisim antara 40 ke 65) dengan yang paling stabil adalah 49V dengan separuh hayat 330 hari, dan 48V dengan separuh hayat 15.9735 hari. Isotop-isotop radioaktif yang lain mempunyai separuh hayat kurang daripada 1 jam dan kebanyakannya mempunyai separuh hayat kurang daripada 10 saat. Dalam 4 isotop, keadaan teruja metastabil telah dijumpai (termasuk 2 keadaan metastabil bagi 60V).

Mod reputan perdana sebelum mencapai isotop stabil yang paling berlimpah, 51V, ialah tawanan elektron dan mod lazim seterusnya adalah reputan beta. Hasil reputan utama sebelum 51V adalah isotop unsur 22 (titanium) dan hasil utama yang berikutnya adalah isotop unsur 24 (kromium)

Langkah pengawasan 
Serbuk logam vanadium adalah bahaya api, dan melainkan diketahui sebaliknya, sebatian vanadium haruslah dianggap sebagai sangat bertoksik. Secara amnya, lebih tinggi keadaan pengoksidaan suatu vanadium, lebih toksik sebatiannya. Sebatian yang paling berbahaya adalah vanadium pentoksida.

Pentadbiran Keselamatan dan Kesihataan Pekerjaan Amerika Syarikat (OSHA) telah menetapkan had pendedahan sebanyak 0.05 mg/m3 untuk habuk vanadium pentoksida dan 0.1 mg/m3 untuk wasap vanadium pentoksida dalam udara tempat kerja pada jangka masa 8 jam hari bekerja, 40 jam minggu bekerja.  

Institut Kebangsaan bagi Keselamatan dan Kesihatan Pekerjaan Amerika Syarikat (NIOSH) telah mencadangkan bahawa 35 mg/m3 vanadium dianggap bahaya serta-merta kepada kehidupan dan kesihatan. Ini merupakan tahap pendedahan bahan kimia yang biasanya menyebabkan gangguan kesihatan kekal atau maut.

Lihat juga 
 Sebatian vanadium
 Mineral vanadium
 Mineral vanadat

Rujukan 
 Los Alamos National Laboratory – Vanadium

Pautan luar 

 WebElements.com – Vanadium
 Mineral Information Institute – Vanadium
 ATSDR – ToxFAQs: Vanadium
 The Vanadium Redox Battery was invented at The University of New South Wales

 
Logam peralihan
Mineral diet
Unsur kimia