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Vanadium
Vanadium
Le Vanadium est, comme le Ruthénium, un élément qui a été découvert deux fois, et où la première a été hélas oubliée. En effet, il a été découvert au Mexique en 1801 par Manuel del Rio, qui avait observé un minéral coloré ayant des reflets rouges, et contenant un nouveau métal. Il a proposé d’appeler ce métal erythrocytium ou panchromium. Cette découverte fut confirmée par F. Wöhler, le découvreur de l’aluminium, mais elle tomba très vite dans l’oubli.
En 1830, le chimiste N. Sefström isola l’oxyde d’un nouveau métal dans une mine de fer suédoise. Et il baptisa Vanadium ce nouveau métal, en l’honneur de Vanadis, la déesse scandinave de la beauté, car les oxydes de ce métal possèdent des couleurs éclatantes. La découverte faite au Mexique resta ignorée, la chimie suédoise, auréolée de la gloire de Berzélius étant plus renommée que celle du Mexique.
Le vanadium est assez répandu dans l’écorce terrestre (100 g par tonne), mais de manière fort dispersée. Il n’existe pas de minerai de Vanadium. On l’exploite comme sous-produit de l’industrie du fer en Afrique du Sud et en Finlande, ou du cuivre et du zinc aux USA.
Le vanadium est un métal blanc argenté parmi les plus durs qui existent, car il est plus dur que le quartz. On l’emploie donc pour augmenter la dureté des outils de coupe à haute vitesse. De plus, ajouté à raison de 0.2 % dans le fer, il augmente sa résistance à la corrosion.
En chimie, le vanadium est très utilisé sous forme d’oxyde. Il existe plusieurs oxydes de vanadium, mais les plus importants sont VO2 et V2O5. L’oxyde supérieur, donc V2O5, a la propriété fondamentale d’oxyder facilement le gaz SO2 en SO3 selon l’équation :
V2O5 + SO2 2 VO2 + SO3
Cette réaction permet la synthèse industrielle de l’acide sulfurique H2SO4, qu’on obtient en faisant réagir le SO3 formé avec l’eau. SO2 vient de la combustion du soufre ou des sulfures à l’air. L’avantage de cette opération est que V2O5 se régénère facilement en faisant réagir VO2 avec l’oxygène de l’air.
4 VO2 + O2 2 V2O5
Donc si on fait passer un mélange de gaz SO2 et d’air sur de l’oxyde V2O5, l’opération ne consomme pas de vanadium. Et elle permet de fabriquer des quantités illimitées d’acide sulfurique, avec la même quantité de catalyseur. L’oxyde de vanadium a remplacé le platine comme catalyseur de la synthèse de SO3, car il est moins sensible que lui au phénomène d’empoisonnement par les impuretés, comme l’arsenic.
A part cela, le Vanadium est connu en chimie, pour la variété prodigieuse des ions polyvanadates qu’il forme dans l’eau, et dont la formule change avec la concentration et le pH. Il peut se former des divanadates, des tri-, tétra-, et décavanadates, tous plus ou moins chargés en protons supplémentaires. Et comme certains de ces équilibres s’établissent souvent avec une grande lenteur, cette chimie n’est pas encore toujours connue avec certitude.