Autor: Welington Alves | Publicado: 2015-04-01T14:30:00-07:00




Vanádio


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&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Titânio&nbsp;←&nbsp;Vanádio&nbsp;→&nbsp;Crômio



23V










&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ↑
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; V
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ↓
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Nióbio

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;Tabela completa&nbsp;•&nbsp;Tabela estendida


Aparência
cinza-azulado-prateado metálico


Informações gerais
Nome,&nbsp;símbolo,&nbsp;númeroVanádio, V, 23
Série químicaMetal de transição
Grupo,&nbsp;período,&nbsp;bloco5 (VB), 4, d
Densidade,&nbsp;dureza6110&nbsp;kg/m3, 7
Propriedade atómicas
Massa atômica50,9415(1)&nbsp;u
Raio atómico&nbsp;(calculado)134&nbsp;pm
Raio covalente125&nbsp;pm
Configuração electrónica[Ar] 3d3&nbsp;4s2
Elétrons&nbsp;(por&nbsp;nível de energia)2, 8, 11, 2&nbsp;(ver imagem)
Estado(s) de oxidação5,&nbsp;4, 3, 2, 1, -1 (óxido anfotérico)
Estrutura cristalinacúbica centrada no corpo
Propriedades físicas
Estado da matériasólido
Ponto de fusão2183&nbsp;K
Ponto de ebulição3680&nbsp;K
Entalpia de fusão21,5&nbsp;kJ/mol
Entalpia de vaporização459&nbsp;kJ/mol
Volume molar8,32 ×10−6&nbsp;m3/mol
Pressão de vapor1&nbsp;Pa&nbsp;a 2101&nbsp;K
Velocidade do som4560&nbsp;m/s&nbsp;a 20&nbsp;°C
Diversos
Eletronegatividade&nbsp;(Pauling)1,63
Condutividade térmica30,7&nbsp;W/(m·K)
1º&nbsp;Potencial de ionização650,9&nbsp;kJ/mol
2º Potencial de ionização1414 kJ/mol
3º Potencial de ionização2830 kJ/mol
4º Potencial de ionização4507 kJ/mol
5º Potencial de ionização6298,7 kJ/mol
Isótopos mais estáveis

isoANMeia-vidaMDEdPD
MeV
48Vsintético15,9735&nbsp;dε&nbsp;+β+4,012348Ti
49Vsintético330&nbsp;dε0,601949Ti
50V0,25%1,5×1017&nbsp;aε
β-2,2083
1,036950Ti
50Cr
51V99,75%51V é estável com 28nêutrons


Unidades do&nbsp;SI&nbsp;&amp;&nbsp;CNTP, salvo indicação contrária.

v&nbsp;•&nbsp;e



Vanádio&nbsp;(homenagem a deusa&nbsp;Vanadis) é um&nbsp;elemento químico,&nbsp;símbolo&nbsp;V,&nbsp;número atômico&nbsp;23 (23&nbsp;prótons&nbsp;e 23&nbsp;elétrons) de&nbsp;massa atómica&nbsp;51&nbsp;u&nbsp;que, nas condições ambientes, é encontrado no estado&nbsp;sólido.

Foi descoberto pelo&nbsp;mineralogista&nbsp;espanhol&nbsp;Andrés Manuel del Río, no&nbsp;México, em&nbsp;1801, num mineral de&nbsp;chumbo. Em&nbsp;1830, o&nbsp;sueco&nbsp;Nils Gabriel Sefström&nbsp;descobriu o elemento num&nbsp;óxido&nbsp;que encontrou enquanto trabalhava numa mina de&nbsp;ferro&nbsp;e deu-lhe o nome pelo qual é conhecido atualmente.

Está situado no&nbsp;grupo 5 (VB)&nbsp;da&nbsp;tabela periódica&nbsp;dos elementos. É um&nbsp;metal&nbsp;dúctil, macio e apesar de ser bem mais abundante que o&nbsp;cobre, com uma abundância crustal de 160 ppm, forma poucos minerais. A razão do vanádio formar tão poucos minerais reside no facto de o ião (ion) V3+&nbsp;ser geoquimicamente semelhante ao ião Fe3+, um ião abundante e constituinte de muitos minerais. Assim, o ião V3+&nbsp;geralmente substitui o Fe3+&nbsp;nos minerais (notavelmente na&nbsp;magnetita) em lugar de formar os seus próprios minerais. É, ainda assim, encontrado em diversos&nbsp;minerais, e é empregado principalmente em algumas&nbsp;ligas metálicas.

Características principais
&nbsp;O vanádio é um&nbsp;metal de transição&nbsp;mole,&nbsp;dúctil&nbsp;de&nbsp;cor&nbsp;cinzenta e brilhante. Apresenta alta resistência ao ataque das&nbsp;bases, ao&nbsp;ácido sulfúrico&nbsp;(H2SO4) e ao&nbsp;ácido clorídrico&nbsp;(HCl). É obtido a partir de diversos&nbsp;minerais, até do&nbsp;petróleo. Também pode ser obtido da recuperação do&nbsp;óxido&nbsp;de vanádio em pó procedente de processos de&nbsp;combustão. Tem algumas aplicações&nbsp;nucleares&nbsp;devido a sua baixa captura de&nbsp;nêutrons. É um&nbsp;elemento químico essencial&nbsp;em alguns seres vivos, embora não seja conhecida exatamente a sua função. Nos seus compostos apresenta&nbsp;estados de oxidação&nbsp;+2, +3, +4 e +5.



Aplicações

Aproximadamente 80% do vanádio produzido é empregado como&nbsp;ferrovanádio&nbsp;ou como aditivo em&nbsp;aço.

É usado para a produção de&nbsp;aços inoxidáveis&nbsp;para instrumentos cirúrgicos e ferramentas, em aços resistentes a&nbsp;corrosão&nbsp;e, misturado com&nbsp;alumínio&nbsp;em&nbsp;ligas&nbsp;de&nbsp;titânio, é empregado em motores a reação. Também, em aços, empregados em eixos de rodas, engrenagens e outros componentes críticos.
É um importante estabilizador de&nbsp;carbetos&nbsp;na fabricação de aços.
Emprega-se em alguns componentes de&nbsp;reatores nucleares.
Forma parte de alguns&nbsp;imãs&nbsp;supercondutores.
Alguns compostos de vanádio são utilizados como&nbsp;catalisadores&nbsp;na produção de&nbsp;anidrido maleico&nbsp;e&nbsp;ácido sulfúrico. É muito usado o pentóxido&nbsp;de vanádio, V2O5, empregado em&nbsp;cerâmicas.V.


História

O vanádio (da deusa da beleza na mitologia Escandinava "Vanadis" devido à coloração de seus compostos), foi descoberto, em princípio, por um&nbsp;mineralogista&nbsp;espanhol&nbsp;Andrés Manuel del Río, no&nbsp;México, em&nbsp;1801, num mineral de&nbsp;chumbo. Primeiro denominou de "pancromo", devido à semelhança de sua cores com as do&nbsp;crômio, depois de "eritrônio" devido à coloração de seus&nbsp;sais&nbsp;(tornavam-se vermelhos quando aquecidos).

Entretanto, o químico&nbsp;Francês&nbsp;Hippolyte Victor Collet-Descotils&nbsp;questionou a descoberta alegando que o obtido tratava-se realmente do crômio impuro, provocando a retratação de Andrés Manuel del Río.

Em&nbsp;1830, o&nbsp;sueco&nbsp;Nils Gabriel Sefström&nbsp;descobriu o elemento num&nbsp;óxido&nbsp;que encontrou enquanto trabalhava numa mina de&nbsp;ferro&nbsp;e deu-lhe o nome pelo qual é conhecido atualmente. Mais tarde, em&nbsp;1831,&nbsp;Friedrich Woehlerconcluiu que este elemento se tratava do mesmo elemento descoberto em&nbsp;1801&nbsp;por Andrés Manuel del Rio.

O vanádio metálico foi obtido em&nbsp;1867&nbsp;por&nbsp;Henry Enfield Roscoe, mediante a&nbsp;redução&nbsp;do tricloreto&nbsp;de vanádio, VCl3, com&nbsp;hidrogênio.

Compostos

Apresenta vários&nbsp;estados de oxidação, com diferentes colorações. Mediante uma experiência simples é possível apreciar a relação:

Partindo-se de&nbsp;vanadato de amônio&nbsp;(NH4VO4), e empregando-se&nbsp;zinco&nbsp;metálico, em meio ácido, produzem-se as seguintes reações:VO43-&nbsp;(incolor) → [VO(OH2)5]2+&nbsp;(azul) → [V(OH2)6]3+&nbsp;(verde) → [V(OH2)6]2+&nbsp;(violeta)



O pentóxido de vanadio, V2O5, que é obtido como sólido pulverizado de coloração alaranjada, é um&nbsp;agente oxidante, e é empregado como&nbsp;catalisador, na indústria de&nbsp;corantes&nbsp;como mordente e na produção de anilina negra.
A unidade, VO2+, na qual o vanádio apresenta estado de oxidação +4, com ligação V-O dupla, pode ser encontrado em diversos complexos de vanádio, geralmente com quatro ligantes formando una pirâmide de base quadrada.


Papel biológico

O vanádio é um&nbsp;elemento essencial&nbsp;em alguns organismos. Em humanos não está demonstrada a sua essencialidade, ainda que existam compostos de vanádio que imitam e potencializam a atividade da&nbsp;insulina.

É encontrado em algumas&nbsp;enzimas&nbsp;de diferentes seres vivos. Por exemplo, nas "haloperoxidases" (geralmente bromoperoxidases) de algumas&nbsp;algas, que reduzemperóxidos&nbsp;e halogenam um substrato orgânico.

As&nbsp;ascídias&nbsp;(alguns organismos marítimos urocordados, do subfilo&nbsp;urochordata) armazenam altas concentrações de vanádio, em torno de um milhão de vezes mais altas que na água ao seu redor, encontrando-se numa molécula denominada "hemovanadina". Nestes organismos o vanádio se armazena em&nbsp;células&nbsp;chamadas de "vanadócitos".

Também acumulam altas concentrações de vanádio o&nbsp;fungo&nbsp;amanita muscaria. Forma-se um complexo com um ligante ionóforo chamado "amavadina".

Abundância e obtenção









O vanádio nunca é encontrado no&nbsp;estado nativo, porém está presente em cerca de 65&nbsp;minerais&nbsp;diferentes, entre os quais se destacam a&nbsp;patronita, VS4, a&nbsp;vanadinita, Pb5(VO4)3Cl, e a&nbsp;carnotita, K2(UO2)2(VO4)2·3H2O. Também é encontrado na&nbsp;bauxita, assim como em depósitos que contém&nbsp;carbono, como por exemplo no&nbsp;carvão, óleos crus de&nbsp;petróleo. É extraído do petróleo empregando&nbsp;porfirinas. É encontrado também em minérios de&nbsp;ferro,&nbsp;rochas vulcânicas&nbsp;e&nbsp;argilominerais.

A maior parte das reservas mundiais, cerca de 10 milhões de toneladas, encontram-se na&nbsp;Rússia,&nbsp;China&nbsp;e&nbsp;África do Sul. No&nbsp;Brasil, foi descoberta uma jazida com 23 milhões de toneladas do minério, localizada em&nbsp;Maracás&nbsp;(BA),1&nbsp;onde iniciaram a comercialização do Pentoxo de Vanádio - V2O5 -&nbsp;em setembro/2014.

Os minérios que contém vanadatos são dissolvidos por uma fusão alcalina. Em meio ácido, após outros processos, é obtido o V2O5&nbsp;que,&nbsp;reduzido&nbsp;parcialmente com&nbsp;carbono&nbsp;e, em seguida com&nbsp;cálcio&nbsp;em atmosfera de&nbsp;argônio, o que permite obter vanádio metálico.

Quando se parte de um mineral que não contenha vanadatos, porém contém&nbsp;sulfeto&nbsp;deste elemento, este é&nbsp;oxidado&nbsp;a vanadato e, posteriormente, realizam-se os mesmos procedimentos descritos para a obtenção do vanádio.

O método mais comum de obtenção do vanádio é pela&nbsp;redução&nbsp;do pentóxido de vanádio, V2O5, e&nbsp;cloreto&nbsp;de&nbsp;cálcio&nbsp;a uma temperatura de 950&nbsp;°C em bomba de&nbsp;aço, sob pressão.

V2O5&nbsp;+ 5 Ca + 5 CaCl2&nbsp;---&gt; 2 V + 5 (CaO + CaCl2)


Para a obtenção do vanádio pode-se também utilizar a&nbsp;aluminotermia, que consiste em aquecer o óxido misturado com&nbsp;alumínio&nbsp;em pó:

3 V2O5&nbsp;+ 10 AL ---&gt; 6 V + 5 Al2O3


Para a obtenção de um vanádio mais puro pode-se empregar também o método&nbsp;Van Arkel-de Boer, que é a formação de um composto mais volátil para posterior decomposição.

Isótopos

Na natureza se encontra um único&nbsp;isótopo&nbsp;estável, o vanádio-51. São conhecidos quinze&nbsp;radioisótopos, sendo os mais estáveis o vanádio-50, com uma&nbsp;meia-vida&nbsp;de 1,4 x 1017&nbsp;anos, o vanádio-49, de 330 dias, e o vanádio-48, de 15,9735 dias. Os demais apresentam vidas médias de menos de uma hora, a maioria com menos de dez segundos. Este elemento apresenta um&nbsp;meta estado.

As&nbsp;massas atômicas&nbsp;dos isótopos de vanádio variam desde 43,981&nbsp;u, do vanádio-43, até 59,959&nbsp;u&nbsp;do vanádio-59. O principal&nbsp;modo de decaimento&nbsp;dos isótopos de massas abaixo do isótopo mais estável, vanádio-51, é a&nbsp;captura eletrônica, sendo os principais&nbsp;produtos do decaimento&nbsp;os isótopos do elemento 22 (titânio). Naqueles com massa superior ao vanádio-51, o decaimento é a&nbsp;desintegração beta, originando como principais&nbsp;produtos&nbsp;resultantes do decaimento os isótopos do elemento 24, o&nbsp;crômio.

Precauções

O pó metálico é&nbsp;pirofórico&nbsp;e a exposição prolongada ou a absorção em grandes quantidades de seus compostos pode causar mal estar, enjoo, coriza, dor de cabeça e dores no corpo, além de deixar a língua da pessoa contaminada com a coloração azul. O vanádio absorvido é excretado através da urina em um período de até 72 horas. Não há evidências ou estudos científicos que liguem o vanádio a casos de câncer de pulmão ou qualquer outro tipo de câncer.

A Administração de Segurança e Saúde Ocupacional americana (OSHA) tem estabelecido um limite de exposição para o pó de pentóxido de vanádio de 0,05 mg/m³ e de 0,1 mg/m³ para o gás de pentóxido de vanádio no&nbsp;ar&nbsp;do local de trabalho para uma jornada de 8 horas, 40 horas semanais. O Instituto Nacional de Saúde e Segurança Ocupacional americano (NIOSH) recomenda que um nível de 35 mg/m³ de vanádio deve ser considerado perigoso para a saúde, pois pode causar problemas permanentes de saúde ou morte.

&nbsp;&nbsp;Tabela periódica&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;
HHe
LiBeBCNOFNe
NaMgAlSiPSClAr
KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
CsBaLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
FrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnUutFlUupLvUusUuo


Metais alcalinosMetais alcalino-terrososLantanídeosActinídeosMetais de transiçãoMetais representativosSemimetaisNão metaisHalogêniosGases nobres