Ванадиум — хемиски елемент со симбол V и атомски број 23. Тој е тежок, сребрено-сив, еластичен,ковлив преоден метал. Елементарниот метал ретко се наоѓа во природата, но откако вештачки се изолира, формирањето на слој од оксид (пасивација) делумно го стабилизира слободниот метал од понатамошната оксидација.
Андрес Мануел дел Рио открил соединенија на ванадиум во 1801 година во Мексико, анализирајќи го новото минерално олово што го нарекол "кафеаво олово", и се претпоставува дека неговите квалитети се должат на присуството на нов елемент, кој го нарекол еритрониум (доаѓа од грчки "црвена"), бидејќи, по загревањето, повеќето од солите станале црвени. Четири години подоцна, сепак, тој (погрешно) бил убедуван од други научници дека еритрониумот бил идентичен со хром. Хлориди на ванадиум биле создадени во 1830 година од страна на Нилс Габриел Сефстром, кој на тој начин докажал дека е вклучен нов елемент, кој го нарекол "ванадиум" по скандинавската божица на убавината и плодноста, Ванадис (Фреја). И двете имиња се припишуваат на широк спектар на бои пронајдени во соединенијата на ванадиум. Во 1867 година Хенри Енфилд Роско добил чист елемент.
Ванадиум природно се јавува во околу 65 минерали и фосилни горива..Се произведува во Кина и Русија во топилница за челик; други земји го произведуваат или директно од магнетит, прашина од течна нафта или како производ од минирање на ураниум. Тој главно се користи за производство на специјални челични легури, како што се челични алатки. Најважното индустриско соединение на ванадиум, ванадиум пентоксид, се користи како катализатор за производство на сулфурна киселина. Ванадиумовата-редокс батерија за складирање на енергија може да биде важна во иднина.
Големи количини јони на ванадиум се најдени во неколку микроорганизми,веројатно како токсин . Оксидот и некои други соли на ванадиум имаат умерена токсичност. Особено во океанот, ванадиумот се користи од страна на некои форми на живот како активен центар на ензими , како што е ванадиум бромопероксидазата на некои океански алги.
Историја Ванадиумот е откриен од Андрес Мануел дел Рио, шпанско-мексикански минералог, во 1801 година. Дел Рио го извлекол елементот од примерок од мексиканската руда кафено олово, подоцна именувана vanadinate. Тој открил дека солите на ванадиум покажуваат широк спектар на бои, и како резултат на тоа го именувал елементот панхромиум (грчки: παγχρώμιο, сите бои). Подоцна, Дел Рио го преименувал елементот како еритрониум (грчки: ερυθρός "црвено"), бидејќи повеќето од солите станале црвени при загревање. Во 1805 година, францускиот хемичар Иполит Виктор Колт-Дескотил, поддржан од пријателот на Дел Рио, Барон Александер фон Хумболт, изјавил дека новиот елемент на Дел Рио бил само нечист примерок на хром. Дел Рио ја прифатил изјавата на Колет-Дескотил и го повлекол своето барање.
Во 1831 година, шведскиот хемичар Нилс Габриел Сефстром повторно го открил елементот во новиот оксид што го открил додека работел со железни руди. Подоцна истата година, Фридрих Велер ја потврдил претходната работа на Дел Рио. Сефстром избрал име кое започнува со V, кое досега не било доделено на ниту еден елемент. Тој го нарекол елементот ванадиум по староноршкиот збор Ванади (другото име за норшката божицата Ванр Фреја, чии особености вклучуваат убавина и плодност), поради многуте убаво обоени хемиски соединенија што ги произведува. Во 1831 година, геологот Џорџ Вилијам Фетерстон предложил дека ванадиум треба да биде преименуван во риониум по дел Рио, но овој предлог не бил проследен. лево|мини| Модел Т содржи ванадиум челик во својата рамка. Се покажало дека издвојувањето на ванадиумот е тешко. Во 1831 година, Берцелиус го пријавил производството на металот, но Хенри Енфилд Роско покажал дека Берцелиус всушност го произведувал нитридот, ванадиум нитрид (VN). На крајот Роско го произведувал металот во 1867 со редукција на ванадиум (II) хлорид, VCl 2 , со водород. Во 1927 година, бил произведен чист ванадиум со намалување на ванадиум пентоксид со калциум.
Првата голема индустриска употреба на ванадиум била во рамката на челичната легура на Ford Model T , инспириран од француските тркачки автомобили. Ванадиумскиот челик овозможува намалена тежина, истовремено зголемувајќи ја цврстината на истегнување . За првата деценија на 20-от век, повеќето руда на ванадиум е ископана од страна на [./https://en.wikipedia.org/wiki/American_Vanadium_Company American Vanadium Company] од Minas Ragra во Перу. Подоцна побарувачката за ураниум се зголемила, што довело до зголемување на ископувањето на тој метал. Една голема ураниумска руда била карнотит , кој исто така содржи ванадиум; така ванадиумот станал достапен како производ од производството на ураниум. На крајот, ископувањето на ураниум почнало да обезбедува голем дел од побарувачката за ванадиум.
Германскиот хемичар Мартин Хенце открил ванадиум во белковините на хемованадин, пронајдени во крвните клетки од Асцидијацеа во 1911 година.
Особености десно|мини| Ванадиумски кубоиди со висока чистота (99.95%), премачкани и макро-гравирани Ванадиум е средно тврд, еластичен челично-син метал. Тој е електрично проводен и топлински изолиран . Некои извори го опишуваат ванадиум како "мек", можеби поради тоа што еластичен , ковлив и не е кршлив. Ванадиумот е потежок од повеќето метали и челици. Тој е отпорен на корозија и е стабилен против алкали и сулфурни и хлороводородни киселини. Оксидира во воздух на околу 933 K (660 °C, 1220 °F), иако слојот на пасивација на оксиди се формира дури и на собна температура.
Изотопи Природниот ванадиум се состои од еден стабилен изотоп, 51 V и еден радиоактивен изотоп, 50 V..Вториот има 1,5 × 10 17 години и природно изобилство од 0,25%. 51 V има јадрен спин од која е корисна за NMR спектроскопија. Дваесет и четири вештачки радиоизотопи се одликуваат, со масен број од 40 до 65. Најстабилните од овие изотопи се 49 V со живот од 330 дена и 48 V со живот од 16,0 дена. Останатите радиоактивни изотопи имаат живот пократок од еден час, најмногу под 10 секунди. Најмалку четири изотопи имаат метастабилни возбудени состојби . Електронското зафаќање е главниот режим на распаѓање за изотопи полесни од 51 V. За потешките, најчестиот режим е бета распаѓање. Реакциите на зафаќање на електроните доведуваат до формирање на изотопи од елемент 22 (титаниум), додека бета распаѓањето води до изотопи од елемент 24 (хром).
Хемија 280п|мини|Оксидациони состојби на ванадиум. лево|мини| Од лево: [V(H2O) 6]2+ (виолетова),[V(H2O)6]3+ (зелена), [VO(H2O)5] 2+ (сина) и [VO (H2O)5]3+ (жолта). Хемијата на ванадиум е значајна за пристапноста на четирите соседни оксидациски состојби 2-5. Во воден раствор , ванадиум формира метални аква комплекси од кои боите се нежни [V(H2O) 6 ]2+,зелена [V(H2O)6 ]3+ , сини [VO(H2O)5 ]2+,жолта VO3- .Ванадиум (II) соединенијата се редукциони агенси, а соединенијата на ванадиум (V) се оксидирачки агенси. Компонентите на ванадиум (IV) често постојат како ванадилни деривати, кои го содржат VO 2+центарот.
Амониум ванадате (V) (NH 4 VO 3) може последователно да се намали со елементарен цинк за да се добијат различните бои на ванадиум во овие четири состојби на оксидација. Пониски оксидациски состојби се случуваат во соединенија како V (CO) 6 , и супституираните деривати.
Најкомерцијално важно соединение е ванадиум пентоксид. Се користи како катализатор за производство на сулфурна киселина. Ова соединение го оксидира сулфурдиоксидот () на триоксид (). Во оваа редокс реакција, сулфурот се оксидира од +4 до +6, а ванадиумот се намалува од +5 до +4:
V2O5 + SO2 → 2VO2 + SO3
Катализаторот се регенерира со оксидација:
4VO2 + O2 → 2V2O5
Слични оксидации се користат во производството на малеински анхидрид, фтален анхидрид и неколку други зафатнински органски соединенија.Günter Bauer, Volker Güther, Hans Hess, Andreas Otto, Oskar Roidl, Heinz Roller, Siegfried Sattelberger "Vanadium and Vanadium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim.
Ванадиум-редокс батеријата ги користи сите четири оксидациски состојби; една електрода го користи парот +5 /+4, а другиот го користи парот +3 /+2.Замената на овие оксидациски состојби е илустрирана со редукција на силно киселиот раствор на соединение на ванадиум (V) со прашина од цинк или амалгам. Почетната жолта боја карактеристична за перванадиловиот јон [VO2(H2O)4 ]+ се заменува со сина боја на [VO(H2O)5 ]2+, проследено со зелена боја на [V(H2O)6]3+, а потоа и виолетова боја на [V(H2O)6]2+.
Оксианјони мини|Структурата на декавандате Во воден раствор, ванадиумот (V) претставува обемно семејство на оксианјони. Меѓусебните односи во ова семејство се опишани во дијаграмот на доминација , кој покажува најмалку 11 видови, во зависност од pH вредноста и концентрацијата. Тетраэдралниот ортовандататен јон, , е главен вид присутен при pH 12-14. Сличен по големина и полн со фосфор (V), ванадиумот (V), исто така, ја парализира својата хемија и кристалографија. Ортованадат V се користи во белковинска кристалографија да се изучи биохемијата на фосфатот.
При пониски вредности на pH, мономерот [HVO4 ]2- и димерот [V2O7 ] - се образуваат, при што мономер е доминантен во концентрацијата на ванадиум помал од c. 10 −2 М (pV> 2, каде што pV е еднаква на минусната вредност на логаритам од вкупната концентрација на ванадиум / M). Образувањето на јон на диванадата е аналогно на образувањето на дихроматскиот јон. Како што pH вредноста се намалува, се јавува понатамошна протонација и кондензација на поливанадата: при pH 4-6 [H2VO4] - доминантно е на pV поголема од околу. 4, додека во повисоки концентрации се формираат тримери и тетрамери. Помеѓу pH 2-4 преовладува декавандата, неговото формирање од ортовандадат е претставено со оваа реакција на кондензација:
10[VO4 ]3- + 24H+ → [V10O28 ]6- + 12H2O
Во декавандата, секој V (V) центар е опкружен со шест оксидни лиганди . Ванадичната киселина, H3 VO4 постои само во многу ниски концентрации, бидејќи протонацијата на тетраедарскиот вид [H2VO4 ]- резултира со преференцијално формирање на октаедричен [VO2(H2O)4 ]+ вид. Во силно кисели раствори, pH <2. [VO2(H2O)4 ]+ е доминантен вид, додека оксидот V 2 O 5 преципитира од раствор во високи концентрации. Оксидот е формално киселински анхидрид на ванадична киселина. Структурите на многу ванадирани соединенија се утврдени со рендгенска кристалографија. лево|мини| Дијаграм на Pourbaix за ванадиум во вода Дијаграмот Pourbaix за ванадиум во вода, кој ги покажува потенцијалите на редоксот помеѓу различни видови ванадиум во различни оксидациски состојби, исто така е комплекс.
Ванадиум (V) формира различни комплекси на перокси, особено во активното место на ензимите на бромопероксидазата кои содржат ванадиум.Видот VO(O)2(H2O)4+ е стабилен во кисели раствори. Во алкални раствори, видовите со 2, 3 и 4 пероксидни групи се познати; последните форми виолетови соли со формулата M3V(O2)4 nH2O (M= Li, Na, итн.), во кои ванадиумот има 8-координатна додекаедна структура., p994.
Деривати на халид Дванаесет бинарни халиди ,соединенија со формулата VXn (n = 2..5), се познати. V4, VCl5, VBr5 и VI5 не постојат или се екстремно нестабилни. Во комбинација со други реагенси, VCl 4 се користи како катализатор за полимеризација на диените. Како и сите бинарни халиди, оние на ванадиумот се Луис кисели , особено оние на V(IV) и V(V). Многу од халидите формираат октаедрични комплекси со формулата VXnL6-n (X = халид, L = друг лиганд).
Многу ванадиум оксихариди (формула VOmXn) се познати. Окситрихлоридот и окситрифлуоридот (VOCl 3 и VOF 3) се најшироко проучени.
Координативни соединенија десно|мини| Модел на VO5(C5H7)2