thumb|150px|Estrutura do ânion ortovanadato. Em química, um vanadato é um complexo de coordenação aniônico de vanádio. Frequentemente, vanadato se refere a oxoânions de vanádio, a maioria dos quais existe em seu estado de oxidação mais alto de +5. Um íon vanadato simples é o ânion ortovanadato tetraédrico, (que também é chamado de vanadato (V)), que está presente, por exemplo, no ortovanadato de sódio e em soluções de em base forte (pH > 13 ). Convencionalmente, esse íon é representado com uma única ligação dupla; no entanto, esta é uma forma de ressonância, pois o íon é um tetraedro regular com quatro átomos de oxigênio equivalentes.
Além disso, existe uma gama de íons polioxovanadatos que incluem íons discretos e íons poliméricos "infinitos". Existem também vanadatos, como o vanadato de ródio, , que tem uma estrutura estatística de rutilo onde os íons ocupam aleatoriamente as posições na rede de rutilo,Wells A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition Oxford Science Publications que não contêm uma rede de cátions e ânions vanadatos de equilíbrio, mas são óxidos mistos.
Exemplos de íons oxovanadato miniaturadaimagem|350px|Estrutura do íon decavanadato, um complexo polioxometalato do vanádio. O elemento vanádio é conhecido por formar uma rica química de oxoânions em estado sólido e em solução, formando desde oxoânions simples até polioxometalatos com estruturas complexas. Alguns exemplos incluem:
, o íon simples ortovanadato tetraédrico, análogo ao fosfato;Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química dos Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . . , íon divanadato ou pirovanadato, análogo ao pirofosfato e dicromato. É composto por dois tetraedros compartilhando um vértice; , um anel de seis membros de tetraedros compartilhando 2 vértices;Hamilton EE; Fanwick PE; Wilker JJ (2002). "O elusivo vanadato (V 3 O 9 ) 3− : isolamento, estrutura cristalina e comportamento de solução não úmida" . J. Sou. Soc. 124 (1): 78–82. doi : 10.1021/ja010820r . PMID11772064 . , um anel de oito membros.G.-Y. Yang, D.-W. Gao, Y. Chen, J.-Q. Xu, Q.-X. Zeng, H.-R. Sun, Z.-W. Pei, Q. Su, Y. Xing, Y.-H. Ling e H.-Q. Jia (1998). "[Ni( C10H8N2 ) 3 ] 2 [ V4O12 ] · 11H2O " . Acta Crystallographica C. 54 ( 5): 616–618. Bibcode : 1998AcCrC..54..616Y . doi : 10.1107 / S0108270197018751 . , anel bicíclico de tetraedros compartilhando 2 ou 3 vértices.VW Day; Walter G. Klemperer ; OM Yaghi (1989). "Um novo tipo de estrutura na química de polioxoanions: síntese e estrutura do V 5O3-14 ânion". J. Am. Chem. Soc. 111 (12): 4518. doi : 10.1021/ja00194a068 . , anel de 12 membros.Guang-Chuan Ou.; Tong-Bu Lu (2009). "Complexos de metais macrocíclicos com pontes de polioxoânion de vanádio: de estruturas unidimensionais a tridimensionais". Dalton Transactions . 1 (1): 71–76. doi : 10.1039/B810802A . PMID 19081973 . S2CID 35209358 . , decavanadato, um polioxometalato com estrutura complexa formado por octaedros compartilhando arestas e vértices. , um polioxometalato formado por octaedros fundidos. , polioxometalato formado por octaedros fundidos. , polioxometalato formado por octaedros fundidos.
Há também espécies poliméricas de vanadatos:
()n, íon metavanadato, formado por uma cadeia “infinita” de tetraedros encadeados, compartilhando dois vértices. ()n, um polímero baseado no ânion Fechar [ 10 ] Jouanneau, S.; Guyomard, D. (2003). "Sobre um novo vanadato de cálcio: síntese, estrutura e comportamento de inserção de Li". Journal of Solid State Chemistry . 172 (1): 116–122. Bibcode : 2003JSSCh.172..116J . doi : 10.1016/S0022-4596(02)00164-0 .
Nestes íons, o vanádio exibe coordenação tetraédrica, piramidal quadrada e octaédrica. Neste aspecto, o vanádio mostra similaridades com o tungstato e o molibdato, enquanto o cromo, no entanto, tem uma gama mais limitada de íons.
Síntese miniaturadaimagem|Ortovanadato de sódio dodecahidratado. miniaturadaimagem|Metavanadato de amônio, NH4VO3 Sais de vanadato podem ser produzidos a partir da reação do pentóxido de vanádio com uma base.Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1984). Química dos Elementos . Oxford: Pergamon Press . pp. 1140, 1144. . . é um óxido anfótero (embora seja preponderantemente ácido), dissolvendo-se tanto em soluções de ácidos quanto de bases.https://chemistry.stackexchange.com/questions/181700/amphoteric-character-of-v2o5 Em meio básico forte, o laranja se dissolve dando uma solução de ortovanadato incolor:
Ortovanadato também pode ser obtidos a partir da reação de sais catiônicos de vanádio +5 com bases fortes:
Também podem ser formados pelo tratamento de um composto de vanádio em estado de oxidação mais baixo com um oxidante adequado em meio básico:
Vanadatos de estruturas mais complexas podem ser obtidos a partir da acidulação cuidadosa de soluções de ortovanadato. O homopoliânion decavanadato, , um ânion distinto por sua cor laranja intensa em solução,Johnson, G.; Murmann, R. K.; Deavin, R.; Griffith, W. P. (2007). «Sodium and Ammonium Decavanadates». Inorganic Syntheses. 19: 140–145. doi:10.1002/9780470132500.ch32 é um dos polivanadatos mais estáveis em soluções aquosas.Tracey, AS; Crans, DC (1998). Compostos de vanádio . Washington DC: Sociedade Química Americana. .
O íon decavanadato também pode ser produzido tratando-se com solução de amônia e deixando a solução em repouso por algumas horas. A solução a princípio incolor torna-se laranja devido à presença do sal decavanadato de amônio.
Reações miniaturadaimagem|Decavanadato de sódio. Quando tratados com ácidos fortes, os vanadatos são protonados e precipitam na forma de flocos de pentóxido de vanádio hidratado alaranjado por volta do pH 2. Em pH mais baixo, o precipitado redissolve com a formação de sais de pervanadila.
O tratamento cuidadoso de soluções de ortovanadato com ácido produz polivanadatos de estruturas mais complexas, como os metavanadatos poliméricos e os decavanadatos:
—> ()n +
Os vanadatos reagem com o peróxido de hidrogênio formando uma solução amarela contendo o peroxocomplexo aniônico tetraperoxovanadato(V). O tratamento dessa solução com ácidos leva a um produto de cor vermelha, o qual é um peroxocomplexo catiônico.
Alguns sais de vanadato são insolúveis em água, tais como os ortovanadatos de prata (), de bário (), de chumbo () e de bismuto (). Eles podem ser obtidos como precipitados a partir da reação de dupla troca entre sais solúveis desses elementos e um ortovanadato solúvel.
(aq) + (aq) –> (s) + 6NaCl(aq)
(aq) + (aq) –> (s) + (aq)
(aq) + (aq) –> (s) + (aq)
O ortovanadato de bismuto, , é amplamente utilizado como pigmento amarelo inorgânico para tintas (amarelo-de-prímula).https://www.zpigments.com/productcat/complex-inorganic-color-pigments/?gad_source=1&gclid=Cj0KCQiAvvO7BhC-ARIsAGFyToWKGxMchkDs_UTqO_44wv-RgJbtZlKDIliIV1VUL-X388p8Xng3agYaAqWcEALw_wcB
Hipovanadatos Hipovanadatos, algumas vezes chamados vanaditos, são ânions oxigenados de vanádio em seu estado de oxidação +4, diferente dos vanadatos que são oxoânions de vanádio no estado +5. São formados quando o dióxido de vanádio () ou algum sal de vanádio tetravalente são tratados com bases fortes.https://www.britannica.com/science/vanadium-oxide Hipovanadatos são ânions de cor marrom-amarelada e fortemente redutores, sendo facilmente oxidados pelo ar para vanadatos.
Quando compostos de vanádio (IV) são tratados com soluções moderadamente básicas, o ânion tetramérico é formado:
Em pH básico muito forte, por volta de 13 a 14, o ânion simples tetraédrico orto-hipovanadato é formado:
Pervanadatos Quando soluções básicas de vanadatos são tratadas com peróxido de hidrogênio, sais do complexo peróxido aniônico peroxovanadato(V) de cor amarela intensahttps://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:19007747 (também conhecido como pervanadato) são formados. Esse peroxocomplexo lentamente se decompõe em água para formar vanadato e gás oxigênio.
Complexos não-oxoânions com o nome “vanadato”
Na nomenclatura da química de coordenação, quando o termo "vanadato" faz parte do nome do composto, isso indica que o mesmo contém um ânion complexo com um átomo de vanádio central, não necessariamente ligado ao oxigênio ou no estado de oxidação +5. Por exemplo, o composto químico , sem oxigênio e no estado +3, é nomeado como hexafluorovanadato(III) de amônio. De forma semelhante, os complexos são chamados de hexacianovanadato(III) e oxobis(oxalato)vanadato(IV), respectivamente.
Soluções aquosas A dissolução do pentóxido de vanádio em solução aquosa fortemente básica produz o íon incolor ortovanadato, . Na acidificação, a cor desta solução escurece gradualmente através do laranja para o vermelho em torno do pH 7. O hidratado laranja-marrom precipita em torno do pH 2, redissolvendo-se em pH mais baixo para formar uma solução amarelo claro contendo o íon pervanadila, . O número e a identidade dos oxoânions que existem entre pH 13 e 2 dependem do pH, bem como da concentração. Por exemplo, a protonação do vanadato inicia uma série de condensações para produzir íons polioxovanadato:
pH 9–12: pH 4–9: pH 2–4:
Aplicações Alguns ortovanadatos têm sido utilizados por suas características ópticas e, em particular, luminescentes por um longo tempo, e estão presentes em aplicações importantes como fósforos, cintiladores de raios X e raios gama, materiais catodoluminescentes , termofósforos, materiais hospedeiros de laser e polarizadores ópticos.
O ortovanadato de ítrio, , é um material muito utilizado em dispositivos ópticos. É um cristal incolor usado para fazer prismas polarizadores eficientes de alta potência, semelhantes aos prismas de Glan-Taylor. Quando dopado com európio, é utilizado para produzir materiais fluorescentes emissores de luz vermelha, como os fosfóreos de monitores CRT. Dopado com neodímio, é usado como um meio laser ativo usado em lasers de estado sólido bombeados por diodo.
O ortovanadato de bismuto é um composto amarelo vivo que tem sido empregado na produção de pigmentos amarelos para tintas, em substituição ao altamente tóxico cromato de chumbo, anteriormente usado para esse fim. Esse composto também encontra uso como um fotocatalisador.https://www.chembk.com/en/chem/Bismuth%20orthovanadate
Ocorrência natural O íon ortovanadato é isoestrutural ao íon fosfato, e partilha com ele várias propriedades em comum.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925819811894 De forma que esse íon pode substituir o fosfato em alguns de seus minerais (substituição isomórfica). Um importante mineral fonte de vanádio é a vanadinita, um sal duplo de ortovanadato-cloreto de chumbo . Outro mineral importante de vanadato é a carnotita, , um importante minério de urânio e vanádio.
O vanádio é o segundo metal de transição mais abundante em solução nas águas do mar aberto, perdendo em abundância apenas para o molibdênio. Ele está presente principalmente na forma dos íons vanadila ()Rehder, Dieter (2008). Química bioinorgânica do vanádio . Química inorgânica (1ª ed.). Hamburgo, Alemanha: John Wiley & Sons, Ltd. pp. 5 e 9–10. doi : 10.1002/9780470994429 . . e dihidrogeno-ortovanadato ().https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0020169316309409
Propriedades farmacológicas O vanadato é um inibidor potente de certas ATPases da membrana plasmática, como a -ATPase e a -ATPase (PMCA). Atuando como um análogo de estado de transição do fosfato, o vanadato sofre ataque nucleofílico pela água durante a transferência de fosforila, essencialmente "aprisionando" as ATPases do tipo P em seu estado E2 fosforilado. Ele também inibe a atividade da actomiosina MgATPase do músculo esquelético e a geração de força ativada pelo cálcio pela actomiosina no aparelho contrátil do músculo esquelético intacto. No entanto, ele não inibe outras ATPases, como a SERCA ( -ATPase do retículo sarco/endoplasmático) ou a ATPase mitocondrial.
Categoria:ânions Categoria:Compostos de vanádio Categoria:Compostos de oxigênio