Objav: Andrés Manuel del Río (1801)
Izolácia: Henry Enfield Roscoe (1869)
Pomenoval: Nils Gabriel Sefström
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
50.9415 u
Atómový polomer
135 pm
Hustota
6110 kg/m³
Elektronegativita
1.63
Ionizačná energia
650.9 kJ/mol
Elektrónová afinita
50.911 kJ/mol
História objavenia
Vanád objavil v roku 1801 v Mexiku španielsky mineralóg ANDRÉS MANUEL DEL RÍO, ktorý predtým študoval aj na banskej akadémii v Banskej Štiavnici. Nový prvok našiel v hnedej olovenej rude zo Zimapánu, ktorá sa dnes nazýva vanadinit. Nazval ho najprv panchromium podľa pestrých farieb jeho solí a potom erythronium, lebo soli pri zahriatí sčervenali. Objav však odvolal, keď francúzsky chemik HIPPOLYTE-VICTOR COLLET-DESCOTILS vyhlásil, že ide o nečistý chróm.
V roku 1830 objavil prvok znova švédsky chemik NILS GABRIEL SEFSTRÖM vo Falune v železe vyrobenom z rudy z Tabergu. Pomenoval ho vanád podľa Vanadís, jedného z mien severskej bohyne Freyje. FRIEDRICH WÖHLER v roku 1831 dokázal, že del Ríovo erythronium a vanád sú ten istý prvok. Kovový vanád pripravil v roku 1869 anglický chemik HENRY ENFIELD ROSCOE redukciou chloridu vanadnatého VCl₂ vodíkom. Zároveň dokázal, že látka, ktorú Berzelius považoval za kov, bola v skutočnosti nitrid vanádu VN.
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Výskyt a výroba vanádu link
Vanád je kujný oceľovosivý kov. V zemskej kôre ho je viac ako medi, je však rozptýlený. Väčšina vanádu sa získava z titanomagnetitových rúd železa a z trosky, ktorá zostáva po ich spracovaní. Najviac vanádu vyrába Čína. Ruda alebo troska sa praží so sodnými soľami, pričom vzniká rozpustný vanadičnan sodný. Ten sa vylúhuje vodou a spracuje na oxid vanadičný. Čistý vanád sa vyrába redukciou oxidu vanadičného vápnikom:
\( \ce{V2O5 + 5 Ca ->[t] 2 V + 5 CaO} \)
Pre oceliarne sa vyrába ferovanád, zliatina železa a vanádu. Vzniká redukciou oxidu vanadičného hliníkom alebo kremíkom za prítomnosti železa.
Využitie vanádu link
Najviac vanádu sa spotrebuje v oceliach. Prídavok menej ako 0,2 % vanádu zjemňuje kryštálovú štruktúru ocele, takže je pevnejšia a húževnatejšia. Takéto ocele sa používajú na potrubia, mosty, autá a výstuž betónu. Takmer všetky nástrojové ocele obsahujú vanád, napríklad ocele na vrtáky a frézy.
Oxid vanadičný je katalyzátor pri výrobe kyseliny sírovej kontaktným postupom, pri ktorom sa oxid siričitý oxiduje na oxid sírový:
\( \ce{2 SO2 + O2 <=>[V2O5] 2 SO3} \)
Vanád sa používa aj vo vanádových prietokových batériách. Ich elektrolyt obsahuje ióny vanádu s rôznymi oxidačnými číslami a slúžia na ukladanie elektriny z obnoviteľných zdrojov.
Čepele damascénskych mečov vykovaných z indickej ocele wootz mali charakteristický vlnitý vzor. Tvorili ho pásy drobných čiastočiek karbidu železa. Kovovedci v roku 1998 zistili, že tieto pásy vznikali, lebo oceľ obsahovala stopy vanádu. Kováči ho zámerne nepridávali, pochádzal z indickej rudy.
Zlúčeniny vanádu link
Vanád tvorí zlúčeniny s oxidačnými číslami V, IV, III a II. Ióny vanádu sú vo vodných roztokoch farebné a farba závisí od oxidačného čísla:
- V – žltý dioxidovanadičný katión VO₂⁺
- IV – modrý vanadylový katión VO²⁺
- III – zelený katión V³⁺
- II – fialový katión V²⁺
Farby sa dajú ukázať pokusom. Do okysleného žltého roztoku vanadičnanu amónneho NH₄VO₃ sa pridá zinok, ktorý vanád postupne redukuje. Roztok zmení farbu na modrú, potom na zelenú a nakoniec na fialovú. Zlúčeniny s oxidačnými číslami III a II sú silné redukovadlá a na vzduchu sa oxidujú. Vanadičnany sa podobajú fosforečnanom a v organizme môžu brzdiť enzýmy, ktoré s fosforečnanmi pracujú.
Oxid vanadičný link
Oxid vanadičný V₂O₅ je najvýznamnejšia zlúčenina vanádu. Je to oranžová látka s amfotérnym charakterom. Pripravuje sa tepelným rozkladom vanadičnanu amónneho:
\( \ce{2 NH4VO3 ->[t] V2O5 + 2 NH3 + H2O} \)
Používa sa najmä ako katalyzátor oxidačných reakcií. Európska únia ho od roku 2023 zaraďuje medzi látky, ktoré môžu spôsobiť rakovinu.
