Chemisches Element · Referenzseite

23V

Vanadium

Vanadium ist Element 23 (V) in Periode 4, Gruppe 5 und im d-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Ar] 3d3 4s2.

Ordnungszahl23

Standard-Atomgewicht50.9415(1)

Gruppe5

Periode4

Blockd

Elektronenkonfiguration[Ar] 3d3 4s2

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Bei Vanadium spielt die d-Unterschale eine wichtige Rolle für die Chemie. Elektronen ähnlicher Energie können an Bindungen beteiligt sein; dadurch sind mehrere Oxidationsstufen und Koordinationsverbindungen möglich.

Die Konfiguration [Ar] 3d3 4s2 verändert sich bei der Ionenbildung. Damit können sich Farbe, Magnetismus, Bindungsverhalten und Reaktivität deutlich ändern.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Vanadium bildet Metalllegierungen sowie Verbindungen in mehreren Oxidationsstufen. Häufig sind Oxide, Halogenide, Sulfide und Koordinationskomplexe; welche Formen stabil sind, hängt stark von Reaktionsbedingungen und Liganden ab.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Vanadium bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 6 g/cm³; Schmelzpunkt: 2 201 K (1 928 °C); Siedepunkt: 3 680 K (3 407 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Vanadium vorkommt und wofür es verwendet wird

Vanadium kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Metallurgie und Stahl, Katalysatoren und Batterien eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Metallurgie und Stahl

Vanadium spielt in Metallurgie und Stahlherstellung als Grundmetall, Legierungsbestandteil oder Teil von Gewinnungs- und Raffinationsprozessen eine Rolle.

Katalysatoren

Vanadium oder seine Verbindungen dienen als Katalysatoren, wenn sie Reaktionswege erleichtern und chemische Umsetzungen beschleunigen können.

Batterien

Vanadium wird in bestimmten Batteriesystemen als Elektrodenmaterial, Bestandteil des Elektrolyten oder aktive Komponente verwendet. Die genaue Funktion hängt von der Zellchemie ab.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Vanadium steht in Periode 4, Gruppe 5 und im d-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Titan; rechts davon Chrom, Zirconium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationÜbergangsmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 11 · 2

Dichte6 g/cm³

Schmelzpunkt2 201 K (1 928 °C)

Siedepunkt3 680 K (3 407 °C)

Pauling-Elektronegativität1.63

Erste Ionisierungsenergie650.9 kJ/mol

Elektronenaffinität50.91 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Vanadium wird mit Andrés Manuel del Río verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 50.9415(1). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Vanadium besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Vanadium hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.