Metallurgia e acciaio
Il vanadio ha un ruolo nella metallurgia e nella produzione dell’acciaio come metallo di base, elemento di lega o parte dei processi di estrazione e raffinazione.
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Elemento chimico · scheda di riferimento
23V
Vanadio
Il vanadio è l’elemento 23 (V), nel periodo 4, gruppo 5 e blocco d. A temperatura ambiente il suo stato di riferimento è solido. La configurazione elettronica è [Ar] 3d3 4s2.
Numero atomico23
Peso atomico standard50.9415(1)
Gruppo5
Periodo4
Bloccod
Configurazione elettronica[Ar] 3d3 4s2
Struttura elettronica
Che cosa controlla la sua chimica
Gli orbitali d partecipano alla chimica del vanadio. Gli elettroni di energie vicine possono essere coinvolti nei legami, favorendo stati di ossidazione variabili e complessi di coordinazione.
La configurazione [Ar] 3d3 4s2 cambia quando l’atomo viene ionizzato. Questo può modificare colore, magnetismo, geometria di coordinazione e reattività dei composti.
Forme chimiche
Composti, ioni e materiali
Il vanadio forma leghe, ossidi, alogenuri e complessi di coordinazione. La varietà degli stati di ossidazione dipende dalla posizione nel blocco d e dall’ambiente chimico.
Comportamento fisico
Stato e cambiamenti di fase
A temperatura ambiente lo stato di riferimento del vanadio è solido. Tra i dati riportati: densità 6 g/cm³, punto di fusione 2 201 K (1 928 °C), punto di ebollizione 3 680 K (3 407 °C). I valori misurati possono dipendere da purezza, pressione, struttura cristallina o forma allotropica.
Presenza e applicazioni
Dove si trova e come viene usato il vanadio
Il vanadio si trova in minerali, composti naturali o materiali tecnici a seconda della sua reattività. Le applicazioni riportate in questa scheda comprendono Metallurgia e acciaio, Catalizzatori e Batterie; in ciascun caso conta la forma chimica o la struttura del materiale.
Nella pratica
Esempi di usi concreti
Catalizzatori
Il vanadio o suoi composti possono agire da catalizzatori, modificando la velocità di una reazione senza essere consumati in modo stechiometrico.
Batterie
Il vanadio entra in alcuni sistemi di batterie come materiale di elettrodo, componente dell’elettrolita o elemento della chimica redox.
Posizione periodica
Che cosa mostrano gli elementi vicini
Il vanadio si trova nel periodo 4, gruppo 5 e blocco d. Nel riquadro compaiono nello stesso periodo il titanio a sinistra e il cromo a destra; nello stesso gruppo il niobio sotto. Il confronto aiuta a seguire variazioni di raggio atomico, energia di ionizzazione e comportamento chimico lungo periodi e gruppi.
Dati di riferimento
Proprietà fisiche e atomiche
Classificazionemetallo di transizione
Stato a temperatura ambienteSolido
Gusci elettronici2 · 8 · 11 · 2
Densità6 g/cm³
Punto di fusione2 201 K (1 928 °C)
Punto di ebollizione3 680 K (3 407 °C)
Elettronegatività di Pauling1.63
Prima energia di ionizzazione650.9 kJ/mol
Affinità elettronica50.91 kJ/mol
I valori descrivono l’elemento o l’atomo neutro quando applicabile. Le proprietà fisiche possono dipendere dall’allotropo, dalla pressione e dalle condizioni di misura.
Storia
Scoperta e identificazione
La scoperta del vanadio è associata a Andrés Manuel del Río. Riconoscimento dell’elemento, isolamento di una sostanza pura e assegnazione del moderno numero atomico non coincisero necessariamente nello stesso momento storico.
Isotopi e peso atomico
Come la composizione isotopica modifica i numeri
Il peso atomico standard è 50.9415(1). È una media ponderata della composizione isotopica naturale e non la massa di un singolo atomo.
Gli isotopi del vanadio hanno lo stesso numero di protoni e quindi appartengono allo stesso elemento, ma differiscono per il numero di neutroni e per la massa. Gli isotopi radioattivi si distinguono inoltre per vita media e modalità di decadimento.
Sicurezza
Manipolazione ed esposizione
I rischi associati al vanadio dipendono dalla forma chimica, dalla dose e dalla via di esposizione. L’elemento, i suoi ioni e i suoi composti possono avere effetti biologici e ambientali molto diversi; occorre consultare i dati di sicurezza della sostanza effettivamente manipolata.