Chemisch element · referentiefiche

23V

Vanadium

Vanadium (V) is element 23 van het periodiek systeem, een overgangsmetaal in groep 5, periode 4 en het d-blok. De elektronenconfiguratie [Ar] 3d3 4s2 helpt verklaren hoe het element bindt en reageert; de referentietoestand bij kamertemperatuur is vast.

Atoomnummer23

Standaard atoomgewicht50.9415(1)

Groep5

Periode4

Blokd

Elektronenconfiguratie[Ar] 3d3 4s2

Elektronenstructuur

Wat bepaalt de chemie?

Bij overgangsmetalen liggen de energieën van d- en s-elektronen dicht bij elkaar. Daardoor zijn meerdere oxidatietoestanden, complexe ionen, magnetische eigenschappen en katalytisch gedrag mogelijk.

Voor vanadium moet de configuratie [Ar] 3d3 4s2 samen met de oxidatietoestand worden gelezen. Het verwijderen of delen van elektronen verandert de bezetting van de d-orbitalen en kan kleur, magnetisme, binding en reactiviteit beïnvloeden.

Chemische vormen

Verbindingen, ionen en materialen

Belangrijke vormen zijn het metaal en zijn legeringen, oxiden, halogeniden en coördinatieverbindingen. Verschillende oxidatietoestanden zijn mogelijk doordat s- en d-elektronen vergelijkbare energieën hebben; liganden kunnen kleur, magnetisme en reactiviteit sterk veranderen.

Fysisch gedrag

Toestand en faseovergangen

Bij kamertemperatuur is de referentietoestand vast. De vermelde dichtheid is 6 g/cm³. Het smeltpunt is 2 201 K (1 928 °C). Het kookpunt is 3 680 K (3 407 °C). Druk, zuiverheid en kristalstructuur kunnen gemeten waarden verschuiven; bij elementen met meerdere allotropen kan ook de structuur zelf een duidelijk verschil maken.

Voorkomen en toepassingen

Waar vanadium voorkomt en wordt gebruikt

In de praktijk komt vanadium vooral naar voren in toepassingen en contexten zoals metallurgie en staal, katalysatoren en batterijen.

In de praktijk

Concrete toepassingen

Metallurgie en staal

Vanadium wordt in ijzer- en staalsoorten gebruikt om eigenschappen zoals sterkte, hardheid, corrosiebestendigheid of gedrag bij hoge temperatuur te beïnvloeden.

Katalysatoren

Verbindingen of oppervlakken met vanadium kunnen als katalysator dienen en chemische reacties versnellen zonder in dezelfde verhouding te worden verbruikt.

Batterijen

Vanadium wordt in bepaalde batterijchemieën gebruikt, bijvoorbeeld als onderdeel van elektrodematerialen of andere functionele verbindingen; de precieze rol hangt af van het celtype.

Positie in het periodiek systeem

Wat de naburige elementen laten zien

Vanadium staat in periode 4, groep 5 en het d-blok. De getoonde omgeving bevat onder meer Titanium, Chroom, Zirkonium, Niobium. Vergelijking met deze elementen helpt trends in atoomgrootte, ionisatie-energie, elektronegativiteit en binding langs het periodiek systeem te volgen.

Referentiegegevens

Fysische en atomaire eigenschappen

Classificatieovergangsmetaal

Toestand bij kamertemperatuurvast

Elektronenschillen2 · 8 · 11 · 2

Dichtheid6 g/cm³

Smeltpunt2 201 K (1 928 °C)

Kookpunt3 680 K (3 407 °C)

Pauling-elektronegativiteit1.63

Eerste ionisatie-energie650.9 kJ/mol

Elektronenaffiniteit50.91 kJ/mol

De waarden beschrijven het element of het neutrale atoom waar van toepassing. Fysische gegevens kunnen afhangen van allotroop, druk, zuiverheid en meetomstandigheden.

Geschiedenis

Ontdekking en identificatie

De ontdekking van vanadium wordt in deze historische registratie in verband gebracht met Andrés Manuel del Río. Herkenning als element, isolatie van een zuiver monster en de latere definitie via het atoomnummer vonden niet noodzakelijk op hetzelfde moment plaats.

Isotopen

Hoe isotopensamenstelling de getallen verandert

Het standaard atoomgewicht is 50.9415(1). Deze waarde beschrijft de natuurlijke isotopensamenstelling van terrestrisch materiaal en is niet de massa van één specifiek atoom.

Vanadium heeft ten minste één stabiele isotoop. Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen en horen dus bij hetzelfde element, maar verschillen in neutronental en atoommassa.

Veiligheid

Omgang en blootstelling

De risico’s van vanadium hangen af van chemische vorm, dosis en blootstellingsroute. Het element, zijn ionen en zijn verbindingen kunnen zeer verschillende biologische en milieueffecten hebben; controleer daarom de veiligheidsgegevens van de werkelijk gebruikte stof.