Titan  Niob Chrom  
 Vanadium                                       23V
 engl. vanadium (von "Vanadis", Beiname der nordischen Göttin Freya)
 

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Relat. Atommasse   
Ordnungszahl    
Schmelzpunkt    
Siedepunkt    
Oxidationszahlen     
Dichte    
Härte (Mohs)     
Elektronegativität     
Elektronenkonfig.    
Natürl. Häufigkeit   
     
 
50,9415     
23     
1910 °C     
3407 °C     
5, 4, 3, 2, 1, 0, -1    
6,0 g/cm³    
5,0     
1,63 (Pauling)     
[Ar]3d³4s²    
V-50    0,25%    
V-51  99,75%    
 
 

     

Film

25 sek
Ein Stück Vanadium liegt in konzentrierter Salzsäure, dann wird die Säure erhitzt.
    
GHS-Piktogramme 
Nicht kennzeichnungspflichtig
Gefahren (H-Sätze)  
--
CAS-Nummer 
7440-62-2 
 
 
Physikalisch-chemische Eigenschaften
Reines Vanadium ist ein grau glänzendes Schwermetall, das sich bereits im kalten Zustand gut schmieden und walzen lässt. Geringste Verunreinigungen erhöhen jedoch die Härte und vermindern die Dehnbarkeit. Obwohl Vanadium ein relativ unedles Metall ist, wird es an der Luft nicht angegriffen, da es sich sofort mit einer dünnen Oxidschicht überzieht und dabei den Glanz beibehält. Oberhalb 300°C beginnt eine deutliche Oxidation, ab 600°C reagiert Vanadiumpulver zu Vanadium(V)-oxid:  
  
4 V  +  5 O2 reagiert zu  2 V2O5     ΔHR =  -1552 kJ/mol 
  
 
 Kristallines Vanadium reagiert mit 60%iger Salpetersäure

Vanadium reagiert mit Salpetersäure
   
Ein Stück kristallines Vanadium reagiert zunächst langsam unter Bildung einer grünen Lösung. Nach einer Weile setzt eine heftige Reaktion unter Entwicklung eines rotbraunen Gases ein. Nach dem Verdünnen mit Wasser erhält man eine blaue Lösung.
 
 
Mit Chlor reagiert Vanadium zu Vanadiumchlorid, mit Stickstoff entsteht Vanadiumnitrid, bei Weißglut bildet sich mit Kohlenstoff Vanadiumcarbid. Vanadium ist gegen nichtoxidierende Säuren wie Salzsäure bei Raumtemperatur beständig. Heiße Salzsäure greift das Metall jedoch unter Wasserstoffentwicklung an. Oxidierende Säuren wie konzentrierte Salpetersäure oder Schwefelsäure lösen das Metall auf, wobei sich die entsprechenden Vanadiumsalze bilden. Mit konzentrierter Salpetersäure entsteht rotbraunes Stickstoffdioxid und Vanadiumnitrat, das bei Wasserzugabe eine blaue Lösung bildet.
   
Physiologie - Toxikologie 
Vanadium gehört zu den lebensnotwendigen Spurenelementen des Menschen. In chemisch gebundener Form beeinflusst es als Coenzym die Wirkung von Enzymen und ist für den Stoffwechsel der Hormone, der Glucose, der Knochen und der Schilddrüsen von Bedeutung. Mangelerscheinungen werden bisher in der medizinischen Literatur nicht beschrieben, vermutlich nimmt der Mensch über die tägliche Nahrung genug auf. Als besonders vanadiumreich gelten Spinat, Austern, Pilze, Vollkornprodukte, Fleisch und Fisch. 
  
Vanadiumstäube und einige anorganische Verbindungen haben sich im Tierversuch als krebserzeugend oder keimzellenschädigend erwiesen. Ein Problem für den Menschen tritt auf, wenn Arbeiter längere Zeit in einem Metallverhüttungsbetrieb arbeiten und die Stäube längere Zeit einatmen. Eine chronische Vanadiumvergiftung äußert sich in Schleimhautreizungen oder in chronischen Lungen- oder Darmerkrankungen.
  
Vorkommen 
Häufigkeit   relativ häufig

Vanadium kommt in der Natur nicht elementar vor. Ein bei Mineraliensammlern bekanntes Vanadiumerz ist der Vanadinit (Bleivanadanat), der vor allem in Marokko vorkommt. Dieses Erz spielt bei der Vanadiumgewinnung jedoch kaum eine Rolle. Von größter Bedeutung sind jedoch die Titanomagnetiterze, bei deren Verarbeitung zu Roheisen Vanadium(V)-oxid in der Schlacke anfällt. Erze zur Vanadiumgewinnung liefern Südafrika, die GUS-Statten, die USA und China.
 
  
  
 Vanadinit aus Mibladen/Marokko

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 Der knallrote Vanadinit ist ein bei Mineraliensammlern begehrtes Vanadiummineral.
 
 
Geschichte 
Die Entdeckung des Elements Vanadium wird dem mexikanischen Mineralogen Andrés Manuel del Río (1765-1849) zugeschrieben. Er entdeckte es im Jahre 1801 in einem Bleierz und benannte es zunächst "Erythronium", da sich die Salze bei der Zugabe von Säuren rot färbten. Der französische Chemiker H.V. Collet-Descotils (1773-1815) wollte die Entdeckung nicht anerkennen und behauptete, es würde sich um unreines Chrom handeln. Danach musste del Río die Entdeckung widerrufen.

Erst der schwedische Chemiker Niels Gabriel Sefström aus Falun (1787-1845) bestätigte 1831 die Existenz des neuen Elements. Beim Lösen von Eisen in Salzsäure entdeckte er ein Element, das dem Chrom und auch dem Uran ähnelte. Nach weiteren chemischen Untersuchungen konnte er beweisen, dass ein neues Element vorlag. Er benannte es nach der nordischen Schönheits- und Liebesgöttin Freya, die den Beinamen Vanadis besaß. Die Herstellung von unreinem Vanadium gelang 1867 dem englischen Chemiker Sir Henry Roscoe (1833-1915) in Manchester. Um 1903 wurde in England der erste vanadiumhaltige Stahl produziert. Sehr reines Vanadium stellten die Amerikaner John Wesley Marden und Malcom Rich durch eine Reduktion von Vanadium(V)-oxid mit Calcium im Jahre 1925 her.
  
 
 
 Der Entdecker des Vanadiums

del Rio
 
 Andrés Manuel del Río (1765-1849)
 
  
Herstellung     
Durch das Rösten oder das Auslaugen von Vanadiumerzen oder vanadiumhaltiger Schlacken erhält man Vanadium(V)-oxid. Die Vanadiumherstellung erfolgt dann durch eine Reduktion mit Calcium bei 950°C:  
  
V2O5  +  5 Ca reagiert zu  2 V  +  5 CaO   
  
Man erhält relativ unreines Vanadium, das durch eine nachfolgende elektrolytische Raffination gereinigt werden kann. Ein anderes bedeutendes Verfahren ist das Aufwachsverfahren, in dem Vanadiumiodid bei etwa 1000°C unter Vakuum in einer Quarzglasapparatur erhitzt wird und sich das hochreine Metall dann auf einem glühenden Wolframdraht niederschlägt. 
  
Verwendung 
Vanadium ist ein wichtiges Legierungsmetall in Baustählen und Werkzeugstählen. Legierungen mit bis zu 0,5 Prozent Vanadium erzeugen eine große Härte, Stoßfestigkeit und Zähigkeit. Titan-Vanadium-Legierungen dienen als Material in Brennstabhüllen für die Kernenergienutzung. Vanadium(V)-oxid ist ein wichtiger Katalysator, zum Beispiel bei der Schwefelsäureherstellung oder im chemischen Labor.  
 
 
 Schraubenschlüssel aus Chrom-Vanadium-Stahl

Schraubenschlüssel
 
 Chrom-Vanadiumlegierungen zeichnen sich durch große Härte und Stoßfestigkeit aus.
 
 
Vanadiumverbindungen im Portrait
 
         
 
 
Copyright: Thomas Seilnacht
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