septiembre 26, 2021
Vanadio

Vanadio: tipos, características, funciones, aplicaciones…

Propiedades físicas

Densidad / g dm-3: 6110 (292 K)

Volumen molar / cm3mol-1: 8.34 (292 K)

Resistencia eléctrica / µΩcm: 19.68 (20 °C)

Metales alcalinotérreos

Número atómico: 23

Configuración electrónica: [Ar] 3d3 4s2

Masa atómica relativa: 50.9415(1)

Grupo: 5

Electronegatividad: 1.63

Radio atómico / pm: 131.1

Periodo: 4

Estados de oxidación: +2 +3 +4 +5

Energía de ionización

Primera energía de ionización/ kJ mol-1: 650.92

Segunda energía de ionización/ kJ mol-1: 1414.49

Tercera energía de ionización/ kJ mol-1: 2828.10

Propiedades térmicas

Calor de fusión / kJ mol-1: 17.6

Conductividad térmica / W m-1K-1: 30.7

Calor de atomización / kJ mol-1: 510.95

Punto de ebullición / °C: 3407

Calor de vaporización / kJ mol-1: 459.7

Punto de fusión / °C: 1910

Datos cristalográficos

Grupo espacial: Im3m

Longitudes de la celda unidad/pm: a=302.40

Estructura cristalina: cúbica centrada en el cuerpo

Abundancia de elemento

Corteza terrestre / ppm: 230

Atmósfera / ppm:

Océanos / ppm: 0.002

Isótopos

Isótopo Masa atómica relativa Porcentaje por masa (%)
50V 49.947163(1) 0.250(2)
51V 50.943964(1) 99.750(2)

Potenciales estándar de reducción

Semirreacción Eo / V  
V3+ + e → V2+ – 0.256  
V3+ + e → V2+ – 0.21 (1 mol dm-3 HClO4)
V2+ + 2e → V(s) – 1.18  
2VO43- + 10H+ + 4e → V2O3 + 5H2O +1.238  
VO43- + 6H+ + 2e → VO+ + 3H2O +1.256  
VO2+ + 2H+ + e → VO2+ + H2O +1.00  
V2O5 + 6H+ + 2e → 2VO2+ + 3H2O +0.998  
V2O4 + 4H+ + 2e → 2VO+ + 2H2O +0.246  
VO2+ + 2H+ + e → V3+ + H2O +0.359  
VO2+ + H+ + e → VOH2+ +0.164  
VO2+ + e → VO+ – 0.044  
V2O3 + 6H+ + 2e → 2V2+ + 3H2O +0.161  
VO+ + 2H+ + e → V2+ + H2O +0.126  
VOH2+ + H+ + e → V2+ + H2O – 0.082  
V(OH)4+ + 2H+ + e → VO2+ + 3H2O +1.00  
V(OH)4+ + 2H+ + e → VO2+ + 3H2O +1.02 (1 mol dm-3 HCl)
V(OH)4+ + 2H+ + e → VO2+ + 3H2O +1.02 (1 mol dm-3 HClO4)

Historia y descubrimiento del Vanadio

Vanadio

En el año 180,1 al examinar muestras procedentes de Zimapán en México, Andrés Manuel del Río se dio cuenta que había descubierto un nuevo elemento químico. Extrajo del río una muestra de plomo marrón de mineral mexicano, al que puso por nombre zimpanio, luego renombrado como vanadinita.

Preparó varios compuesto y al observar la diversidad de colores que formaba, lo denomino “pancromio“, que en griego quiere decir muchos colores. 

Continuando con sus experimentos al observar que los compuestos al calentarlos cambiaban su color al rojo, denominó al nuevo elemento como eritronio, que en griego quiere decir rojo.

Participación de Alexander von Humboldt

Luego de un año de investigación, aprovechando la visita al país del renombrado científico Alexander von Humboldt, considerado el más importante de su tiempo, Del Río le confió una muestra del material junto con sus notas sobre el descubrimiento, el procedimiento empleado en su análisis y principales resultados. Todo con el fin de que las llevase a Europa para que se confirmase y certificase su descubrimiento.

Sin embargo, el barco de equipaje en el que viajaba gran parte del material naufrago, y Humboldt solo conservo la muestra que entregó al químico francés Hippolyte Victor Collet-Descotils para su análisis.

Collet-Descotils analizó la muestra e informó equivocadamente que se trataba de cromo, elemento descubierto unos años antes y así desacreditaba la investigación, por lo que von Humboldt. De esta forma Del Río fuese reconocido como el primero en descubrir cromo en América. 

Luego de mucho tiempo, en 1831, el elemento fue redescubierto por el químico sueco Nils Gabriel Sefström mientras trabajaba en un óxido obtenido de minerales de hierro. Más tarde, ese mismo año, Friedrich Wöhler confirmó los principios de la obra de Del Río

Sefström eligió un nombre que comenzara con V, ya que la letra no había sido dada aún a ningún otro elemento y lo llamó vanadio en nombre a la diosa escandinava Vanadis.

Aplicaciones del Vanadio

Debido a su dureza, el Vanadio se utiliza en varias aleaciones como ferrovanadio, V-Ni y V-Cr.  El ferrovanadio se crea mediante la reducción de una mezcla de óxidos de hierro, óxido de vanadio y de hierro en un horno eléctrico. El vanadio termina en arrabio creado producto de la magnetita de vanadio.

Los aceros cromo-vanadio se usan en la fabricación de muelles, engranajes de transmisión y otras partes de los motores. 

La aleación Ti-V se utiliza en los cascos de los carros, en alojamientos de los motores de aviones reactores y para componentes de los reactores nucleares. 

Reemplaza al platino, como catalizador, en la fabricación de ácido sulfúrico y se emplea como agente reductor y como desecante en algunas pinturas.

Alrededor el 85 % de vanadio producido se utiliza como ferrovanadio, o como aditivo del acero. ​ El considerable aumento de la fuerza en el acero que contienen vanadio lo hace un elemento muy utilizado a nivel mundial. 

Otra aleación muy común del Vanadio es con el titanio. El vanadio estabiliza la forma beta de titanio y aumenta la resistencia y estabilidad de la temperatura. Mezclado con aluminio en aleaciones de titanio se utiliza en motores de reacción y células de aeronaves de alta velocidad. 

Precauciones y efectos del Vanadio sobre la salud

La mayor acumulación de Vanadio en los seres humanos tiene lugar a través de las comidas, como es, trigo, semilla de soja, aceite de oliva, aceite de girasol, manzanas y huevos.

Efectos dañinos del Vanadio

El Vanadio puede tener un número de efectos sobre la salud humana, cuando la toma es muy alta. Cuando el Vanadio es acumulado a través del aire, puede causar bronquitis y neumonía.

Los efectos graves del Vanadio son irritación de pulmones, garganta, ojos y cavidades nasales. Otros efectos sobre la salud cuando se toma Vanadio son:

  • Daño cardiáco y vascular.
  • Inflamación del estómago e intestinos
  • Daño en el sistema nervioso
  • Sangrado del hígado y riñones
  • Irritación de la piel
  • Temblores severos y parálisis
  • Sangrado de la nariz y dolor de cabeza
  • Mareos
  • Cambios de comportamiento 

Donde se encuentra el Vanadio

El Vanadio puede ser encontrado en casi cualquier lugar, en algas, plantas, invertebrados, peces y muchas otras especies. Se acumula fuertemente en mejillones y cangrejos, puede ser acumulado en concentraciones de 105 a 106 veces mayores que las concentraciones que son encontradas en el agua salada.

Efectos ambientales del Vanadio

El Vanadio provoca en algunas enzima de animales un incorrecto funcionamiento, lo que tiene consecuencias en el sistema neurológicos. Producto de estos efectos neurológicos el Vanadio provoca parálisis, desórdenes respiratorios y daños en el hígado y los riñones.

Las pruebas de laboratorio con animales han demostrado, que el Vanadio puede causar daño en el sistema reproductivo de animales machos, y el Vanadio puede causar alteraciones del ADN en algunos casos, pero no causa cáncer en animales.

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