HAI vanadium, lambang V, adalah logam transisi dari nomor atom 23 terletak di grup 5 dari Tabel Periodik. Ini menyajikan beberapa kemungkinan keadaan oksidasi, menghasilkan solusi dengan warna yang berbeda dan mencolok. Vanadium logam memiliki ketahanan korosi yang baik dan warna keabu-abuan.
Elemen ini banyak digunakan dalam produksi paduan ferrovanadium, yang memberikan sifat menguntungkan pada baja, seperti ketahanan mekanis dan korosi yang lebih besar. Ini juga merupakan katalis penting untuk industri kimia, bertindak dalam beberapa proses industri. Sumber utama vanadium adalah vanadinit, namun sulit untuk menemukan mineral di mana vanadium adalah logam utama.
Lihat juga: Tantalum — logam lain dalam kelompok 5 dari Tabel Periodik
Ringkasan tentang vanadium
Vanadium adalah logam grup transisi 5 dari Tabel periodik.
Sumber mineral utamanya adalah vanadinit dan carnotite, tetapi dapat ditemukan di beberapa sumber alam, seperti batuan fosfat dan Minyak bumi mentah.
Menampilkan banyak status oksidasi mungkin.
Ini terutama digunakan dalam pembuatan paduan ferrovanadium.
Penemuannya berasal dari awal abad ke-19 dan namanya mengacu pada dewi kecantikan Skandinavia Vanadis.
Sifat vanadium
Simbol: v.
Nomor atom: 23.
Massa atom: 50.942 c.u.s.
Keelektronegatifan: 1,63.
Titik fusi: 1910 °C.
Titik didih: 3407°C.
Kepadatan: 6.0 g.cm-3 (pada 18,7°C).
Konfigurasi elektronik: [Udara] 4 detik2 3d3.
Seri Kimia: kelompok 5; logam transisi.
Jangan berhenti sekarang... Ada lagi setelah iklan ;)
Karakteristik Vanadium
Vanadium adalah logam lunak, dengan ketahanan korosi yang baik, berwarna abu-abu. Secara visual, itu menyerupai baja. Bentuk logamnya tidak larut dalam asam non-pengoksidasi, dengan pengecualian asam fluorida (HF), dan dalam pangkalan. Namun, secara kimia dapat diserang oleh asam nitrat (HNO)3) dan aqua regia (campuran dari asam hidroklorik dan asam nitrat dalam konsentrasi tinggi).
Seperti banyak logam transisi, vanadium memiliki banyakbilangan oksidasi mungkin, biasanya antara +2 dan +5. Namun, diketahui bahwa ada senyawa yang mengadopsi muatan -1 atau bahkan -3. Berbagai kemungkinan muatan ini dapat dilihat melalui reaksinya.
Setelah dipanaskan, vanadium dapat bereaksi dengan oksigen berapa banyak dengan halogen, seperti yang ditunjukkan oleh reaksi berikut:
4V + 5O2 → 2 V2HAI5
2V + 5F2 → 2 VF5
V + 2 Cl2 → VCl4
2V + 3X2 → 2 VX3, dengan X = Br atau I
Garam vanadium yang memiliki bilangan oksidasi sama dengan +3 cukup pereduksi, karena bilangan oksidasi +4 adalah yang paling stabil untuk unsur tersebut.
Vanadium alami adalah campuran dari dua isotop, 50 (dengan kelimpahan 0,25%) dan 51 (dengan kelimpahan 99,75%). HAI 50V sedikit radioaktif, dengan waktu setengah hidup panjang, dalam kisaran 3,9 x 1017 tahun.
Baca juga: Nikel — logam lain dengan ketahanan korosi yang baik
Di mana vanadium dapat ditemukan?
vanadium adalah unsur paling melimpah ke-22 di kerak bumi, dengan perkiraan konsentrasi 97 mg/kg tanah, dianggap sebagai logam yang relatif melimpah. Ada sekitar 65 mineral vanadium, tetapi logam ini paling banyak ditemukan:
dalam vanadinit, Pb5(NENEK4)3Cl;
dalam carnotite, K2(OU2)2(NENEK4)·3H2HAI;
dalam roscoelite, mika yang mengandung vanadium;
dalam patronit, polisulfida dengan formula VS4.
Yang juga patut diperhatikan adalah vanadium dari batu fosfat, magnetit titaniferus, bauksit dan bahan organik seperti:
batu bara;
minyak mentah;
serpih minyak;
pasir bitumen.
Vanadium, omong-omong, merupakan logam yang paling melimpah dalam minyak bumi, dengan kandungan sekitar 1600 mg/kg. Dalam aspal, kandungan vanadium bisa mencapai 4.760 mg/kg.
Pada cadangan vanadium dunia melebihi 63 juta ton, bagaimanapun, ini dianggap sebagai logam yang tersebar di seluruh planet ini. Sebagian besar mineral yang mengandung vanadium memilikinya sebagai unsur sekunder, dan hampir tidak ada mineral yang vanadium sebagai logam utamanya.
Mendapatkan vanadium
Sebagian besar vanadium logam adalah diperoleh melalui pengurangan Anda menggunakan vanadium oksida V atau vanadium klorida IV. Pereduksi yang digunakan biasanya logam. magnesium, kalsium dan aluminium. Dimungkinkan juga untuk menggunakan kotak roda gigi non-logam, seperti karbon dan silikon.
Di antara unsur-unsur yang disebutkan, aluminium adalah yang paling umum dalam konteks ini. Setelah reduksi, vanadium perlu disempurnakan, untuk menghilangkan jejak kotoran. Untuk ini, salah satu opsi berikut biasanya digunakan:
elektrolisa;
pemurnian dengan pertukaran elektronik;
dekomposisi termal vanadium II iodida.
Dalam kasus reduksi aluminium, misalnya, aluminium dengan kemurnian tinggi digunakan, dalam metode yang dikenal sebagai Proses Goldschmidt, yang dikembangkan pada tahun 1893. Itu dimanfaatkan dan digunakan oleh Carlson untuk mendapatkan vanadium logam.
3 V2HAI5 + 10 Al 6 V + 5 Al2HAI3
Percobaan ini berlangsung di suasana di dalam argon, dan awalnya paduan vanadium dan aluminium dibentuk dengan massa sekitar 11% vanadium. Kemudian, pada suhu antara 1700-1800 °C dan dalam ruang hampa, aluminium keluar.
Pada tahun 1927, John Marden dan Malcolm Rich memproduksi vanadium dengan kemurnian rata-rata 99% dengan mereduksinya dengan kalsium dan khlorida dari kalsium. Dalam hal ini, reagen ditempatkan dalam wadah, dan sistem kemudian dipanaskan hingga 900-950 °C. Setelah sistem didinginkan, vanadium diperoleh.
V2HAI5 + 5 Ca + 5 CaCl2 2 V + 5 CaO·CaCl2
Aplikasi vanadium
Setidaknya 80% dari vanadium yang diperoleh adalah digunakan untuk produksi paduan ferrovanadium, digunakan dalam pembuatan baja dan paduan lainnya. Menambahkan 0,1 hingga 5% vanadium ke baja menyebabkannya berinteraksi dengan karbon dan membentuk karbida.
Akibatnya, baja menjadi lebih kuat, lebih keras dan memiliki ketahanan yang lebih besar terhadap goncangan dan korosi. Dalam perkakas, biasanya menggunakan baja dengan vanadium, tetapi juga dengan kromium. Baja vanadium kemudian digunakan dalam:
pemotongan dan bahan konstruksi;
sektor transportasi dan energi.
Di luar metalurgi, vanadium, dalam komposisi V2HAI5, biasanya digunakan sebagai katalis dalam reaksi organik dan anorganik. Mereka sangat penting secara ekonomi, misalnya,
dalam produksi asam sulfat, salah satu asam yang paling banyak digunakan di seluruh industri kimia;
dalam konversi naftalena menjadi asam ftalat;
dalam produksi poliamida, seperti nilon;
dalam oksidasi etil alkohol menjadi asetaldehida, gula menjadi asam oksalat dan antrasena menjadi antrakuinon.
Selain itu, ada pengembangan baterai vanadium, yang telah digunakan untuk penyimpanan energi listrik. Keuntungan vanadium adalah dapat hidup berdampingan dalam empat keadaan oksidasi yang berbeda dalam media berair, menghasilkan baterai dengan elemen elektroaktif tunggal. Baterai ini juga menjanjikan untuk lebih tahan lama, stabil, tidak mudah terbakar, dan menghasilkan senyawa yang mudah didaur ulang.
Secara biologis, vanadium tampaknya penting bagi manusia, tetapi fungsinya belum diketahui secara spesifik.. Anion vanadat, (VO4)3-, dan turunannya adalah analog fosfat, artinya senyawa vanadium berpotensi menghambat fosfatase, ribonuklease, dan ATPase.
Tahu lebih banyak: Renium — unsur kimia lain yang digunakan dalam pembuatan katalis
Kewaspadaan dengan Vanadium
Pekerja yang terpapar vanadium berbentuk V2HAI5 di industri dilaporkan beberapa gejala, seperti:
iritasi pernapasan;
lidah dengan warna kehijauan;
rasa logam di mulut;
iritasi tenggorokan;
batuk.
sejarah vanadium
Penemuan vanadium dimulai pada tahun 1801., di Mexico City, oleh ahli kimia dan mineral Spanyol Don Andrés Manuel del Río. Dia menemukan logam dari mineral vanadinite, yang diekstraksi dari kota Zimapán, Meksiko.
Karena warna senyawa vanadium, del Río menamakannya pankromium ke elemen baru, tetapi kemudian menyebutnya sebagai eritronium, mengacu pada warna merah garamnya. Namun, orang Spanyol itu percaya bahwa elemen baru itu tidak lebih dari bentuk kromium yang tidak murni.
Friedrich Wöhler, seorang ahli kimia Jerman, datang untuk mengevaluasi vanadinit yang dipelajari oleh Andrés del Río dan menemukan bahwa, sebenarnya, orang Spanyol itu telah menemukan unsur baru. Namun, diperkirakan bahwa, pada saat itu, orang Jerman itu menderita keracunan akibat paparan asam fluorida, HF, dan tidak mengizinkan publikasi penelitian tersebut.
Akibatnya, vanadium ditemukan kembali pada tahun 1830 oleh ahli kimia Swedia Nils Gabriel Sefström. Ilmuwan memutuskan untuk memberi nama elemen baru vanadis, menghormati dewi kecantikan dan kemudaan Skandinavia, karena, dalam larutan, senyawa vanadium selalu menghadirkan warna yang indah.
Hanya Pada tahun 1867, vanadium diisolasi untuk pertama kalinya., melalui karya kimiawan Inggris Henry Enfield Roscoe, dari VCl2.
Soal latihan di vanadium
pertanyaan 1
(PUC Campinas-SP) Vanadium (Z = 23), elemen transisi, merupakan komponen penting dari baja untuk menghasilkan jenis paduan yang secara signifikan meningkatkan ketangguhan, kekuatan mekanik dan korosi dari besi. Berapa banyak elektron dalam sublevel 3d dari konfigurasi elektron vanadium?
KE 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Resolusi:
Alternatif C
saat melakukan distribusi elektronik dari unsur kimia vanadium, Z = 23, kita memiliki:
1 detik2 2 detik2 2p6 3 detik2 3p6 4s2 3d3
Jadi, banyaknya elektron di sublevel 3d sama dengan 3.
pertanyaan 2
Vanadium adalah logam yang sangat penting untuk industri kimia, karena senyawanya vanadium oksida V banyak digunakan sebagai katalis. Di antara alternatif, tunjukkan salah satu yang mengandung rumus molekul vanadium oksida V.
NENEK5
B) V2HAI4
C) VO3
D) V2HAI5
E) VO2
Resolusi:
Alternatif D
Nama "oksida vanadium V” menunjukkan bahwa unsur tersebut memiliki bilangan oksidasi sama dengan +5 dalam senyawa itu. Seperti dalam oksida oksigen memiliki bilangan oksidasi -2, rumus yang tepat untuk vanadium oksida V adalah V2HAI5, karena ini adalah satu-satunya cara di mana seluruh muatan positif vanadium dinetralkan oleh seluruh muatan negatif oksigen.
Oleh Stefano Araújo Novais
guru kimia
