Vanadio

Vanadio (V), elemento químico, metal blando blanco plateado del Grupo 5 (Vb) de la tabla periódica. Está aleado con acero y hierro para acero de herramientas de alta velocidad, acero de baja aleación de alta resistencia y hierro fundido resistente al desgaste.

Propiedades de los elementos

  • número atómico 23
  • Peso atómico: 50.942
  • Punto de fusión: 1.890 °C (3.434 °F)
  • Punto de ebullición: 3.380 °C (6.116 °F)
  • Peso específico: 5,96 a 20 °C (68 °F)
  • Estados de oxidación: +2, +3, +4, +5

Historia

El vanadio fue descubierto (1801) por el mineralogista español Andrés Manuel del Río, quien lo bautizó con el nombre de eritronio, pero finalmente llegó a creer que se trataba simplemente de cromo impuro. El elemento fue redescubierto (1830) por el químico sueco Nils Gabriel Sefström, quien le dio el nombre de Vanadis, la diosa escandinava de la belleza y la juventud, un nombre sugerido por los hermosos colores de los compuestos de vanadio en solución.

El químico inglés Henry Enfield Roscoe aisló el metal por primera vez en 1867 mediante la reducción de hidrógeno del dicloruro de vanadio, VCl2, y los químicos estadounidenses John Wesley Marden y Malcolm N. Rich lo obtuvieron con una pureza del 99,7 por ciento en 1925 mediante la reducción del pentóxido de vanadio, V2O5, con calcio metal.vanadio elemento

El vanadio, que se encuentra combinado en varios minerales, carbón y petróleo, es el vigésimo segundo elemento más abundante de la corteza terrestre. Algunas fuentes comerciales son los minerales carnotita, vanadinita y roscoelita. (Los depósitos del importante mineral patronita portador de vanadio que se encuentran en el carbón en Mina Ragra, Perú, han sido materialmente agotados).

Otras fuentes comerciales son la magnetita que contiene vanadio y el polvo de combustión de chimeneas y calderas de barcos que queman ciertos aceites venezolanos y mexicanos. China, Sudáfrica y Rusia fueron los principales productores de vanadio a principios del siglo XXI.

El vanadio se obtiene de minerales como pentóxido de vanadio (V2O5) a través de una variedad de procesos de fundición, lixiviación y tostado. El pentóxido se reduce entonces a ferrovanadio o polvo de vanadio. La preparación de vanadio muy puro es difícil porque el metal es bastante reactivo al oxígeno, nitrógeno y carbono a temperaturas elevadas.

El vanadio, las láminas, las tiras, las láminas, las barras, los alambres y los tubos se han utilizado en servicios de alta temperatura, en la industria química y en la unión de otros metales.

Debido a que el principal uso comercial del vanadio es en acero y hierro fundido, al cual le da ductilidad y resistencia a los golpes, la mayor parte del vanadio producido se utiliza con hierro como ferrovanadio (alrededor del 85 por ciento de vanadio) en la fabricación de aceros al vanadio. El vanadio (añadido en cantidades entre 0,1 y 5,0 por ciento) tiene dos efectos sobre el acero: refina el grano de la matriz de acero, y con el carbono presente forma carburos.

Por lo tanto, el acero de vanadio es especialmente fuerte y duro, con una mayor resistencia a los golpes. Cuando se requiere el metal muy puro, puede obtenerse mediante procesos similares a los del titanio. El metal de vanadio muy puro se asemeja al titanio en ser bastante resistente a la corrosión, duro y de color gris acero.

vanadio

Los compuestos de vanadio (pentóxido y ciertos vanadatos) se utilizan como catalizadores en el proceso de contacto para la fabricación de ácido sulfúrico; como catalizadores de oxidación en las síntesis de anhídridos ftálicos y maleicos; en la fabricación de poliamidas como el nylon; y en la oxidación de sustancias orgánicas tales como el etanol en acetaldehído, el azúcar en ácido oxálico y el antraceno en antraquinona.

El vanadio natural consiste en dos isótopos: vanadio-51 estable (99.76 por ciento) y vanadio-50 débilmente radioactivo (0.24 por ciento). Se han producido nueve isótopos radiactivos artificiales. El vanadio se disuelve en ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico, ácido fluorhídrico y agua regia.

En el estado masivo no es atacado por el aire, el agua, los álcalis o los ácidos no oxidantes que no sean el ácido fluorhídrico. No se empaña fácilmente en el aire, pero cuando se calienta se combina con casi todos los no metálicos. Para el vanadio los estados de oxidación importantes son +2, +3, +4, y +5. Los óxidos correspondientes a los cuatro estados de oxidación son VO, V2O3, VO2, y V2O5.

Los compuestos de hidrógeno y oxígeno del vanadio en los dos estados de oxidación inferiores son básicos; en los dos superiores, anfotéricos (tanto ácidos como básicos). En solución acuosa los iones presentan diferentes colores dependiendo del estado de oxidación: la lavanda en el estado +2, el verde en el estado +3, el azul en el estado +4 y el amarillo en el estado +5.

Usos

Alrededor del 80 por ciento del vanadio producido está aleado con hierro para fabricar un aditivo de acero resistente a los golpes y a la corrosión llamado ferrovanadio, según Jefferson Lab. El ferrovanadio contiene entre 1 y 6 por ciento de vanadio.

Las aleaciones de acero al vanadio se utilizan para fabricar herramientas extremadamente resistentes como ejes, placas de blindaje, engranajes de automóviles, muelles, herramientas de corte, vástagos de pistón y cigüeñales.vanadium

Las aleaciones de vanadio también se utilizan para fabricar reactores nucleares debido a sus propiedades de baja absorción de neutrones, según la Royal Society of Chemistry. De hecho, el primer uso industrial generalizado para el vanadio fue en la estructura de acero del Ford Modelo T, lo que permitió un bastidor más liviano que también era de mayor resistencia a la tensión.

El compuesto pentóxido de vanadio (V2O5) se utiliza como mordiente (sustancia que fija permanentemente los colorantes a los tejidos), como catalizador en algunas reacciones químicas y en la fabricación de cerámica.

También puede combinarse con galio para formar imanes superconductores, según Jefferson Lab. Cuando se mezcla con aluminio y titanio, el vanadio puede crear una aleación muy fuerte que se utiliza para aplicaciones especiales como implantes dentales y motores a reacción.

Compuestos químicos

Catalizadores

El vanadio se utiliza en el proceso de contacto para la fabricación de ácido sulfúrico. En este proceso, el dióxido de azufre se oxida a un trióxido por exposición al aire en presencia de V2O5 granular o metavanadato de sodio. El oxicloruro de vanadio y el tetracloruro de vanadio son catalizadores en la producción de tipos especiales de caucho sintético.

El metavanadato de amonio se emplea como catalizador para la síntesis de intermediarios orgánicos de nylon, resinas de poliéster y otros sintéticos, y también se ha utilizado como catalizador en la tintura del cuero y la piel.

Pigmentos

En la fabricación de tintes, los compuestos de vanadio se utilizan en la producción de anilina negra. También se emplean como mordientes en el teñido y estampado de algodón y para la fijación de anilina negra sobre seda.

Algunas tintas modernas de secado rápido dependen de la adición de metavanadato de amonio para su rendimiento. Los compuestos de vanadio se utilizan en la industria cerámica para esmaltes y esmaltes.

Referencias

 

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