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vanadio

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vanadio Elemento chimico, di simbolo V, peso atomico 50,94, numero atomico 23, appartenente al gruppo VA del sistema periodico, di cui sono noti in natura due isotopi stabili, 5023V (0,25%) e 5123V (99,75%). Fu identificato per la prima volta da M. del Rio (1801) esaminando un minerale di piombo del Messico, ma tale scoperta fu poi messa in discussione; il metallo fu riconosciuto definitivamente nel 1830 da N.G. Sefström in una ghisa ottenuta da un minerale svedese; successivamente ne sono state studiate nei particolari le proprietà, soprattutto in vista delle peculiari caratteristiche che l’elemento è capace d’impartire alle leghe ferrose.

Caratteristiche

Il v. è un metallo di colore grigio o bianco lucente, abbastanza duttile allo stato puro, che cristallizza nella forma cubica a corpo centrato; ha un punto di fusione di circa 1915 °C, un punto di ebollizione di 3000 °C e una densità di 6,11 g/cm3; presenta conduttività termica relativamente bassa (31 kJ/(K∙m∙s) a 100 °C) e resistività elettrica superiore a quella del rame (0,248 μΩ∙m a 20 °C). Dotato di durezza e resistenza meccanica basse, e di elevata duttilità, è chimicamente assai stabile; i suoi cristalli non sono reattivi né in acqua né in aria, non sono attaccati né dall’acido cloridrico né da quello solforico a freddo; a caldo il v. viene disciolto da acido solforico, fluoridrico e nitrico. Il v. precipita oro, argento e platino dai loro sali, riduce i sali mercurici a mercurosi e quelli ferrici a ferrosi.

Il v., come anche il cobalto, il selenio ecc., è uno degli elementi necessari per l’organismo che, in quantità di pochi milligrammi o microgrammi al giorno, garantiscono l’efficienza di varie funzioni biologiche. In particolare, il v. è il cofattore degli enzimi nitrato reduttasi e di alcune deidrogenasi flaviniche. In quantità maggiori, il v. è tossico per l’uomo e rappresenta un rischio sia ambientale (inquinamento atmosferico) sia professionale (lavorazioni con v.). La sua tossicità si manifesta con effetti subacuti e cronici soprattutto a carico del sistema respiratorio (bronchiti, polmoniti, infiammazioni croniche, enfisema, asma), del sistema nervoso centrale e del tratto gastrointestinale.

Diffusione ed estrazione

I principali minerali vanadiferi sono i solfuri e i vanadati. Tra i primi ha importanza particolare la patronite, e tra i secondi la roscoelite, nonché alcuni vanadati di piombo, rame e zinco, reperibili nello Zimbabwe e nell’Africa sud-occidentale. La vanadinite, di colore vario, rosso in vari toni, giallo-bruno, grigio, con lucentezza subresinosa o subadamantina, è cloruro e vanadato di piombo, Pb5(VO4)3Cl, esagonale.

È inoltre possibile estrarre il v. come sottoprodotto di altre operazioni metallurgiche, giacché esso è spesso associato a minerali di ferro e di titanio, alla bauxite e a rocce fosfatiche. Infine alcuni minerali uraniferi, e in particolare la carnotite, costituiscono attualmente un’importante fonte di vanadio. Altre sorgenti di v. di interesse pratico sono rappresentate da alcune magnetiti titanifere (Transvaal), che contengono circa 1,75% di V2O5, da residui petroliferi (Canada) o da ceneri di oli combustibili.

Dai minerali il v. viene di solito estratto preparando prima un ossido di v. in forma concentrata. Il minerale viene macinato, miscelato con un sale di sodio (carbonato, cloruro) e arrostito a circa 850 °C; il v. presente viene trasformato in metavanadato sodico (NaVO3) che si estrae trattando il prodotto con acqua. Dalla soluzione acquosa, abbassando il pH a 2-3, precipita un esavanadato di sodio che viene separato e fuso a 700 °C dando una massa contenente circa l’85% di V2O5. Si può anche sciogliere il precipitato di esavanadato in soluzione alcalina (carbonato sodico); molte delle impurezze (ferro, alluminio, silicio ecc.) non si sciolgono e dalla soluzione filtrata si riprecipita il v. sotto forma di metavanadato d’ammonio, che per calcinazione dà V2O5 a elevato grado di purezza.

Il metallo puro (al 99,9%) può essere preparato dal pentossido o meglio dal triossido (V2O3) per riduzione con calcio metallico; un’ulteriore purificazione può eventualmente realizzarsi per decomposizione termica degli ioduri (processo Van Arkel-de Boer) oppure elettroliticamente. Il v. viene prodotto allo stato puro solo in piccole quantità; maggiore importanza pratica hanno le ferroleghe, che contengono v. in tenori variabili dal 30 all’80% circa; queste si preparano sottoponendo i composti contenenti ossido di v. ottenuti dai minerali, come più sopra detto, a riduzione al forno elettrico con carbone o con silicio, o per via alluminotermica, in presenza di ferro, così da ottenere una ferrolega che contiene in media il 37-38% di vanadio.

Composti

Il v. può presentare nei suoi composti numeri di ossidazione da −1 a +5. Gli stati più stabili sono quelli a valenza maggiore (4 e 5), nei quali l’elemento mostra comportamento sia metallico sia non metallico, dando origine ai vanadati e ai composti di vanadile. Negli stati a valenza più bassa, il v. esibisce carattere più spiccatamente metallico. Vanadile è la denominazione dei cationi costituiti da v. e ossigeno, e in particolare di quelli aventi formula VO2+ (vanadile IV, in cui il v. è tetravalente) e VO3+ (vanadile V, con v. pentavalente), presenti in numerosi sali e complessi stabili. Ossitricloruro di v. (o cloruro di vanadile V) Ha formula VOCl3; liquido giallo bollente a 126,7 °C; ottimo solvente di sostanze organiche. Si prepara per azione a caldo del cloro su una miscela di pentossido di v. e carbone. Si usa nella preparazione di catalizzatori per la polimerizzazione stereospecifica (Ziegler-Natta) di etilene e propilene. Pentossido di v. Composto del v. pentavalente, di formula V2O5; polvere cristallina, aghiforme, di colore giallo-rosso e, se impura, bruno o nero; ha densità 3,36 g/cm3 e fonde a circa 690 °C; solubile in acidi e basi, poco solubile in acqua. Si prepara per precipitazione con acidi forti, evitando l’eccesso, dalle soluzioni dei vanadati. Si ottiene molto puro per riscaldamento del metavanadato ammonico. Tetracloruro di v. Sale del v. tetravalente, di formula VCl4. È un liquido rosso, solubile in alcol ed etere, ottenibile per azione del cloro secco sul v. a 300 °C. Si decompone lentamente in tricloruro di v. (VCl3) e cloro. Insieme al tricloruro, si usa nella preparazione di catalizzatori per polimerizzazioni stereospecifiche.

Vedi anche
titanio Elemento chimico di transizione, di simbolo Ti, peso atomico 47,88, numero atomico 22, appartenente al gruppo IV A del sistema periodico, di cui sono noti gli isotopi stabili 4822Ti (74%), 4622Ti, 4722Ti, 4922Ti, 5022Ti. 1. Generalità Il titanio fu scoperto da W. Gregor nel 1791. È assai diffuso nella ... lega Materiale composto da due o più elementi chimici di cui quello presente in maggiore quantità deve essere un metallo. Fra i metalli, soltanto rame e piombo possono essere utilizzati non legati, tutti gli altri sono utilizzati in lega. 1. Generalità Una lega, per essere considerata tale, deve possedere ... ferro Elemento chimico di simbolo Fe, numero atomico 26, peso atomico 55,85, densità 7,85 g/cm3, punto di fusione 1536 °C. È il metallo più abbondante della Terra (costituisce il 34,6% della massa della Terra, il 5% della crosta). In natura se ne cono;scono 4 isotopi stabili 2654Fe, 2656Fe (il più abbondante, ... carnotite Minerale scoperto dal chimico e mineralogista Marie-Adolphe Carnot (1839-1920). È un vanadato idrato di potassio e uranio, K2(UO2)2(VO4)2•3H2O, trimetrico, di colore giallo. Molto ricercato per l’estrazione dell’uranio e del vanadio, è abbondante in lamelle cristalline o in masse polverulente nel Colorado ...
Categorie
  • CHIMICA INORGANICA in Chimica
Tag
  • POLIMERIZZAZIONE STEREOSPECIFICA
  • SISTEMA NERVOSO CENTRALE
  • RESISTENZA MECCANICA
  • SISTEMA RESPIRATORIO
  • SISTEMA PERIODICO
Altri risultati per vanadio
  • vanadio
    Dizionario delle Scienze Fisiche (1996)
    vanàdio [Lat. scient. Vanadium, dal nome Vanadis della dea nordica della bellezza] [CHF] Elemento chimico, appartenente alla colonna a del V gruppo, 1° periodo, grande, del Sistema periodico degli elementi, di simb. V, numero atomico 23, peso atomico 50.942, di cui sono noti due isotopi stabili naturali, ...
  • VANADIO
    Enciclopedia Italiana - IV Appendice (1981)
    (XXXIV, p. 963) Dante Buttinelli Questo metallo, che già da diversi anni si. è in grado di produrre in discrete quantità commerciali, non ha finora ricevuto applicazioni dirette di un certo rilievo a causa dell'elevato costo di estrazione. Ne è previsto, per es., l'impiego nei reattori nucleari veloci, ...
  • VANADIO
    Enciclopedia Italiana (1937)
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Vocabolario
vanàdio
vanadio vanàdio s. m. [lat. scient. Vanadium, dal nome antico nordico della dea della bellezza, Vanadīs, identificata poi con la dea Freia]. – Elemento chimico di simbolo V, peso atomico 50,94, numero atomico 23, valenze 2, 3, 4 e 5, appartenente...
vanàdico
vanadico vanàdico agg. [der. di vanadio] (pl. m. -ci). – In chimica, acido v., denominazione dei tre possibili acidi (orto-, meta- e piro-) del vanadio pentavalente, non noti allo stato libero ma nei loro sali (vanadati), presenti in natura...
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