Wanad (V)

Wanad w układzie okresowym

Pierwiastek leży w czwartym okresie, czyli w czwartym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 4 powłokach. Znajduje się w 5 grupie (blok d — pierwiastek przejściowy, zapełniana jest podpowłoka d). W tej samej grupie stoją: Niob, Tantal, Dubn — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Wanad jest ciałem stałym (topnieje w 1910 °C, wrze w 3407 °C).

Wanad — co to za pierwiastek

Domieszka stali na narzędzia i sprężyny; jego roztwory zmieniają barwę jak wskaźnik.

Właściwości pierwiastka Wanad

Wanad jest srebrzystoszarym metalem z lekko niebieskawym odcieniem, twardym, a mimo to ciągliwym. Topi się dopiero w 1910 stopniach Celsjusza, a wrze w 3407, przy gęstości 6,11 grama na centymetr sześcienny. Chroni go cienka, samoistnie tworząca się warstewka tlenku, dzięki której jest odporny na wodę morską, zasady i kwasy nieutleniające; dopiero mocno rozgrzany łączy się z tlenem. Najciekawsza jest jego chemia w roztworach, bo występuje na czterech stopniach utlenienia, od plus dwa do plus pięć, a każdemu z nich odpowiada inna barwa roztworu. Sam metal jest mało groźny, ale pyły i pary jego związków są toksyczne przy wdychaniu.

Zastosowanie pierwiastka Wanad

Zdecydowana większość wydobywanego wanadu trafia do stali. Dodany w niewielkiej ilości, zwykle w postaci ferrowanadu, tworzy w stopie drobne, twarde węgliki, które podnoszą twardość, wytrzymałość i odporność na zmęczenie materiału. Stąd stal chromowo-wanadowa na klucze, wiertła, resory i sprężyny, oznaczana na narzędziach skrótem Cr-V, oraz stale konstrukcyjne na rurociągi i mosty. Drugie ważne miejsce to lotnictwo i medycyna: stop tytanu z glinem i wanadem jest lekki, mocny i dobrze znoszony przez organizm, więc robi się z niego elementy samolotów oraz implanty. Pięciotlenek wanadu pracuje jako katalizator w produkcji kwasu siarkowego metodą kontaktową. Wanadowe akumulatory przepływowe magazynują natomiast energię z elektrowni wiatrowych i słonecznych. Niewielkie ilości wanadu trafiają także do barwników oraz do katalizatorów utleniania stosowanych w syntezie organicznej.

Wanad — najważniejsze związki chemiczne

Najważniejszy jest pięciotlenek wanadu, V₂O₅, pomarańczowożółty proszek używany jako katalizator utleniania dwutlenku siarki przy produkcji kwasu siarkowego. Metawanadan amonu, NH₄VO₃, to typowy surowiec laboratoryjny i punkt wyjścia do innych związków. Siarczan wanadylu, VOSO₄, o wyraźnie niebieskiej barwie, jest formą, w jakiej wanad krąży w elektrolicie akumulatorów przepływowych. Ferrowanad, czyli stop wanadu z żelazem, nie jest związkiem chemicznym, ale to właśnie w tej postaci pierwiastek trafia do hut. Znany jest również chlorek wanadu(III), VCl₃, oraz tlenek wanadu(IV), VO₂, który po ogrzaniu zmienia sposób przewodzenia prądu i z tego powodu bywa badany w elektronice.

Wanad — gdzie go spotykasz

• stal narzędziowa
• sprężyny
• katalizatory
• akumulatory przepływowe

Wanad w szkole — co trzeba wiedzieć

Wanad to metal przejściowy z bloku d, z piątej grupy i czwartego okresu, z trzema elektronami na podpowłoce 3d. Na lekcji pojawia się najczęściej jako przykład dwóch cech metali przejściowych: zmiennej wartościowości i barwnych jonów. Pomocna reguła: numer grupy zgadza się tu z najwyższym stopniem utlenienia, czyli plus pięć. Uważaj na symbol, bo litera V oznacza wanad, a nie wolfram, którego symbolem jest W, ani rzymską piątkę; przy zapisywaniu wzorów łatwo o pomyłkę, zwłaszcza że wanad rzeczywiście bywa pięciowartościowy. Drugi częsty błąd to mylenie liczby w nazwie tlenku z wartościowością tlenu, tymczasem w pięciotlenku wanadu piątka opisuje liczbę atomów tlenu we wzorze.

Wanad — historia odkrycia

Pierwszy zauważył go w 1801 roku Andrés Manuel del Río, mineralog pracujący w Meksyku, badając miejscową rudę ołowiu. Nazwał go erytronem, bo jego sole czerwieniały po ogrzaniu z kwasem, ale dał się przekonać, że ma do czynienia jedynie z odmianą chromu, i wycofał doniesienie. Pierwiastek odkryto ponownie w Szwecji ponad trzydzieści lat później i to wtedy nadano mu nazwę od Vanadis, jednego z imion nordyckiej bogini Frei, w uznaniu dla pięknych barw jego związków.

Wanad — skąd wzięła się nazwa

od Vanadis, imienia bogini Frei

Wanad — izotopy

wanad-51 dominuje

Wanad — bezpieczeństwo

Związki wanadu toksyczne przy wdychaniu.

Ciekawostki o pierwiastku Wanad

• Jego roztwory mają cztery różne barwy zależnie od stopnia utlenienia.
• Niektóre żachwy, morskie zwierzęta osiadłe na skałach, gromadzą wanad w swoich komórkach w stężeniu wielokrotnie wyższym niż w otaczającej wodzie. Nauka wciąż nie ma pewności, do czego jest im potrzebny.
• Stal wanadowa rozsławił Model T Forda. Lżejsze i mocniejsze elementy pozwoliły obniżyć masę samochodu, co pomogło uczynić z niego auto masowe.
• Skrót Cr-V wybity na kluczach i wkrętakach to po prostu symbole dwóch pierwiastków, chromu i wanadu, dodanych do stali.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Wanad