Vanadio
El Vanadio es un elemento químico, el cual se ubica dentro de la tabla periódica en el grupo 5 entre el Titanio y el Cromo. Su número atómico es 23, su masa atómica es de 50,941 y se representa con el símbolo V.
El vanadio es un elemento de poca abundancia en el planeta que se obtiene a través de la separación de ciertos minerales e incluso, puede ser parte de los compuestos del petróleo. Se trata de un metal altamente aprovechado por la industria química debido a sus propiedades.
Desde principios de 1800 ya se conocía el elemento, sin embargo, debido a su difícil separación, fue recién en 1831 que el químico sueco Nils Sefstrom logró aislarlo y obtenerlo como un nuevo elemento propiamente dicho.
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Características y propiedades
En la naturaleza, el vanadio se encuentra en compuestos minerales, en incluso en el petróleo, pero nunca en estado puro.
Debido a sus propiedades similares a la de otros elementos, el vanadio es catalogado como un metal de transición, encontrándose en el bloque “d” de la tabla periódica.
Presenta una coloración blanquecina grisácea.
Se trata de un material moderadamente reactivo, sin embargo, es un elemento esencial para la vida de algunos organismos vivos.
El vanadio es un elemento con propiedades magnéticas.
Al someterse a temperaturas de fusión, el vanadio se derrite.
Sudáfrica, Rusia y China son los países con los mayores yacimientos de vanadio, sin embargo, países como Noruega, Finlandia, Namibia y Estados Unidos también son productores de este material y sus compuestos.
El vanadio es un oligoelemento vital para algunas plantas y animales.
Propiedades físicas
- Su punto de ebullición se sitúa a los 3450 °C, y su punto de fusión a los 1900 °C.
- Organolépticamente, el cadmio es un metal de color blanquecino grisáceo brillante, maleable, inodoro y textura cristalina compuesto de láminas alargadas.
- Físicamente, es un buen conductor térmico y eléctrico.
- Su densidad es de 6110 kg/m3.
- Suele encontrarse en estado sólido bajo temperaturas normales en el medio ambiente.
Propiedades químicas
- El vanadio es un elemento que no se disuelve en el agua ni reacciona con el oxígeno a temperaturas normales.
- Se convierte de un elemento de mayor radioactividad al contacto con ácido sulfúrico o ácido nítrico a altas temperaturas.
- Cuando se encuentra en compuestos, el vanadio puede manifestar diversos estados de oxidación. Usualmente lo hace en estado +3, +4 y +5.
- Se trata de un metal con alta resistencia a la corrosión, teniendo mejor oposición al agua salada que otros materiales como el acero inoxidable.
- Atómicamente, posee 23 protones, 23 electrones y 28 neutrones.
Usos y aplicaciones
Debido a que el vanadio es un metal anticorrosivo, es utilizado en aleaciones con acero para la fabricar instrumentos de cirugía, piezas mecánicas, partes de navíos y aviones y más.
Como revestimiento, también proporciona propiedades anticorrosivas a distintas piezas y coberturas que están sometidas a la intemperie y la sal marina.
El vanadio es usado en la fabricación de imanes superconductores.
El vanadio se aplica en forma de dióxido de vanadio (VO2) como un revestimiento para cristales y vidrios. Con esto, se reduce el paso de radiación infrarroja a través del material.
En la fabricación de ropa y algunos tipos de bisutería se emplea óxido de vanadio.
Dentro de la industria nuclear, es usual que el vanadio sea empleado como componente de los reactores.
En forma de pentóxido de vanadio (V2O5), suele usarse para hacer un catalizador útil para la producción de ácido sulfúrico, anhídrido maleico y cerámica.
En la fabricación de joyas, el óxido de vanadio es utilizado para añadir color a ciertos tipos de joyas.
Algunas industrias fabricantes de elementos estructurales de acero, utilizan el vanadio para aportar resistencia y disminuir el peso de ciertos perfiles de construcción.
Aunque se trata de un sector que está en proceso de desarrollo, se espera que gracias a su estabilidad durante el intercambio de electrones, el vanadio sea un metal indispensable para mejorar el sistema eléctrico mundial.
Dónde se encuentra
Es encontrado naturalmente en minerales, en los cuales se pueden encontrar hasta setenta y cinco tipos diferentes. También se encuentra en los depósitos de combustibles fósiles como el carbón, petróleo crudo y alquitrán
Está presente en el petróleo, en forma de estructuras porfirinas y de la combustión del petróleo puede obtenerse el pentóxido de Vanadio.
Entre los minerales que se pueden encontrar, más representativamente, figuran la Patronita (un sulfuro complejo), la Vanadinita (Pb5(VO4)3Cl), la Carnotita [K(UO2) VO4·(3/2) H2] e incluso la Bauxita.
Este último al que se hace mención, tiene mayor importancia como mineral de uranio, pero también puede obtenerse del Vanadio
En cuanto a la producción, China y Rusia encabezan la lista. Otros países también realizan dicha actividad, pero con objetivos diferentes y a menor escala con respecto a estas grandes potencias
Por ejemplo, se suele fabricar a partir de este elemento, polvo de producción de aceite pesado, o suele extraerse como subproducto de la minería del Uranio.
Obtención
Como se comentó anteriormente, al estar presente en combustibles fósiles en base a carbono, puede obtenerse de la combustión del petróleo cierto óxido de Vanadio.
Normalmente, se obtiene mediante la disolución de los compuestos vanadatos mediante una fusión alcalina.
Del mismo modo, con procesos y en un medio ácido, se logra obtener lo que conocemos como: V2O5. Este se reduce, luego, con calcio y carbono en una atmosfera de argón, todo para conseguir el vanadio.
En el caso de que no se extraiga de un mineral (partiendo la mena) sino de un sulfuro, este debe oxidarse para obtener vanadato, y mediante el mismo proceso obtener luego vanadio.
A pesar de ello, si se desea conseguir de manera pura, es preciso emplear el método de Van Arkel-De Boer.
La mayoría de la producción de este elemento nace de minerales formados por óxidos conocidos como: magnetita. Es preciso acotar que se extrae, principalmente, en China, Rusia y Sudáfrica.
Quién lo descubrió
Este elemento químico fue descubierto en un mineral de plomo, por un mineralogista español de nombre Andrés Manuel del Río, en México, durante el siglo XIX.
Este, lo denomina Pancromo debido a su similitud de coloración con el cromo. Pero luego, debido al color de sus sales al calentarse, lo nombra Eritronio
Sin embargo, Hippolyte Victor Collet-Descotils cuestionó este descubrimiento afirmando que, en realidad, se trataba de plomo impuro, lo cual hizo que Andrés Manuel del Río se retractara de su descubrimiento.
Luego en 1830, fue redescubierto por el sueco Nils Gabriel Sefstrom en un óxido que encontró mientras trabajaba en una mena de hierro, dándole el nombre que posee hoy en día
Un siglo después, en 1967, Henry Roscoe preparó por primera vez Vanadio metálico mediante la reducción de tricloruro de vanadio VCL3 con hidrógeno.