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Siehe auch: Periodensystem der Elemente, Niobium, Vanadiumpentoxid 
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Vanadium

Autor: H. Lohninger

Ordnungszahl 23
Symbol V
CAS-Nr. 7440-62-2
Atomgewicht 50.9415 amu
Elektronenkonfiguration [Ar] 3d3 4s2
Schmelzpunkt 1910 °C
Siedepunkt 3407 °C
Dichte 6.110 g/cm3
Quellen: Enghag 2004 , Wieser 2011
Geschichte
Vanadium wurde 1830 von N.G. Selfström entdeckt, nach dem es bereits 1801 von A.M. del Rio als Bestandteil eines mexikanischen Bleierzes vermutet wurde. Elementares Vanadium wurde erstmals 1867 von H. Roscoe dargestellt.
Vorkommen
Vanadium kommt in vielen verschiedenen Mineralien vor, von denen Carnotit, K(UO2)(VO4), Vanadinit, Pb5(VO4)3Cl und Patronit, VS4, die wichtigsten sind. Weiters kommt Vanadium in Phosphatlagern, in bestimmten Eisenerzen und in bestimmten Rohölsorten (Venezuela, Kanada) vor.
Gewinnung und Darstellung
Die Vanadiumerze (mit meist weniger als 12% Vanadium) werden zuerst in Vanadiumpentoxid, V2O5, umgewandelt, in dem die Erze mit Natriumchlorid oder Natriumcarbonat geröstet werden. Dabei bilden sich Alkalivanadate, die mit Wasser ausgelaugt werden und dann mit Schwefelsäure (pH 2 bis 3) als V2O5x H2O gefällt werden. Das wasserhaltige V2O5 wird dann bei 700°C zu Divanadiumpentoxid geröstet.

Reines Vanadium nach dem Van-Arkel-de-Boer-Verfahren hergestellt. Der Stab links oben ist oberflächlich oxidiert. Foto: Wikimedia Commons, User Alchemist-hp.
Zur Herstellung des metallischen Vanadiums wird das Divanadiumpentoxid entweder mit Aluminium, Ferrosilizium oder Calcium zu metallischem Vanadium reduziert, das aber bei allen drei Verfahren noch verunreinigt ist (am besten in dieser Hinsicht funktioniert die Reduktion mit Calcium bei 950°C:

V2O5 + 5 Ca 2 V + 5 CaO

Die Darstellung von reinstem Vanadium geschieht mit dem Van-Arkel-de-Boer-Verfahren.
Eigenschaften
Reines Vanadium ist ein weiches, stahlgraues Metall, das bei Verunreinigung mit kleinen Mengen von Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff oder Stickstoff seine Eigenschaften sehr stark ändert (erhöhter Schmelzpunkt und größere Sprödigkeit). An der Luft entwickelt Vanadium eine passivierende Oxidschicht, die es auch vor nicht-oxidierenden Säuren schützt (ausgenommen Flusssäure). In oxidierenden Säuren und Alkalischmelzen wird Vanadium gelöst. Bei hohen Temperaturen reagiert es mit Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff. Chlor und Fluor greifen Vanadium schon bei Raumtemperatur an.

Obwohl Vanadium zu den essentiellen Elementen gehört (Tagesbedarf ca. 1 mg) sind Vanadium und seine Verbindungen giftig (max. Arbeitsplatzkonzentration 50 µg V2O5 pro m3). Vanadium hat ähnlich wie Zirconium einen niedrigen Wirkungsquerschnitt für Neutronen.

Verwendung
Vanadium wird hauptsächlich in Legierungen eingesetzt, z.B. in Bau- oder Werkzeugstahl, aber auch in Hochtemperaturlegierungen mit Titan. Darüberhinaus findet es auch Verwendung als Hülle für Kernbrennstoffe. Divanadiumpentoxid wird auch als Katalysator verwendet.


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Last Update: 2013-08-08