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Vanadium

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Données  v · d · m 
Titane - Vanadium - Chrome
-
V
Nb
 
 
 
 
23
V
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               

Table complète - Table étendue

Général
Nom, Symbole, Numéro Vanadium, V, 23
Série chimique métaux de transition
Groupe, Période, Bloc 5, 4, d
Masse volumique 6110 kg/m3
Couleur Blanc argenté
Propriétés atomiques
Masse atomique 50,9415 u
Rayon atomique (calc) 135 (171) pm
Rayon de covalence 125 pm
Rayon de van der Waals ND pm
Configuration électronique [Ar] 3d3 4s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 11, 2
État(s) d'oxydation 5,3
Oxyde Amphotère
Structure cristalline Cubique centré
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Température de fusion 2175 K
Température de vaporisation 3682 K
Énergie de fusion 20,9 kJ/mol
Énergie de vaporisation 452 kJ/mol
Volume molaire 8,32×10-6 m3/mol
Pression de la vapeur 3,06 Pa à 1933 K
Vélocité du son 4560 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,63
Chaleur massique 490 J/(kg·K)
Conductivité électrique 4,89×106 S/m
Conductivité thermique 30,7 W/(m·K)
1er potentiel d'ionisation 650,9 kJ/mol
2e potentiel d'ionisation 1414 kJ/mol
3e potentiel d'ionisation 2830 kJ/mol
4e potentiel d'ionisation 4507 kJ/mol
5e potentiel d'ionisation 6298,7 kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN période MD Ed MeV PD
48V {syn.} 15,9735 d ε 4,012 48Ti
49V {syn.} 330 d ε 0,602 49Ti
50V 0,25% 1,5×1017 a ε
β
2,208
1,037
50Ti
50Cr
51V 99,75% stable avec 28 neutrons
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le vanadium est un élément chimique, de symbole V et de numéro atomique 23.

C'est un métal rare, mou et ductile. On le trouve dans certains minerais et est principalement utilisé dans les alliages.

Sommaire

[modifier] Caractéristiques notables

Le vanadium est un métal blanc, brillant, mou et ductile. Il possède une bonne résistance à la corrosion par les composés alcalins, ainsi qu'aux acides chlorhydrique et sulfurique. Il s'oxyde rapidement à environ 933 K. Le vanadium possède une bonne force structurelle ainsi qu'une faible section efficace d'interaction avec les neutrons de fission, ce qui le rend utile dans les applications nucléaires. C'est un métal qui présente à la fois des caractéristiques acide et basique.

Les états d'oxydation communs du vanadium sont +2, +3, +4 et +5. Une expérience populaire faite en réduisant du vanadate d'ammonium avec du zinc métallique permet de démontrer par calorimétrie les quatre états d'oxydation du vanadium. Un état d'oxydation +1 existe mais est plus rarement rencontré.

[modifier] Utilisations

Environ 80% du vanadium produit est utilisé dans le ferro-vanadium et comme additif dans l'acier. Autres utilisations :

  • Le pentoxyde de vanadium (V2O5) est utilisé dans les céramiques et comme catalyseur ; c'est aussi un des gaz responsables de la corrosion chaude (fluxage).
  • Le vanadium est utilisé pour stocker l'énergie électrique dans des batteries à flux, encore peu répandues et en cours de développement[1] (2007).
  • Le vanadium est utilisé dans certain alliage d'acier inoxydable comme par exemple pour l'acier chirurgical.
  • Mélangé à l'aluminium et au titane on l'utilise dans la fabrication des moteurs de jet.
  • Des composés de vanadium sont utilisé comme catalyseur pour la synthèse de l'acide sulfurique ou de l'anhydre maléique.

[modifier] Histoire

Le nom vanadium vient de Vanadis, « Dís des Vanir », autre nom de Freyja, déesse scandinave de la beauté, car celui-ci présente des composés chimiques très colorés. Il a été découvert par Andrés Manuel del Río un minéralogiste espagnol à Mexico en 1801. Il le baptisa alors « plomb brun » (maintenant appelé vanadinite). Lors de ses expériences, il découvrit que cette couleur provenait de traces de chrome, et renomma alors l'élément panchromium. Il le rebaptisa encore une fois plus tard érythronium, car la plupart des sels devenaient rouges lorsqu'ils étaient chauffés. Le chimiste français Hippolyte-Victor Collet-Descotils déclara alors que le nouvel élément de del Rio n'était que du chrome impur, et le Baron Alexander von Humboldt, ami de del Rio, fut du même avis. Del Rio se rangea lui-même à leurs conclusions.

En 1831, un suédois du nom de Nils Gabriel Sefström, redécouvrit le vanadium dans de nouveaux oxydes qu'il trouva en travaillant sur des minerais de fer. Plus tard la même année Friedrich Wöhler confirma les travaux de del Rio.

Le vanadium métallique fut isolé par Henry Enfield Roscoe en 1867. Celui-ci réduisit du chlorure de vanadium (VCl3) avec du dihydrogène.

[modifier] Rôle biologique

En biologie, l'atome de vanadium est un composant essentiel de certaines enzymes. Les Tunicates (Urochordés) ont une concentration de vanadium un million de fois supérieure à l'eau où ils se trouvent. Les rats et les poulets en ont besoin d'une quantité infinitésimale pour éviter des déficiences dans la croissance et la reproduction. Le vanadium est à l'étude pour le traitement du diabète. On sait déja qu'il possède des propriétés insulino-sensibilisante bien supérieure au sulfonyl-urée et à la metformine, et que les effets indésirables sont minimes. Il ne sera pourtant jamais mis sur le marché car il s'agit d'un élément naturel et de ce fait non-brevetable.

[modifier] Occurrence

On ne trouve pas de vanadium libre dans la nature, mais on le trouve sous forme liée dans au moins 65 minéraux comme la patronite (VS4), la vanadinite (Pb5(VO4)3Cl), et la carnotite (K2(UO2)2(VO4)2.3H2O); parfois dans la tanzanite. Le vanadium est aussi présent dans la bauxite, ainsi que dans le carbone contenant des dépôts comme le pétrole, le charbon, le bitume. Le spectre du vanadium a aussi été détecté dans la lumière du soleil ainsi que dans celle de certaines étoiles.

[modifier] Isotopes

La vanadium dans la nature est formé de deux isotopes, l'isotope 50 à 0,24% et l'isotope 51 à 99,76%.

[modifier] Notes et références

  1. Australian Island Using Flow Batteries To Store Wind Power : MetaEfficient
wikt:

Voir « vanadium » sur le Wiktionnaire.