Vanadium

Vanadium - chemisches Zeich V, Ordnungszahl 23 - ist ein zu den Übergangsmetallen zählendes chemisches Element, das in der Natur selten vorkommt, in reinem Zustand weich und zäh ist und dessen Verbindungen häufig farbig sind.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Vanadium

Bezeichnung:Vanadium Symbol:V Ordnungszahl:23 Atommasse:50,9415(1) u Periodensystem-Stellung:5. Gruppe, 4. Periode, d-Block, Übergangselemente. Gruppen-Zugehörigkeit:Vanadium-Gruppe, Schwermetalle. Entdeckung:1801 - Andrés Manuel del Río. Bedeutung des Namens:Vanadis, ein Zweitname der nordischen Göttin Freya. Historische Bezeichnungen:Vanadin, Erythronium, Panchromium. Englischer Name:Vanadium CAS-Nummer:7440-62-2 InChI-Key:LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N

Das Vanadium-Atom

Das V-Atom - und damit das chemische Element Vanadium - ist eindeutig durch die 23 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Vanadium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Vanadium-Isotope bzw. Vanadium-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Vanadium-Vorkommen bestehen aus einem Isotopengemisch mit zwei verschiedenen Nukliden; die relative Atommasse wird daher mit 50,9415(1) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol

Kurzform

[Ar] 3d³ 4s²

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Vanadium-Atom zu trennen.

1. IE:	6,74619 eV	2. IE:	14,618 eV	3. IE:	29,311 eV	4. IE:	46,709 eV	5. IE:	65,2817 eV	6. IE:	128,13 eV
7. IE:	150,6 eV	8. IE:	173,4 eV	9. IE:	205,8 eV	10. IE:	230,5 eV	11. IE:	255,7 eV	12. IE:	308,1 eV
13. IE:	336,279 eV	14. IE:	896,0 eV	15. IE:	976 eV	16. IE:	1060 eV	17. IE:	1168 eV	18. IE:	1260 eV
19. IE:	1355 eV	20. IE:	1486 eV	21. IE:	1569,6 eV	22. IE:	6851,292 eV	23. IE:	7246,18 eV	24. IE:	eV

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Vanadium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
5465	626,7	519,8	512,1

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
66,3	37,2	37,2

Weitere Daten

Atomradius:171 pm (berechnet)
135 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:153(8) pm (nach Cordero et al.)
134 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
112 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
106 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:8,32 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,256; ω_L1: 0,00058; ω_L2: 0,0026; ω_L3: 0,0026 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,31; F₁₃: 0,58; F₂₃: Austrittsarbeit:4,44 eV Termsymbol:⁴F_3/2

Ionenradius

Ionenradien der V(II)-, V(III)-, V(IV)- und V(V)-Kationen in pm:

Ion	KoZ	I_effektiv	I_kristall	Anmerkungen
V²⁺ V³⁺ V⁴⁺ V⁴⁺ V⁴⁺ V⁵⁺ V⁵⁺ V⁵⁺	6 6 5 6 8 4 5 6	79 64 53 58 72 36 46 54	93 78 72 68

Spektrallinien des Vanadiums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Vanadiums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemie des Vanadiums

Vanadium ist ein unedles Metall, das schnell mit Nichtmetallen Verbindungen eingeht. Der stabilste Oxidationszustand ist +V, aber auch die Oxidationsstufe +IV ist häufig anzutreffen; seltener +II und +III.

Chemische Daten

Elektronegativität:1,63 nach Pauling
1,53 nach Allen
3,1482 eV nach Gosh-Gupta
3,6 eV nach PearsonElektronaffinität:0,527 66(20) eV bzw. 50,911(20) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+5 (+4, +3, +2)

Standardpotentiale

Normalpotential des Vanadiums:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-1,13	+ II	Vanadium(II)-Kation	V²⁺	+ 2 e^-	⇔	V (s)	Vanadium	0
-0,26	+ III	Vanadium(III)-Kation	V³⁺	+ e^-	⇔	V²⁺	Vanadium(II)-Kation	+ II
0,34	+ IV	Vanadyl(IV)-Kation	VO²⁺ + 2 H⁺	+ e^-	⇔	V³⁺ + H₂O	Vanadium(III)-Kation	+ III

Material- und physikalische Eigenschaften des Vanadiums

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen metallischen Vanadiums auf.

Schmelzpunkt:1910 °C Schmelzenthalpie (molar):21,5 kJ mol^-1 Siedepunkt:3407 °C Verdampfungsenthalpie:458,6 kJ mol^-1 Wärmekapazität:24,89 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,489 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:399 K Thermische Leitfähigkeit:30,7 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:8,4 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:5 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:197 nΩ m bei 20 °C Dichte:6,0 g cm^-3
5,5 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:127,6 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):161,9 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,00618 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,37 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:kubisch-raumzentriert - bcc Gitterkonstanten:a = 302,4 pm; Z = 2 Raumgruppe:lm3m - Nr. 229 Härte:nach Mohs: 7,0
nach Vickers: 0,628 GPa
nach Brinell: 0,628 GPa
nach Brinell (neu): 0,742 GPa (geglüht) Magnetismus:paramagnetisch Magnetische Suszeptibilität:3,8 × 10^-4 cm³ mol^-1 Schallgeschwindigkeit:4560 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
514,2 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:754,4 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:28,9 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
182,3 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Externe Informationsangebote

Gruppenelemente - Informationen

Übergangsmetalle
Übergangsmetalle Gruppen 3-12; Innere Übergangsmetalle. Universität Marburg - Format: PDF

Vanadium-Gruppe
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

Verbindungsklassen

Silanolato-Komplexe von Vanadium (III, IV)
Artikel: Z. Naturforsch. 57 b, 726–730 (2002) - Format: PDF

Thiofunktionelle Vanadiumkomplexe
Thiofunktionelle Vanadium- und Molybdänkomplexe. Dissertation Chemie. Universität Hamburg, 2005

Vanadium und Vanadiumverbindungen
Datenbank-Suchformular: Eigenschaften, Sicherheitsdaten und Produktdaten von Vanadium und Vanadiumverbindungen

Synthese, Herstellung, Produktion

Übergangsmetalle
Gewinnung und Reinigung. FH Münster - Format: PDF

Übergangsmetalle
Skript: Gewinnung und Reinigung der Übergangsmetalle - Format: PDF

Mineralogie

Vanadiumhaltige Minerale
Informationen zum Vanadium und den Vanadiummineralien. Mineralienatlas

Dissertationen

Bioinspirierte Vanadium-Komplexe
Synthese, Struktur und katalytische Aktivität. Dissertation, 2004. Universität Heidelberg

Thiofunktionelle Vanadium- und Molybdänkomplexe
Dissertation, 2005. Universität Hamburg - Format: PDF

Vanadium-(chlorimid)-trichlorid
Reaktionsverhalten von Vanadium-(chlorimid)-trichlorid. Dissertation, 2005. Universität Tübingen

Vanadium(IV)komplexe OH-funktioneller Aminosäuren
Modelle der Inhibierung von Phosphatasen. Dissertation, 2005. Universität Hamburg

Vanadium(IV)-phosphate
Neuartige Vanadium(IV)-phosphate für die Partialoxidation von kurzkettigen Kohlenwasserstoffen – Synthesen, Kristallstrukturen, Redox-Verhalten und katalytische Eigenschaften. Dissertation, 2008. Universität Bonn

Vanadium(V)-katalysierte Oxidationen
... substituierter Bishomoallylalkohole zur stereoselektiven O-Heterocyclen-Synthese. Dissertation, 2002. Universität Würzburg

Vanadium(V)-katalysierte Oxidationen
Untersuchungen zur stereoselektiven Synthese funktionalisierter Tetrahydrofurane durch Vanadium(V)- und Cobalt(II)-katalysierte Oxidationen substituierter Bishomoallylalkohole. Universität Würzburg

Vanadiumdotierte Metalloxide und -oxofluoride
... als Katalysatoren in selektiven Oxidationsreaktionen. Dissertation, 2005. HU Berlin

Vanadiumkomplexe mit thiofunktionellen Liganden
.. als Modellverbindungen für die Vanadium-Nitrogenase. Dissertation, 2001. Universität Hamburg

Vanadium-Nitrogenase und vanadatabhängige Haloperoxidasen
Vanadiumverbindungen als Modelle für Vanadium-Nitrogenase und vanadatabhängige Haloperoxidasen. Dissertation, 2000. Universität Hamburg

Vanadiumoxide
Synthese und strukturelle Untersuchungen von Molybdän-, Vanadium- und Wolframoxiden als Referenzverbindungen für die heterogene Katalyse. Dissertation, 2004. TU Berlin

Newsarchiv

Energie sparen nach dem Vorbild der Natur
Chemiker der Universität Jena klären Mechanismus von Vanadium-haltigen Enzymen auf [Abbildung: FSU]

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 15.05.2020.

Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/vanadium.php