Vanadium

ÔĽŅ
Vanadium
Vanadium
Titane ‚Üź Vanadium ‚Üí Chrome
‚ÄĒ
  Structure cristalline cubique √† corps centr√©

23
V
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
‚ÜĎ
V
‚Üď
Nb
Table compl√®te ‚ÄĘ Table √©tendue
Informations générales
Nom, symbole, numéro Vanadium, V, 23
Série chimique métaux de transition
Groupe, période, bloc 5, 4, d
Masse volumique 6,0 g¬∑cm-3 (18,7 ¬įC)[1]
Dureté 7
Couleur Blanc argenté
No CAS 7440-62-2
No EINECS 231-171-1
Propriétés atomiques
Masse atomique 50,9415 ¬Ī 0,0001 u[1]
Rayon atomique (calc) 135 pm (171 pm)
Rayon de covalence 1,53 ¬Ī 0,08 √Ö [2]
Configuration électronique [Ar] 3d3 4s2
√Člectrons par niveau d‚Äô√©nergie 2, 8, 11, 2
√Čtat(s) d‚Äôoxydation 5, 3
Oxyde Amphotère
Structure cristalline Cubique centré
Propriétés physiques
√Čtat ordinaire solide
Point de fusion 1 910 ¬įC [1]
Point d‚Äô√©bullition 3 407 ¬įC [1]
√Čnergie de fusion 20,9 kJ¬∑mol-1
√Čnergie de vaporisation 452 kJ¬∑mol-1
Volume molaire 8,32√ó10-6 m3¬∑mol-1
Pression de vapeur 3,06 Pa √† 1 659,85 ¬įC
Vitesse du son 4 560 m¬∑s-1 √† 20 ¬įC
Divers
√Člectron√©gativit√© (Pauling) 1,63
Chaleur massique 490 J¬∑kg-1¬∑K-1
Conductivit√© √©lectrique 4,89√ó106 S¬∑m-1
Conductivit√© thermique 30,7 W¬∑m-1¬∑K-1
√Čnergies d‚Äôionisation[1]
1re : 6,74619 eV 2e : 14,618 eV
3e : 29,311 eV 4e : 46,709 eV
5e : 65,2817 eV 6e : 128,13 eV
7e : 150,6 eV 8e : 173,4 eV
9e : 205,8 eV 10e : 230,5 eV
11e : 255,7 eV 12e : 308,1 eV
13e : 336,277 eV 14e : 896,0 eV
15e : 976 eV 16e : 1 060 eV
17e : 1 168 eV 18e : 1 260 eV
19e : 1 355 eV 20e : 1 486 eV
21e : 1 569,6 eV 22e : 6 851,3 eV
23e : 7 246,12 eV
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
48V {syn.} 15,9735 j őĶ 4,012 48Ti
49V {syn.} 330 j őĶ 0,602 49Ti
50V 0,25 % 150√ó1015 a őĶ
‚ÄĒ-‚ÄĒ
ő≤-
2,208
‚ÄĒ-‚ÄĒ
1,037
50Ti
‚ÄĒ-‚ÄĒ
50Cr
51V 99,75 % stable avec 28 neutrons
Précautions
Directive 67/548/EEC[3]
√Čtat pulv√©rulent :
Irritant
Xi
Facilement inflammable
F
Phrases R : 17, 36/37/38,
Phrases S : 7, 26, 33, 37, 43, 60,
SIMDUT[4]
Produit non classifié
SGH[3]
SGH02 : InflammableSGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
Danger
H228, H315, H319, H335, P210, P241, P302, P305, P338, P351, P352, P405, P501,
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 que l'on trouve dans certains minerais. Il est principalement utilisé dans les alliages.

Sommaire

Caractéristiques notables

Vanadium

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.

Utilisations

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

  • Le pentoxyde de vanadium (V2O5) est utilis√© dans les c√©ramiques et comme catalyseur ; c'est aussi un des responsables de la corrosion chaude par des gaz (fluxage).
  • Le vanadium est utilis√© pour stocker l'√©nergie √©lectrique dans des batteries √† flux, encore peu r√©pandues et en cours de d√©veloppement[5] (2007).
  • Le vanadium est utilis√© dans certains alliages d'acier inoxydable comme par exemple pour l'acier chirurgical.
  • M√©lang√© √† l'aluminium et au titane on l'utilise dans la fabrication des moteurs de jet.
  • Des compos√©s de vanadium sont utilis√©s comme catalyseur pour la synth√®se de l'acide sulfurique ou de l'anhydre mal√©ique.
  • On le trouve comme pigment du Bleu Vanadium.

Histoire

Le nom vanadium vient de Vanadis, ¬ę D√≠s des Vanir ¬Ľ, autre nom de Freyja, d√©esse scandinave de la beaut√©, car celui-ci pr√©sente des compos√©s chimiques tr√®s color√©s. Il a √©t√© d√©couvert par Andr√©s Manuel del R√≠o un min√©ralogiste espagnol √† Mexico en 1801. Il le baptisa alors ¬ę plomb brun ¬Ľ (maintenant appel√© vanadinite). Lors de ses exp√©riences, il d√©couvrit que cette couleur provenait de traces de chrome, et renomma alors l'√©l√©ment panchromium. Il le rebaptisa encore une fois plus tard √©rythronium, car la plupart des sels devenaient rouges lorsqu'ils √©taient chauff√©s. Le chimiste fran√ßais Hippolyte-Victor Collet-Descotils d√©clara alors que le nouvel √©l√©ment de del Rio n'√©tait que du chrome impur, et le Baron Alexander von Humboldt, ami de del Rio, fut du m√™me avis. Del Rio se rangea lui-m√™me √† 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.

R√īle biologique

À faible dose, le vanadium est un oligoélément, composant essentiel de certaines enzymes. 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 déjà qu'il possède des propriétés insulino-sensibilisante bien supérieure au sulfonyl-urée et à la metformine, avec des effets indésirables réputés minimes. En tant qu'élément naturel, il n'est pas brevetable.

Contamination environnementale, présence dans l'environnement

Le vanadium est tr√®s faiblement pr√©sent en solution dans l‚Äôoc√©an (de 1 √† 3 őľg/L) ; par exemple 1,22 őľg/L en moyenne dans l'eau du fond du Golfe du Saint-Laurent et 1,19 őľg/L en Atlantique Nord ou de 1,2 √† 1,8 őľg/L en mer des Sargasses, 1,53 √† 2,03 őľg/L dans le Pacifique. Il a rarement √©t√© mesur√© sur la frange littorale, mais quelques √©tudes ont trouv√© des taux variant de 0,61 őľg.l-1 √† 7,1 őľg.l-1 sur le littoral de la Mer Noire[6].

Dans l'air ou dans l'eau, il provient essentiellement des √©missions volcaniques, de l'√©rosion des sols et roches ou de sources anthropiques telles que les effluents des usines produisant l'oxyde de titane qui en contiennent beaucoup (Ex : 317 t/an apport√© par la Seine en Baie de Seine). Dans le monde, les fleuves en introduiraient ainsi 312 000 t/an dans l'oc√©an[6].

La pollution de l'air par la combustion d'hydrocarbures en est une autre source (le p√©trole brut Kowe√Įtien ou d‚ÄôArabie saoudite en renferme de 29 √† 60 mg par kg de p√©trole, soit un apport de 12 000 √† 24 000 t/an dont 10 √† 15 % rejoignent la mer via les pluies. 53 % de tout le vanadium de l'air serait ainsi d'origine anthropique[6].

√Čcotoxicologie

Le vanadium peut inhiber certaines r√©actions enzymatiques. La dose l√©tale sur 9 jours pour la moule a √©t√© √©valu√©e √† 65 mg/Litre [6]. De nombreux organismes marins le concentrent (Les Tunicates (Urochord√©s) ont une concentration interne de vanadium jusqu'√† un million de fois sup√©rieure √† celle de l'eau o√Ļ ils vivent), mais souvent en l'inertant (seule une faible partie est assimil√©e, le reste √©tant fix√© ou m√©tabolis√© et excr√©t√©).

Occurrence

On ne trouve pas de vanadium libre dans la nature, mais on le trouve sous forme li√©e dans au moins 65 min√©raux 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 pr√©sent dans la bauxite, ainsi que dans les roches carbonn√©es comme le p√©trole, le charbon, le bitume.

Le spectre du vanadium a aussi été détecté dans la lumière du Soleil ainsi que dans celle de certaines étoiles.

Isotopes

Le vanadium dans la nature est form√© de 2 isotopes : l'isotope 50 √† 0,24 %, tr√®s faiblement radioactif d√Ľ √† sa demie-vie extr√™mement longue ; et l'isotope 51 √† 99,76 %.

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Notes et références

  1. ‚ÜĎ a, b, c, d et e (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e √©d., Reli√©, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0) 
  2. ‚ÜĎ (en) Beatriz Cordero, Ver√≥nica G√≥mez, Ana E. Platero-Prats, Marc Rev√©s, Jorge Echeverr√≠a, Eduard Cremades, Flavia Barrag√°n et Santiago Alvarez, ¬ę Covalent radii revisited ¬Ľ, dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [lien DOI] 
  3. ‚ÜĎ a et b ALFA
  4. ‚ÜĎ ¬ę Vanadium √©l√©mentaire ¬Ľ dans la base de donn√©es de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme qu√©b√©cois responsable de la s√©curit√© et de la sant√© au travail), consult√© le 25 avril 2009
  5. ‚ÜĎ Australian Island Using Flow Batteries To Store Wind Power : MetaEfficient
  6. ‚ÜĎ a, b, c et d Surveillance du milieu marin, travaux du R√©seau National d'Observation de la Qualit√© du Milieu Marin Ifremer, Le RNO : programmes actuels - L'argent, le cobalt, le nickel et le vanadium dans les mollusques du littoral fran√ßais - Les carottes s√©dimentaires, m√©moire de la contamination, Bulletin Ifremer, 2002


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
  ‚Üď  
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


M√©tallo√Įdes Non-m√©taux Halog√®nes Gaz rares
M√©taux alcalins  M√©taux alcalino-terreux  M√©taux de transition M√©taux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides √Čl√©ments non class√©s


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