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Vanadium ( V )

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Allgemeine Beschreibung  

Vanadium wurde 1801 in Mexiko-Stadt von A.M. del Rio entdeckt und erneut von N.G. Selfström 1831 in Falun, Schweden.

Vanadium ist ein weiches, glänzendes, silbriges Metall, das sich in vielen verschiedenen Mineralien, darunter auch Rohölen, befindet. Es kommt in der Erdkruste mit einer Häufigkeit von 160 ppm vor und kann nach Umwandlung in das Pentoxid V2O5 und anschließender Reduktion mit Aluminium isoliert werden. Hochreines Vanadium kann im Van-Arkel-Verfahren gewonnen werden, in dem das Jodid an einem heißen Metalldraht thermisch zersetzt wird. Reines Vanadium ist aufgrund der schützenden Oxidschicht auf seiner Oberfläche korrosionsfest; es wird von konzentrierten Säuren angegriffen, nicht jedoch von geschmolzenen Alkalien.

Vanadium wird hauptsächlich als Legierungszusatz verwendet, und zwar insbesondere bei Stählen, wo es als Ferrovanadium -einer Legierung aus Eisen und Vanadium- bezeichnet wird. Der Zusatz von Vanadium zu Stählen scheidet eingeschlossenen Sauerstoff und Stickstoff aus und verbessert daher die Materialfestigkeit. Typischerweise liegt der Vanadiumgehalt bei max. 0,5%.

   

Atomische Eigenschaften

Atomgewicht ( amu ) 50,9415
Atomradius - Goldschmidt ( nm ) 0,136
Elektronenstruktur Ar 3d3 4s2
Ionisationspotential Nr. eV
1 6.74
2 14.6
3 29.3
4 46.7
5 65.2
6 128
Kristallstruktur kubisch raumzentriert
Natürliche Isotopenverteilung Massenzahl %
50 0.25
51 99.75
Ordnungszahl 23
Photoelektrische Austrittsarbeit ( eV ) 4,3
Thermischer Neutronenabsorptionsquerschnitt ( Barns ) 5,06
angegebene Valenzen 2, 3, 4, 5

Elektrische Eigenschaften

Elektrischer Widerstand bei 20C ( µOhmcm ) 19,6
Temperaturkoeffizient bei 0-100C ( K-1 ) 0,0039
Supraleitfähigkeit kritische Temperatur ( K ) 5,40
Therm. EMK gegenüber Pt (kalt 0C warm 100C) ( mV ) 0,63

Mechanische Eigenschaften

Materialzustand weich hart polykristallin
E-modul im Zugversuch ( GPa )     127,6
Härte - Vickers 80 150
Kerbschlagzähigkeit nach Izod ( J m-1 ) 10-136
Kompressionsmodul ( GPa )     158
Poissonsche Konstante     0,365
Streckgrenze ( MPa ) 170-450 515-690
Zugfestigkeit ( MPa ) 260-585 530-730

Physikalische Eigenschaften

Dichte bei 20C ( g cm-3 ) 6,1
Schmelzpunkt ( C ) 1890
Siedepunkt ( C ) 3380

Thermische Eigenschaften

Latente Schmelzwärme ( J g-1 ) 345
Latente Verdampfungswärme ( J g-1 ) 8975
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient bei 0-100C ( x10-6 K-1 ) 8,3
Spezifische Wärme bei 25C ( J K-1 kg-1 ) 486
Wärmeleitfähigkeit bei 0-100C ( W m-1 K-1 ) 30,7

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