Farbenvielfalt des Vanadiums
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Farbenvielfalt des VanadiumsFarbenvielfalt des Vanadiums
Universität StuttgartAnorganische Chemie
Jürgen RacCarolin Schilling
Rainer Feller
18. Februar 2003
Farbenvielfalt des Vanadiums 2 18. Februar 2003
InhaltInhalt
1. Das Element Vanadium
2. Darstellung und Verwendung von Vanadium
3. Kontaktverfahren
4. Formen des Vanadiums
5. Versuchsdurchführung
6. Reaktionsgleichungen
7. Wichtige Redoxpotentiale
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Das Element VanadiumDas Element Vanadium
• Element aus der 5. Gruppe• Schwermetall• Schmelzpunkt: 1890o Celsius• Siedepunkt: 3350o Celsius• Häufigkeit: 1,4 x 10–2 Gewichtsprozent• Vorkommen in: - Vanadiumerzen
- Vanadit
- Vanadiumglimmer
- Erdöl• Dichte: 6,12 g/cm3
• Farbe: stahlgrau / metallisch• Konsistenz: sehr weich; nicht brüchig
dadurch kalte Bearbeitung möglich• Beständigkeit: luftbeständig unter Bildung einer dünnen Oxidschicht
wird nur von oxidierenden Säuren angegriffen
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Darstellung von VanadiumDarstellung von Vanadium
Verwendung von VanadiumVerwendung von Vanadium
• Zusatz zu Stahl
Stahl wird zäh, hart, schmiedbar und schlagfest• Katalysator beim Kontaktverfahren
• Verfahren von van Arkel und de Boer
•Reduktion von Vanadiumpentaoxid (V2O5) mit Calcium:
V2O5 + 5Ca 2V + 5 CaO
• Reduktion von Vanadiumtrichlorid (VCl3) mit Magnesium zum Vanadiumschwamm
950o C
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Kontaktverfahren zur SchwefelsäureherstellungKontaktverfahren zur Schwefelsäureherstellung
V2O5 + SO2 V2O4 + SO3
V2O4 + ½ O2 V2O5
SO2 + ½O2 SO3
SO3 + H2SO4 H2S2O7
H2S2O7 + H2O 2H2SO4
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Formen des VanadiumsFormen des Vanadiums
2[VO4]3- + 2H+ [V2O7]4- +H2O
Divanadat
2[V2O7]4- + 4H+ [V4O12]4- + 2H2O
Tetravanadat
5[V4O12]4- + 8H+ 2[V10O28]6- + 4H20
Dekavanadat
[V10O28]6- + 6H+ 5[V2O5 aq] + 3H2O
Vanadiumpentaoxidhydrat
[V2O5 aq]+2H+ 2[VO2]+ + xH2O
Dioxovanadium(V)-Kation
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Farbenvielfalt des Vanadiums 8 18. Februar 2003
VersuchsdurchführungVersuchsdurchführung Farbenvielfalt des VanadiumsFarbenvielfalt des Vanadiums
• Zugabe von 6-8 Zinkgranalien
• Zunächst Zugabe von 25 ml halbkonzentrierte Salzsäure, dann nochmals weitere 50ml hinzugeben
Heftige Gasentwicklung durch naszierenden Wasserstoff. Die Lösung färbt sich zunächst himmelblau, danach grün, anschließend türkis, kurzzeitig fliederfarben, dann wieder türkis
• 1g Ammoniummetavanadat NH4VO3 in 200ml Wasser suspendieren
• 2ml konzentrierte Schwefelsäure dazugeben
Gelbfärbung der vorher farblosen Lösung, roter Bodensatz
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ReaktionsgleichungenReaktionsgleichungen
VO43- VO2
+ + V2O5
gelb rot
VO2+ + 2HCl + Zn [VO(H2O)5]2+ + H2O + Zn2+ + 2Cl-
blau
[VO(H2O)5]2+ + 2HCl + Zn [V(H2O)6]3+ + Zn2+ + 2Cl-
grün
[V(H2O)6]3+ + 2HCl + Zn [V(H2O)6]2+ + Zn2+ + 2Cl-
fliederfarben
+V +V +V
+V +0 +IV +II
+IV +0 +III +II
+III +0 +II +II
H2O/H2SO4
H2O
H2O
H2O
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RedoxpotentialeRedoxpotentiale
Redoxsystem Potential im
sauren Milieu
Potential im
basischen Milieu
V(V) / V(IV) 1,00 0,991
V(IV) / V(III) 0,359 0,542
V(III) / V(II) -0,256 -0,486
Zn / Zn(II) -0,7626 -1,215
H2 / 2H+ +/- 0,0000 +/- 0,0000
Vielen Dank für Eure AufmerksamkeitVielen Dank für Eure Aufmerksamkeit