Trabajo Investigacion

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

QUÍMICA INORGÁNICA I

PROFRE: JOSÉ ALBERTO ALARCÓN DÍAZ

ALUMNO: ALDO MARTÍNEZ GARCÍA

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

GRUPO: 8

2-ABRIL-2009

En este trabajo de investigación me permití tomar al elemento químico Vanadio, esto debido a que me llamó la atención desde hace ya

algún tiempo que supe algo de su historia. A continuación se plantea la información del Vanadio. Vanadio Historia El profesor Andrés Manuel del Río, de la Escuela de Minas de México , al analizar en 1801 un mineral de plomo mexicano de la mina Cardonal en Hidalgo (Zimapan), encuentra que produce unos óxidos, unas disoluciones y precipitados de colores muy diferentes a los que daban lugar los minerales de plomo que habitualmente trabajaban. Supone que el responsable era un nuevo metal, bautizándolo por todo lo que era se le achacaba como Pancromio, del griego PAN o PAS (πάς, todos, muchos) y CHROMOS (colores). Posteriormente cambia de opinión al observar que "con los alcalís y otras tierras daba sales que se ponían roxas al fuego y con los ácidos", y lo rebautiza como ERITRONIO, del griego ERITRO (ρυθρός, rojo ). Para confirmar su análisis manda una muestra, a Collet Descotils en París, que dictamina se trataba sólo de cromo impuro. Efectivamente tal como el cromo, daba sales rojas y amarillas y producía un óxido amarillo. De esta forma Del Río, previa consulta a un químico tan prestigioso como Fourcroy, rectifica su primitiva opinión, convencido de haber redescubierto el cromo en aquel mineral mexicano y olvidándose de él. En 1803, el Barón Von Humboldt lo trae de México, en la creencia de que se trataba de un nuevo metal parecido al cromo y al uranio, pero convencido de lo contrario por las opiniones de los analistas europeos, cuando lo traslada al Museo para la Naturaleza de Berlín, lo rotula como "mineral de plomo pardo procedente de las vetas de Zimapan al norte de México. Cromato de plomo. M.del Río cree haber descubierto un nuevo metal en él que llamó erytronium, antes panchromium, actualmente acreditado como cromo ordinario".

Tenían que pasar 29 años, para que el químico sueco Sefström, en un mineral de hierro extraído de una cantera de Falun, en su país, encuentre una sustancia que Wöhler identifica con la de Del Río, nombrándola como VANADIUM, derivado de la diosa nórdica de la belleza VANADIS , deslumbrado por las vistosas coloraciones de sus disoluciones. El mismo Wöhler, el descubridor de la síntesis de la urea que tanta importancia tuvo en la química orgánica, en carta dirigida a Liebig confiesa que también había estado a punto de descubrirlo: "... por el momento me tiene preocupado el nuevo metal sueco, el VANADIO DE SEFSTRÖM descubierto en realidad por Berzelius . Fuí un borrico de no haberlo descubierto yo mismo dos años antes, en el mineral de Zimapan de México . Me

preocupaba en analizarlo y ya había encontrado algo especial cuando cai enfermo . En el intervalo me comunicó Berzelius el descubrimiento de Sefström, quien lo halló en las escorias de la forja de Ekersholn. Se parece mucho al CROMO y es tan notable como él. Resulta por lo demás el mismo metal que había hallado Del Río en el mineral de plomo mexicano denominado ERITRONIO. Dacotils en cambio identificó el mineral como cromato de plomo. Quiero analizarlo aun cuando para ello tenga que robarme el tiempo.”

Este documento histórico es muy interesante, primero porque reconoce la paternidad del descubrimiento de Del Río, y segundo porque deja entrever que si Wöhler lo hubiera encontrado antes que Sefström, hubiera mantenido el nombre de ERITRONIO, no existiendo entonces el VANADIUM, que trasladará su nombre así como su símbolo, a todos los idiomas. Tanto Sefström como Wöhler eran discípulos de Berzelius, y los trabajos de identificación fueron realizados en los laboratorios de este último en Estocolmo bajo su dirección. Es allí donde en enero de 1831, separa el óxido del nuevo metal en estado puro. Lo que ocurrió es que Berzelius, en contra de los usos y costumbres de la investigación científica, quiso atribuir todos los derechos de la investigación a su discípulo. Cuando se realizó esto, Sefström no sabía que su metal era el mismo que el eritronio de Del Río, que suponía se trataba de cromo. Sólo más tarde comparando los comportamientos, se dieron cuenta que hacían referencia al mismo elemento. El nombre de Andrés Manuel del Río no pasó a la historia como descubridor del vanadio, aunque se inmortalizará, al dárselo a la región minera mexicana de Chihuahua, como cantón Andrés del Río. Tanto el nombre de VANADIUM, que procede de VANADIS, como el PANCROMIO y ERITRONIO de Del Río, se originan debido al llamativo colorido de las disoluciones de este elemento. Wöhler había demostrado que el mineral mexicano era realmente vanadato de plomo Pb3(VO4)2 y el color rojo no dependía realmente del vanadio, sino en este caso del ión Pb2+, esto no quiere decir que el vanadio no formara combinaciones coloreadas, por formación de diferentes complejos, tal como el Cr3+ ya explicado. En función de la estructura electrónica externa del elemento (4s23d3) y según el número de electrones en los orbitales d, de sus respectivos iones, presenta diferentes colores, así el V2+ es violeta, el V3+ es verde, el V4+ es azul (en el ion vanadilo VO2- ) y el V5+; amarillo. Todo un arco iris, que puede ser modificado en función de los ligandos o grupos con los que se combine.

Ferrovanadio

Características El vanadio es un metal de transición blanco, dúctil y brillante. Este metal de transición presenta una alta resistencia a las bases, al ácido sulfúrico (H2SO4) y al ácido clorhídrico (HCl). Se obtiene de distintos minerales, así como de petróleos. También se puede obtener de la recuperación del óxido de vanadio (V) en polvos procedentes de procesos de combustión. Tiene algunas aplicaciones nucleares debido a su baja sección de captura de neutrones. Es un elemento esencial en algunos seres vivos, aunque no se conoce su función. En sus compuestos presenta variados estados de oxidación, siendo los más comunes +2, +3, +4 y +5. Propiedades físicas

General

Punto de fusión

2175 K

Punto de ebullición

3682 K

Entalpía de vaporización

0,452 kJ/mol

Entalpía de fusión

20,9 kJ/mol

Presión de vapor

3,06 Pa a 2175 K

Calor específico

490 J/(kg·K)

Conductividad eléctrica

Serie química

Metal de transición

Densidad, dureza Mohs 6110 kg/m3, 7,0 Metálico gris plateado

Apariencia

Información diversa 1,63 (Pauling)

Vanadio, V, 23

Grupo, periodo, bloque 5, 4 , d

Velocidad del sonido 4560 m/s a 293,15 K Electronegatividad

Nombre, símbolo, número

Propiedades atómicas Masa atómica

50,9415 u

Radio medio

135 pm

4,89 × 106 m–1·Ω–1

171 pm

Conductividad térmica

Radio atómico calculado

30,7 W/(m·K)

Radio covalente

125 pm

1er potencial de ionización

650,9 kJ/mol

Radio de Van der Waals

Sin datos

2° potencial de ionización

1414 kJ/mol

Configuración electrónica

[Ar]3d34s2

3er potencial de ionización 4° potencial de ionización 5° potencial de ionización

is o.

AN kJ/mol Periodo de 2830 semidesintegración

48

V Sintéti 15,9735 días 4507 kJ/mol co

49

V Sintéti días 6298,7330 kJ/mol co

50

Estados de oxidación M(óxido) ED PD D MeV cristalina ε Estructura 4,012 48Ti ε

Sintéti ε V 1,4 × 10 17 a co β Isótopos más estables

0,602 2,208 1,037

49

Ti

50

Ti C

50

r Valores en el SI y en condiciones normales vanadio es estable con 28 51 V 100% (0 °C y neutrones 1 atm), salvo que se indique lo contrario. † Calculado a partir de distintas longitudes de enlace covalente, metálico o iónico.

2, 3, 4, 5(anfótero) Cúbica centrada en el cuerpo

Usos, aplicaciones y aspectos importantes •

Usos

El vanadio,por su dureza y resistencia a la tensión, se usa en muchas aleaciones como ferrovanadio, V-Ni y V-Cr. Los aceros cromovanadio se usan en la fabricación de muelles, engranajes de transmisión y otras partes de los motores. La aleación Ti-V se emplea en los cascos de los cohetes, en alojamientos de los motores de aviones reactores y para componentes de los reactores nucleares. Reemplaza al platino, como catalizador, en la fabricación de ácido sulfúrico y se emplea como agente reductor y como desecante en algunas pinturas. Aproximadamente el 80% del vanadio producido se emplea como ferrovanadio o como aditivo en aceros.

Cubiertos de aleación de vanadio •

Resortes de vanadio

Aplicaciones

Algunos compuestos de vanadio se utilizan como catalizadores en la producción de anhídrido maleico y ácido sulfúrico. Concretamente, es muy usado el pentóxido de vanadio, V2O5, que también se emplea en cerámica. Se emplea en acero inoxidable usado en instrumentos quirúrgicos y herramientas, en aceros resistentes a la corrosión, y mezclado con aluminio en aleaciones de titanio empleadas en motores de reacción. También, en aceros empleados en ejes de ruedas y cigüeñales, engranajes, y otros componentes críticos. Es un importante estabilizador de carburos en la fabricación de aceros. Se emplea en algunos componentes de reactores nucleares. Forma parte de algunos imanes superconductores. •

Importancia

El vanadio es un elemento esencial en algunos organismos. En humanos no está demostrada su esencialidad, aunque existen compuestos de vanadio que imitan y potencian la actividad de la insulina. Se encuentra en algunos enzimas en distintos seres vivos. Por ejemplo, en las haloperoxidasas (generalmente bromoperoxidasas) de algunas algas, que reducen peróxidos y a la vez halogenan un sustrato orgánico. Las ascidias (unos organismos marinos de la familia de los tunicados) almacenan altas concentraciones de vanadio, alrededor de un millón de veces más altas que el agua que les rodea, encontrándose en una molécula llamada hemovanadina. En estos organismos el vanadio se almacena en unas células llamadas vanadocitos. También acumula altas concentraciones de vanadio el hongo amanita muscaria. Se forma un complejo con un ligando ionóforo llamado amavadina. Es también usado para el manejo de la diabetes, esto en investigaciones recientes para tratar dicho padecimiento. Manejo y precauciones Precauciones para la protección del medio ambiente: No permitir el paso al sistema de desagües. Evitar la contaminación del suelo, aguas y desagües. Manipulación: Sin indicaciones particulares. Almacenamiento: Recipientes bien cerrados. Ambiente seco. En local bien ventilado. Mantener alejado de sustancias inflamables, fuentes de ignición y calor. Temperatura ambiente. Evitar la inhalación del polvo El polvo metálico es pirofórico, y los compuestos de vanadio deberían de ser considerados como altamente tóxicos. Su inhalación puede causar cáncer de pulmón. Se ha establecido un límite de exposición para el polvo de pentóxido de vanadio de 0,05 mg/m3, y de 0,1 mg/m3 para el gas de pentóxido de vanadio en el aire del lugar de trabajo para una jornada de 8 horas, 40 horas a la semana. Se recomienda que debe considerarse peligroso para la salud y la vida un nivel de 35 mg/m3 de vanadio. Este nivel se corresponde al cual puede causar problemas permanentes de salud o muerte.

Bibliografía

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http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~jpccec/tablap/6us os/v6.html www.respyn.uanl.mx/especiales/2007/ee-072007/documentos/conferencia_magistral_y_simposios/.../sd1 altamirano_lozano.pdf WebElements.com - Vanadium www.google.com http://www.panreac.com/new/esp/fds/ESP/X142909.htm