Vanadyum

Özellikler

Sembolü "V" olan Vadanyum atomları 23 elektron, 28 nötron ve 23 protona sahiptir. Periyodik cetvelin geçiş elementlerindendir. Atomun ortalama kütlesi 50.9415 birimdir.^[1] Oda sıcaklığında katı fazda bulunur.

Vanadyum; orta sertlikte, çelik mavisi bir metaldir. Daha az bilinen bir metal olmasına rağmen dövülebilir, sünme ve korozyona dayanıklı nitelikleri nedeniyle imalat sanayinde oldukça değerlidir. Vanadyum doğada nadiren serbest bir element olarak bulunur, ancak manyetit, vanadinit, karnotit ve patronit dahil olmak üzere yaklaşık 65 farklı mineralde bulunabilir. Havada kolayca kararmaz, ancak ısıtıldığında neredeyse tüm ametaller ile birleşir.

Vanadyum için önemli oksidasyon durumları +2, +3, +4 ve +5'tir. Sulu çözelti içinde iyonlar, oksidasyon durumuna bağlı olarak farklı renkler gösterir. Bu renkler; +2 durumunda lavanta, +3 durumunda yeşil, +4 durumunda mavi ve +5 durumunda sarı renktedirler.^[2]

Erime ve Kaynama Noktası

Vanadyumun erime Noktası 2183 K (1910°C or 3470°F), kaynama noktası ise 3680 K (3407°C or 6165°F) olarak ölçülmüştür.^[3]

Bulunma Sıklığı ve Üretimi

Çeşitli mineraller, kömür ve petrol ile bir arada bulunan vanadyum, Dünya'nın kabuğunda en çok bulunan 22. elementtir. Ticari olarak üretimi yapılan bazı mineral kaynakları karnotit, vanadinit ve roskoelit mineralleridir. Hatta Peru, Mina Ragra'daki madenlerde aşırı çıkarma faaliyetleri dolayısıyla vanadyum içeren önemli bir mineral olan patronit yatakları maddi olarak tükenmiştir. Diğer ticari vanadyum kaynakları arasında, şaşırtıcı bir şekilde Venezuela ve Meksika'dan çıkarılan bazı petrol kaynaklarını yakan gemilerin bacalarından ve kazanlarından toplanan baca tozu vardır. Ayrıca manyetit de önemli bir vanadyum kaynağı olabilmektedir. 21. yüzyılın başlarında en önde gelen vanadyum üreticileri arasında Çin, Güney Afrika ve Rusya bulunmaktaydı.

Uygulama ve Kullanım Alanları

Vanadyum metal, levha, şerit, folyo, çubuk, tel ve boru, yüksek sıcaklıkta hizmette, kimya endüstrisinde ve diğer metallerin yapıştırılmasında kullanım alanı bulmuştur. Vanadyumun başlıca ticari kullanımı, süneklik ve şok direnci sağladığı çelik ve dökme demirde olduğu için, üretilen vanadyumun çoğu vanadyum yapımında ferrovanadyum (yaklaşık yüzde 85 vanadyum) olarak demir ile birlikte kullanılır. Vanadyum-çelik alaşımları, akslar, zırh plakaları, araba dişlileri, yaylar, kesme aletleri, piston çubukları ve krank milleri gibi son derece sert aletler yapmak için kullanılır.

Royal Society of Chemistry'e göre, vanadyum alaşımları düşük nötron emici özelliklerinden dolayı nükleer reaktörler yapmak için de kullanılıyor. Aslında, vanadyum için ilk yaygın endüstriyel kullanım, Model T Ford'un çelik çerçevesindeydi, bu da daha büyük bir gerilme mukavemetine sahip olan daha hafif bir çerçeveye sahip olmasını sağladı.

Bileşik vanadyum pentoksit (V₂O₅) sabitleştirici olarak da kullanılır. Bazı kimyasal reaksiyonlarda bir katalizör olarak ve seramik imalatında da kullanılır. Jefferson Lab'a göre süper iletken mıknatıslar oluşturmak için galyum ile de birleştirilebilir. Alüminyum ve titanyum ile karıştırıldığında vanadyum, diş implantları ve jet motorları gibi özel uygulamalar için kullanılan çok güçlü bir alaşım oluşturabilir.

Tarihi

Vanadyum iki kez keşfedildi. İlki 1801'de Mexico City'de Mineraloji Profesörü olan Andrés Manuel del Rio tarafından yapıldı. Bunu bir vanadit, yani Pb₅(VO₄ )₃Cl örneğinde buldu ve Paris'e bir örnek gönderdi. Bununla birlikte, Fransız kimyagerler bunun bir krom minerali olduğu sonucuna vardı.

Vanadyum, ikinci kez 1831'de Stockholm'de İsveçli kimyager Nil Gabriel Selfström tarafından keşfedildi. Småland'da çıkarılan cevherden yapılmış bir dökme demir örneğinden ayırdı. Bunun yeni bir element olduğunu gösterebildi. Saf vanadyum 1869'da Manchester'da Henry Roscoe tarafından üretildi ve daha önceki metal örneklerinin gerçekten vanadyum nitrür (VN) olduğunu gösterdi.

Etimolojisi

Vanadyum elementin adı, İskandinav tanrıçası Freyja'nın eski İskandinav adı olan "Vanadis"ten gelmektedir.^[4]

Önlem ve Güven

Vanadyumun İnsan Sağlığına Etkileri

Vanadyum bileşikleri ciddi tehlike olarak kabul edilmez; ancak vanadyum peroksit tozuna maruz kalan işçilerin ciddi göz, burun ve boğaz tahrişine maruz kaldığı bulunmuştur. Vanadyumun insanlar tarafından alımı esas olarak karabuğday, soya fasulyesi, zeytinyağı, ayçiçek yağı, elma ve yumurta gibi gıda maddeleriyle gerçekleşir. Alım çok yüksek olduğunda, vanadyum insan sağlığı üzerinde bir dizi etkiye sahip olabilir. Vanadyum alımı hava yoluyla gerçekleştiğinde bronşit ve zatürreye neden olabilir. Vanadyumun akut etkileri akciğerler, boğazlar, gözler ve burun boşluklarının tahrişidir.

Vanadyumun Çevreye Etkileri

Vanadyum, çeşitli nörolojik etkileri olan bazı enzimlerin hayvanlarda inhibisyonuna neden olur. Nörolojik etkilerinin yanında vanadyum solunum bozukluklarına, felçlere ve karaciğer ve böbreklerde olumsuz etkilere neden olabilir. Test hayvanları ile yapılan laboratuvar testleri, vanadyumun erkek hayvanların üreme sistemine zarar verebileceğini ve dişi plasentada biriktiğini göstermiştir. Vanadyum bazı durumlarda DNA değişikliğine neden olabilir; ancak hayvanlarda normalde kansere neden olmadığı bilinmektedir.