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Farbenvielfalt des Vanadiums

Farbenvielfalt des Vanadiums. Universität Stuttgart Anorganische Chemie Jürgen Rac Carolin Schilling Rainer Feller 18. Februar 2003. Inhalt. 1. Das Element Vanadium 2. Darstellung und Verwendung von Vanadium 3. Kontaktverfahren 4. Formen des Vanadiums 5. Versuchsdurchführung

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Farbenvielfalt des Vanadiums

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Presentation Transcript

  1. Farbenvielfalt des Vanadiums Universität Stuttgart Anorganische Chemie Jürgen Rac Carolin Schilling Rainer Feller 18. Februar 2003

  2. Inhalt 1. Das Element Vanadium 2. Darstellung und Verwendung von Vanadium 3. Kontaktverfahren 4. Formen des Vanadiums 5. Versuchsdurchführung 6. Reaktionsgleichungen 7. Wichtige Redoxpotentiale

  3. Das 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

  4. 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 Darstellung von Vanadium Verwendung von Vanadium • Zusatz zu Stahl • Stahl wird zäh, hart, schmiedbar und schlagfest • Katalysator beim Kontaktverfahren

  5. V2O5 + SO2 V2O4 + SO3 V2O4 + ½ O2  V2O5 SO2 + ½O2  SO3 SO3 + H2SO4  H2S2O7 H2S2O7 + H2O  2H2SO4 Kontaktverfahren zur Schwefelsäureherstellung

  6. Formen 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

  7. Versuchsdurchführung Farbenvielfalt des Vanadiums • 1g Ammoniummetavanadat NH4VO3 in 200ml Wasser suspendieren • 2ml konzentrierte Schwefelsäure dazugeben • Gelbfärbung der vorher farblosen Lösung, roter Bodensatz • 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

  8. +V +V +V H2O/H2SO4 VO43- VO2+ + V2O5 gelbrot 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 +0 +IV +II H2O +IV +0 +III +II H2O H2O +III +0 +II +II Reaktionsgleichungen

  9. Redoxpotentiale

  10. Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit

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