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

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

2 Farbenvielfalt des Vanadiums Februar 2003 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 Farbenvielfalt des Vanadiums Februar 2003 Das Element Vanadium Element aus der 5. Gruppe Schwermetall Schmelzpunkt: 1890 o Celsius Siedepunkt:3350 o Celsius Häufigkeit: 1,4 x 10 –2 Gewichtsprozent Vorkommen in:- Vanadiumerzen - Vanadit - Vanadiumglimmer - Erdöl Dichte: 6,12 g/cm 3 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 Farbenvielfalt des Vanadiums Februar 2003 Darstellung von Vanadium Verwendung 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 (V 2 O 5 ) mit Calcium: V 2 O 5 + 5Ca 2V + 5 CaO Reduktion von Vanadiumtrichlorid (VCl 3 ) mit Magnesium zum Vanadiumschwamm 950 o C

5 Farbenvielfalt des Vanadiums Februar 2003 Kontaktverfahren zur Schwefelsäureherstellung V 2 O 5 + SO 2 V 2 O 4 + SO 3 V 2 O 4 + ½ O 2 V 2 O 5 SO 2 + ½O 2 SO 3 SO 3 + H 2 SO 4 H 2 S 2 O 7 H 2 S 2 O 7 + H 2 O 2H 2 SO 4

6 Farbenvielfalt des Vanadiums Februar 2003 Formen des Vanadiums 2[VO 4 ] H + [V 2 O 7 ] 4- +H 2 O Divanadat 2[V 2 O 7 ] H + [V 4 O 12 ] H 2 O Tetravanadat 5[V 4 O 12 ] H + 2[V 10 O 28 ] H20 Dekavanadat [V 10 O 28 ] H + 5[V 2 O 5 aq] + 3H 2 O Vanadiumpentaoxidhydrat [V 2 O 5 aq]+2H + 2[VO 2 ] + + xH 2 O Dioxovanadium(V)-Kation

7 Farbenvielfalt des Vanadiums Februar 2003

8 Farbenvielfalt des Vanadiums Februar 2003 VersuchsdurchführungFarbenvielfalt 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 NH 4 VO 3 in 200ml Wasser suspendieren 2ml konzentrierte Schwefelsäure dazugeben Gelbfärbung der vorher farblosen Lösung, roter Bodensatz

9 Farbenvielfalt des Vanadiums Februar 2003 Reaktionsgleichungen VO 4 3- VO V 2 O 5 gelb rot VO HCl + Zn [VO(H 2 O) 5 ] 2+ + H 2 O + Zn Cl - blau [VO(H 2 O) 5 ] HCl + Zn [V(H 2 O) 6 ] 3+ + Zn Cl - grün [V(H 2 O) 6 ] HCl + Zn [V(H 2 O) 6 ] 2+ + Zn Cl - fliederfarben +V +V +V +V +0 +IV +II +IV +0 +III +II +III +0 +II +II H 2 O/H 2 SO 4 H2OH2O H2OH2O H2OH2O

10 Farbenvielfalt des Vanadiums Februar 2003 Redoxpotentiale Redoxsystem Potential im sauren Milieu Potential im basischen Milieu V(V) / V(IV)1,000,991 V(IV) / V(III)0,3590,542 V(III) / V(II)-0,256-0,486 Zn / Zn(II)-0,7626-1,215 H 2 / 2H + +/- 0,0000

11 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit


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