Farbenvielfalt des Vanadiums

Präsentation zum Thema: "Farbenvielfalt des Vanadiums"—  Präsentation transkript:

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

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

6 Formen des Vanadiums 2[VO4]3- + 2H+ [V2O7]4- +H2O Divanadat
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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8 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

9 Reaktionsgleichungen
VO 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 IV II +IV III II +III II II H2O/H2SO4 H2O

10 Redoxpotentiale 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

11 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit