Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Chemie
  3. 5 Periodensystem der Elemente
  4. 5.1 Ordnung in der Vielfalt der Elemente
  5. 5.1.1 Grundlagen
  6. Vanadium

Vanadium


Vanadium ist ein stahlgraues Schwermetall der 5. Nebengruppe. Neben der häufig in Verbindungen anzutreffenden Oxidationsstufe V tritt das Element auch in niederen Oxidationsstufen z. B. II in [V(H2O)6]2 +-Verbindungen (violett) oder III in [V(H2O)6]3 +-Verbindungen (grün) auf. Meist wird aus den Vanadiumerzen z. B. Vanadinit, Pb5(PO4)3Cl, Ferrovanadium gewonnen, das zur Stahlveredelung (Vanadinstahl) eingesetzt wird. Vanadiumoxide finden als Katalysatoren z. B. bei der Herstellung von Schwefelsäure Verwendung.

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 2323 Protonen
23 Elektronen
4. Periode4 besetzte Elektronenschalen
V. Nebengruppe5 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im GrundzustandAr 4s23d3
Elektronegativität1,6
Ionisierungsenergie in eV6,74
häufigste OxidationszahlenV, III
Atommasse des Elements in u50,94
Atomradius in 10- 1 0m1,321
Ionenradius in 10- 1 0m0,59 (+5)
Aggregatzustand im Normalzustandfest

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild bei 25 °C5,8
Härte nach Mohs und Brinell5,0; 74,2 · 107
Schallgeschwindigkeit in Bild4560
Schmelztemperatur in °C1900
spezifische Schmelzwärme in Bild345,5
Siedetemperatur in °C3450
spezifische Verdampfungswärme in Bild9010,6
Standardentropie S0 in Bild29
Wärmeleitfähigkeit in Bild bei 27 °C30,7

spezifische Wärmekapazität in Bild

0,489
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild 
spez. elektrischer Widerstand in Bild0,2485
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
0,014

Zentrifuge für medizinische Zwecke aus einer Vanadium-Legierung

Isotope des Elements 

Natürliches Vanadium kommt in der Natur vorwiegend in Form eines stabilen Isotops (51) vor. Daneben existiert in der Natur ein radioaktives, langlebiges Isotop (50). Alle 17 weiteren Isotope des Vanadiums wurden künstlich hergestellt. In der Tabelle sind exemplarisch nur zwei weitere aufgeführt.

Ordnungszahl ZMassenzahl AAtommasse in uHäufigkeit
in %
Art der Strahlung
und Energie in MeV
Halbwertszeit
234847,952 259künstlichβ Bild: 0,716,1 d
 5049,947 1640,26%β Bild: k. A.5 · 101 4 a
 5150,943 96199,74%  
 5251,944 780künstlichβ Bild: 2,53,77 min.

Weitere Eigenschaften

Vanadium ist ein stahlgraues Schwermetall. In kaltem Zustand ist es gut schmied-, walz- und ziehbar. Normalerweise ist das Metall etwas verunreinigt und dadurch sehr hart und spröde. Bei Normaltemperatur ist es paramagnetisch, hat eine mittlere Schmelz- und Siedetemperatur und kristallisiert im kubisch-raumzentrierten Gitter. Vanadium gehört zur sogenannten Vanadiumgruppe (5. Nebengruppe) und bildet als typisches Übergangsmetall in seinen Verbindungen fast alle Oxidationsstufen von -III bis V. Die wichtigsten und beständigsten sind die Stufen III, IV und V. Vanadium ist aufgrund des negativen Normalpotenzials ein unedles Metall. Es ist bei Raumtemperatur an Luft beständig, weil sich sofort ein Oxidfilm bildet, der die Oberfläche über einen langen Zeitraum blank hält. Infolge der Passivierung wird Vanadium bei Raumtemperatur nicht von nichtoxidierenden Säuren angegriffen, dagegen löst es sich in oxidierenden Säuren, wie z. B. in heißer Salpetersäure, konzentrierter Schwefelsäure und Königswasser. Mit Metallen bildet Vanadium leicht Legierungen.

Entdeckung

ANDRÉS MANUEL del RIO (1765-1849), ein mexikanischer Mineraloge, entdeckte 1801 Vanadium in einem Bleierz. DEL RIO nannte das neue Element Panchrom, später Erythronium. Erst 30 Jahre später wurde das Metall vom schwedischen Chemiker NIELS GABRIEL SEFSTRÖM (1787-1845) in Falum wiederentdeckt. SEFSTRÖM nannte es Vanadin, von Vanadis, einem Beinamen der nordischen Göttin Freya. Unreines Vanadium wurde 1867 von Sir HENRY ROSCOE (1833-1915) in Manchester isoliert. Reines, 99,8 %iges Vanadium erhielten 1927 die Amerikaner J.W. MARDEN und N.M. RICH durch Reduktion von Vanadium(V)-oxid mit Calcium.

Vorkommen/Herstellung

Vanadium kommt auf der Erde relativ häufig vor und steht in Bezug auf seine Häufigkeit an 23. Stelle. In der Natur tritt Vanadium nicht elementar auf. In zahlreichen Eisen-, Kupfer-, Zink- und Titanerzen findet man Vanadium in sehr geringen Mengen. Außerdem ist es in bestimmten Erdölsorten aus Venezuela und Kanada sowie in verschiedenen Kohlen und Asphaltiten enthalten. Daher kommt es in großen Mengen in Flugaschen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe vor. Abbauwürdige Vanadium-Mengen findet man in der Republik Südafrika, der GUS, den USA und der V. R. China. Die größten Vanadium-Mengen fallen jedoch als Sekundärprodukt in der Schlacke der Eisen- und Stahlherstellung sowie bei der Verhüttung vanadiumhaltiger Titan- und Uranerze an. Ausgangsmaterial für die technische Herstellung von Vanadium ist das Vanadium(V)-oxid, das man durch Rösten und Laugen der Vanadiumerze oder vanadiumhaltiger Schlacken erhält. Die Herstellung des Metalls erfolgt durch aluminothermische Reduktion des Vanadium(V)-oxids. Dabei erhält man eine Vanadium-Aluminium-Legierung, aus der Aluminium bei 1 700 °C abdestilliert wird. Man reduziert heute Vanadium(V)-oxid mit dem billigeren Calcium bei niedrigerer Temperatur. Die Herstellung von reinem Vanadium erfolgt durch elektrolytische Reduktion. Hochreines Vanadium erhält man durch das Van-Arkel-de-Boer-Verfahren durch Zersetzung von Vanadiumiodid bei 900-1 000 °C.

Verwendung

Die größte Bedeutung hat Vanadium als Legierungsbestandteil von Stählen, z. B. Baustähle, Werkzeugstähle. Diese sind durch große Härte, Zähigkeit und Stoßfestigkeit gekennzeichnet. Dabei spielt Ferrovanadium eine große Rolle. Vanadium ist auch ein wichtiger Bestandteil für Hochtemperatur-Legierungen sowie in Form von FeVCo Bestandteil für Magnetstähle. Legierungen des Vanadiums finden in der Reaktorindustrie zunehmend Verwendung für Brennstabhüllen. In der Supraleitertechnik wird Vanadium immer wichtiger.

Wichtige Verbindungen

Oxide mit Vanadium in den Oxidationsstufen III bis IV, Vanadyl-Phosphate, Vanadyl-Sulfate, Halogenide

Bau

Vanadium kristallisiert in einem kubisch-raumzentrierten Metallgitter.

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Vanadium." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie/artikel/vanadium (Abgerufen: 23. May 2025, 16:43 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • Feststoffe
  • Periodensystem der Elemente
  • PSE
  • Metalle
  • Element
  • Vanadium
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Wissenstest, Analytik

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Qualitative und quantitative Analytik“.

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Die Elemente der 1. Hauptgruppe – Eigenschaften und wichtige Verbindungen der Alkalimetalle

Zur 1. Hauptgruppe des Periodensystems gehören die Elemente Wasserstoff, Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Caesium. Wasserstoff, der in der ersten Periode steht, ist ein typisches Nichtmetall. Die übrigen Elemente der 1. Hauptgruppe werden auch Alkalimetalle genannt, sie sind weiche, reaktionsfähige Metalle.

Die Alkalimetalle geben leicht ihr Valenzelektron ab und sind daher sehr reaktiv. Sie kommen in der Natur nur in gebundener Form vor. Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum.

Entwicklung der chemischen Industrie (1851-1900)

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde die klassische Chemie vollendet. Den Anorganikern gelang die Systematisierung der Elemente im Periodensystem. In der organischen Chemie erkannte man die Vierwertigkeit des Kohlenstoffs und die daraus resultierende tetraedrische Konfiguration des Kohlenstoffatoms. Die verschiedenen Formen der Isomerie und ihre Bedeutung wurden nachgewiesen und richtig interpretiert, darunter auch das Schlüssel-Schloss-Prinzip enzymatischer Reaktionen. Die Physikochemiker formulierten die Hauptsätze der Thermodynamik und begründeten die chemische Kinetik.
Die fundamentalen naturwissenschaftlichen Entdeckungen führten auch dazu, dass großtechnische Prozesse immer besser beherrscht wurden und riesige Gewinne abwarfen. Die Verfahren zur Herstellung von Stahl und Schwefelsäure wurden revolutioniert. Eine besondere Entwicklung nahm die organische Synthesechemie durch die erfolgreiche technische Realisierung der Synthesen von Farbstoffen wie Indigo oder Arzneistoffen wie Aspirin. Dadurch bedingt erfolgte die Gründung vieler großer Chemieunternehmen wie der BASF und der BAYER AG, die heute noch führende Unternehmen in ihrer Branche sind.

Aluminium als Gebrauchsmetall

Aluminium ist heute nach Eisen das bedeutendste Gebrauchsmetall. Ursache dafür ist sein außergewöhnliches Eigenschaftsspektrum. Insbesondere die geringe Dichte hilft bei der Treibstoff- und Energieeinsparung im Verkehrssektor. Dabei ist Aluminium zugleich extrem fest, sehr langlebig und witterungsbeständig. Von Nachteil sind die enorm hohen Energieaufwendungen für die Produktion von Aluminium aus dem Erz Bauxit. Glücklicherweise ist Aluminium in besonderem Maße recyclingfähig, wobei bis zu 95% des Energieaufwands eingespart werden können.

Isomerie von Komplexverbindungen

Chemische Verbindungen sind isomer, wenn sie in ihrer Summenformel übereinstimmen, sich aber in der Struktur unterscheiden. Aufgrund dieses Umstandes besitzen Isomere in der Regel unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften. In der anorganischen Chemie treten Isomere insbesondere bei Komplexverbindungen auf, wobei hauptsächlich vier Hauptisomerieformen unterschieden werden, Konfigurationsisomerie, Bindungsisomerie, Ionenisomerie und Koordinationsisomerie. Sie alle beruhen auf unterschiedlicher Anordnung der Liganden um das Zentralion oder darauf, dass diese in verschiedenen stöchiometrischen Verhältnissen an das Zentralion gebunden sind.

Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025