Úvod
Vanad (V) je chemický prvek, který patří mezi přechodné kovy. Jeho protonové číslo je 23 a v periodické tabulce se řadí do 5. skupiny. V čisté formě je to tvrdý, ale kujný kov stříbřitě bílé barvy, který dobře odolává korozi. V přírodě se nevyskytuje ryzí, ale je součástí přibližně 65 různých minerálů, například vanadinitu. Získává se především jako vedlejší produkt při zpracování železných rud, zejména z titanomagnetitu. Jeho největší využití je v ocelářství, kde se přidává do slitin pro zvýšení jejich pevnosti a odolnosti.
Vlastnosti
Vanad, chemická značka V a protonové číslo 23, je tvrdý, avšak v čistém stavu kujný a tažný přechodný kov stříbřitě šedé barvy. Vyznačuje se velmi vysokou teplotou tání i varu a mimořádnou strukturální pevností. Na vzduchu je stálý díky tenké, ale pevné pasivační vrstvě oxidu, která jej chrání před další oxidací a korozí. Je odolný vůči působení většiny zředěných kyselin, zásad i slané vody. Charakteristická je pro něj schopnost tvořit chemické sloučeniny v několika oxidačních stavech, typicky od +2 do +5, které se vyznačují výraznou a pestrou barevností.
Vznik názvu
Název prvku je odvozen od jména Vanadís, což je staroseverské přízvisko skandinávské bohyně krásy a plodnosti Freyi. Tento název byl zvolen kvůli široké škále nádherných a pestrých barev, které vytvářejí jeho chemické sloučeniny v různých oxidačních stavech, a připomínaly tak objeviteli krásu bohyně.
Objev
Historie objevu vanadu je poměrně spletitá a spojená se dvěma jmény. Prvek poprvé identifikoval v roce 1801 španělsko-mexický mineralog Andrés Manuel del Río, který jej nalezl v mexické olověné rudě. Nazval jej „erythronium“ kvůli červené barvě jeho solí po zahřátí. Jeho objev byl však mylně zpochybněn francouzskými chemiky, a tak del Río své tvrzení stáhl. O třicet let později, v roce 1831, byl prvek znovuobjeven švédským chemikem Nilsem Gabrielem Sefströmem, který mu dal dnešní název „vanadium“ podle severské bohyně krásy Vanadis, inspirován pestrou paletou barev jeho sloučenin.
Výskyt v přírodě
Vanad se v zemské kůře nevyskytuje jako ryzí kov, ale je rozptýlen v přibližně 65 různých minerálech a horninách. Mezi jeho nejdůležitější rudy patří patronit, karnotit a vanadinit. Významným zdrojem jsou také titanomagnetitové rudy, kde je získáván jako vedlejší produkt při výrobě železa, a nachází se i ve fosilních palivech, jako je ropa a uhlí. Proces získávání začíná pražením drcené rudy se sodnými solemi, čímž vzniká ve vodě rozpustný vanadičnan sodný. Z jeho roztoku se následně srážením získá oxid vanadičný, který je finálně redukován hliníkem či vápníkem na kovový vanad.
Využití
Vanad je klíčovým prvkem pro moderní průmysl, především jako legující přísada v ocelářství. Přidáním malého množství vanadu do oceli vzniká slitina zvaná ferovanad, která je extrémně pevná, houževnatá a odolná vůči opotřebení i vysokým teplotám. Tyto oceli nacházejí uplatnění při výrobě vysokorychlostních nástrojů, chirurgických instrumentů, automobilových součástek jako jsou klikové hřídele a také v konstrukčních prvcích pro budovy a mosty. V přírodě hraje vanad zajímavou biologickou roli. Některé mořské organismy, jako jsou sumky, ho koncentrují ve svých krevních buňkách, takzvaných vanadocytech. Je také nezbytný pro enzymy některých bakterií a řas fixujících atmosférický dusík.
Sloučeniny
V přírodě se vanad nevyskytuje jako ryzí prvek, ale je součástí přibližně 65 různých minerálů. Mezi nejznámější patří patronit, olovnatý vanadinit a radioaktivní karnotit, který je zároveň důležitou rudou uranu. Velmi významným přírodním zdrojem jsou také fosilní paliva, zejména ropa a ropné břidlice, kde je vanad vázán v komplexních organických molekulách. Člověk vyrábí širokou škálu sloučenin. Klíčový je oxid vanadičný, oranžový prášek sloužící jako nepostradatelný katalyzátor při výrobě kyseliny sírové. Dalšími jsou například extrémně tvrdý karbid vanadu pro řezné nástroje nebo modrý síran vanadylu.
Zajímavosti
Vanad je fascinující svou pestrobarevnou chemií. Jeho vodné roztoky iontů vykazují nádherné a zřetelně odlišné barvy v závislosti na oxidačním stavu: fialovou pro +2, zelenou pro +3, modrou pro +4 a žlutou pro +5. Tato vlastnost z něj činí skvělý demonstrační prvek v chemii. Mimořádně zajímavé jsou vanadové redoxní průtokové baterie, které mají teoreticky téměř nekonečnou životnost, protože se aktivní látky v elektrolytu degradují jen minimálně. Jsou ideální pro velkokapacitní ukládání energie. Některé mořské organismy, sumky, dokáží koncentrovat vanad na úroveň milionkrát vyšší než v mořské vodě.
