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Vanadium – fest und zäh
Vanadium, veraltet auch Vanadin, ist ein chemisches Element mit dem Symbol V und der Ordnungszahl 23. Es ist ein stahlgraues, bläulich schimmerndes, in reinem Zustand sehr weiches Übergangsmetall.
Eigenschaften: Reines Vanadium ist ein Schwermetall, das sich im kalten Zustand gut schmieden und walzen lässt. Geringste Verunreinigungen erhöhen die Härte und vermindern die Dehnbarkeit. Obwohl Vanadium ein relativ unedles Metall ist, wird es an der Luft nicht angegriffen, da es sich sofort mit einer dünnen Oxidschicht überzieht und dabei den Glanz beibehält. Nach Monaten an der Luft verfärbt sich das Metall gelblich. Beim Erhitzen beginnt ab 300 Grad eine deutliche Oxidation, bei mehr als 600 Grad reagiert Vanadiumpulver zu Vanadium(V)-oxid
Vorkommen: Vanadium kommt ursprünglich nur gebunden vor. Aktuell sind etwa 65 vanadiumhaltige Mineralien bekannt – wichtig sind dabei unter anderem: Patronit, Vanadinit, Carnotit und Descloizit. Magnetit, ein Eisenerz, kann bis zu 2 Prozent Vanadium enthalten. Ebenso enthalten Bauxit und fossile Energieträger, wie Rohöl, Kohle, Ölschiefer und Teersand, beträchtliche Mengen an Vanadium. Spektralanalytisch kann Vanadium im Licht der Sonne und einiger Sterne nachgewiesen werden. Die bedeutendsten Vorkommen liegen in Südafrika, Russland, Australien, USA und Finnland.
Entdeckung: Die Entdeckung des Elementes gelang 1830 dem schwedischen Chemiker Nils Gabriel Sefström. Er untersuchte Eisen aus der schwedischen Eisenerzgrube Taberg, indem er dieses in Salzsäure löste. Dabei entdeckte er ein unbekanntes Element, das in manchen Eigenschaften dem Chrom, in anderen dem Uran ähnelte, aber nach weiteren Untersuchungen keines dieser Elemente war. Das neue Element benannte er nach Vanadis, einem Beinamen der nordischen Gottheit Freyja. Kurze Zeit später erbrachte Friedrich Wöhler den Identitätsnachweis von Vanadium mit Erythronium. Metallisches Vanadium wurde erstmals 1867 von Henry Enfield Roscoe durch Reduktion von Vanadium(II)-chlorid mit Wasserstoff hergestellt.
Verwendung: Die größte Bedeutung hat Vanadium als Legierungsbestandteil von Stählen, vor allem für Baustähle oder in Werkzeugen. Diese sind durch große Härte, Zähigkeit und Stoßfestigkeit gekennzeichnet. Dabei spielt Ferrovanadium eine große Rolle, eine technische Legierung des Eisens mit 60 bis 80 Prozent Vanadium, 0,1 bis 1 Prozent Kohlenstoff und dem Rest Eisen. Vanadium ist auch ein wichtiger Bestandteil für Hochtemperatur-Legierungen sowie Bestandteil für Magnetstähle. Legierungen des Vanadiums finden in der Reaktorindustrie zunehmend Verwendung für Brennstabhüllen. Auch in der Supraleitertechnik wird Vanadium immer wichtiger. Titanlegierungen, die Vanadium und meist auch Aluminium enthalten, sind besonders stabil und hitzebeständig und werden im Flugzeugbau für tragende Teile und Turbinenblätter von Flugzeugtriebwerken eingesetzt.
Physiologie und Toxikologie: Vanadium gehört zu den lebensnotwendigen Spurenelementen des Menschen. In chemisch gebundener Form beeinflusst es als Coenzym die Wirkung von Enzymen und ist für den Stoffwechsel der Hormone, der Glucose, der Knochen und der Schilddrüsen von Bedeutung. Mangelerscheinungen werden bisher in der medizinischen Literatur nicht beschrieben, vermutlich nimmt der Mensch über die tägliche Nahrung genug auf. Als besonders vanadiumreich gelten Spinat, Austern, Pilze, Vollkornprodukte, Fleisch und Fisch.
Vanadium-Stäube und einige anorganische Verbindungen haben sich im Tierversuch als krebserzeugend oder keimzellenschädigend erwiesen. Ein Problem für den Menschen tritt auf, wenn Arbeiter in einem Metallverhüttungsbetrieb arbeiten und dabei die Stäube längere Zeit einatmen. Eine chronische Vanadiumvergiftung kann sich in Schleimhautreizungen äußern oder chronische Lungen- oder Darmerkrankungen hervorrufen.
Video: Was ist Vanadium? Eine ausführliche Erklärung gibt es bei Periodic table of videos
Zur Wirkung von Vanadium im Körper
Autor: Fabian Stetzler