پنتا اکسید وانادیوم

پنتا اکسید وانادیوم که وانادیا نیز نامیده می شود یک ترکیب معدنی به شکل جامد زرد می باشد. این ماده به دلیل داشتن حالت اکسیداسیون بالا، هم اکسید آمفوتریک و هم ماده اکسید کننده است.از دیدگاه صنعتی، اکسید وانادیم (V) مهم ترین ترکیب وانادیوم است که ماده اصلی سازنده آلیاژهای این عنصر و یک کاتالیزور صنعتی است که به طور گسترده استفاده می شود.

شکل معدنی این ترکیب، shcherbinaite می باشد که بسیار نادر است.با گرم شدن مخلوطی از اکسید وانادیوم (V) و اکسید وانادیوم (III)، تناسبی برای ایجاد اکسید وانادیوم (IV)، به عنوان یک ماده جامد با رنگ آبی تیره رخ می دهد:

V2O5 + V2O3 → 4VO2

این کاهش همچنین می تواند توسط اسید اگزالیک، مونوکسیدکربن و دی اکسید گوگرد انجام شود. کاهش بیشتر با استفاده از هیدروژن یا CO اضافی می تواند منجر به مخلوط های پیچیده ای از اکسیدها مانند V4O7 و V5O9 گردد.

پنتا اکسید وانادیوم یک اکسید آمفوتریک است. برخلاف اکثر اکسیدهای فلزی، این ماده کمی در آب حل می شود و یک محلول اسیدی به شکل زرد کم رنگ می دهد. بنابراین این ماده با اسیدهای غیر احیا کننده قوی واکنش می دهد و محلول هایی حاوی نمک های زرد کم رنگ حاوی مراکز دیوکسووانادیوم (V) ایجاد می کند:

V2O5 + 2HNO3 → 2VO2(NO3) + H2O

این ترکیب همچنین با قلیایی قوی واکنش داده و پلی اکسی وانادات را تشکیل می دهد، که ساختار پیچیده ای دارند و به pH بستگی دارد. در صورت استفاده بیش از حد از هیدروکسید سدیم آبی، محصول نمک بی رنگ ارتوانادات سدیم خواهد شد.

اگر اسید به آرامی به محلول Na3VO4 اضافه شود، رنگ به تدریج از نارنجی به قرمز تیره تغییر خواهد کرد، قبل از اینکه پنتااکسید وانادیم هیدراته قهوه ای رنگ در PH حدود 2 رسوب کند. پس از تصفیه با تیونیل کلرید، به مایع فرار وانادیوم اکسی کلراید تبدیل می شود:

V2O5 + 3SOCl2 → 2VOCl3 + 3SO2

درجه فنی این ماده به عنوان یک پودر سیاه استفاده می شود که برای تولید فلز وانادیوم و فروانادیوم به کار می رود. یک سنگ معدن وانادیوم یا باقیمانده غنی از آن با کربنات سدیم و یک نمک آمونیوم تصفیه می شود تا متاوانادات سدیم تولید شود.

سپس این ماده با استفاده از H2SO4 تا pH 2-3 اسیدی می شود تا رسوبی از "کیک قرمز" به دست آورد (به تصویر بالا نگاه کنید). سپس کیک قرمز در دمای 690 درجه سانتی گراد ذوب می شود تا پنتا اکسید وانادیم خام تولید شود.

اکسید وانادیوم (V) هنگامی تولید می شود که فلز وانادیم با اکسیژن اضافی گرم شود، اما این محصول به دلیل حضور سایر اکسیدها به صورت ناخالص وجود دارد. یک آزمون رضایت بخش تر شامل تجزیه متاوانادات آمونیوم در دمای 500-550 درجه سانتیگراد می باشد:

2NH4VO3 → V2O5 + 2NH3 + H2O