Elemento do grupo 5 - Group 5 element

Grupo 5 na tabela periódica
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgênio Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
grupo 4    grupo 6
Número do grupo IUPAC 5
Nome por elemento grupo vanádio
Número do grupo CAS
(EUA, padrão ABA)
VB
número IUPAC antigo
(Europa, padrão AB)
VA

↓  Período
4
Imagem: Vanadium gravado
Vanádio (V)
23 Metal de transição
5
Imagem: cristais de nióbio
Nióbio (Nb)
41 Metal de transição
6
Imagem: Tântalo, um único cristal
Tântalo (Ta)
73 Metal de transição
7 Dubnium (Db)
105 Metal de transição

lenda

elemento primordial
elemento sintético
Cor do número atômico:
preto = sólido

Grupo 5 (por estilo IUPAC ) é um grupo de elementos na tabela periódica . O Grupo 5 contém vanádio (V), nióbio (Nb), tântalo (Ta) e dubnium (Db). Este grupo encontra-se no bloco d da tabela periódica. O próprio grupo não adquiriu um nome trivial ; pertence ao grupo mais amplo dos metais de transição .

Os três elementos mais leves do Grupo 5 ocorrem naturalmente e compartilham propriedades semelhantes; todos os três são metais refratários duros sob condições padrão. O quarto elemento, dubnium , já foi sintetizado em laboratório, mas não foi encontrado ocorrendo na natureza, com meia-vida do isótopo mais estável, dubnium-268, de apenas 29 horas, e outros isótopos ainda mais radioativos . Até o momento, nenhum experimento em um supercollider foi conduzido para sintetizar o próximo membro do grupo, seja unpentseptium (Ups) ou unpentennium (Upe). Como o unpentseptium e o unpentennium são ambos elementos do final do período 8 , é improvável que esses elementos sejam sintetizados em um futuro próximo.

Química

Como outros grupos, os membros desta família mostram padrões em sua configuração eletrônica , especialmente as camadas mais externas, embora o nióbio curiosamente não siga a tendência:

Z Elemento Nº de elétrons / camada
23 vanádio 2, 8, 11, 2
41 nióbio 2, 8, 18, 12, 1
73 tântalo 2, 8, 18, 32, 11, 2
105 dubnium 2, 8, 18, 32, 32, 11, 2

A maior parte da química foi observada apenas para os três primeiros membros do grupo, a química do dubnium não está muito estabelecida e, portanto, o resto da seção lida apenas com vanádio, nióbio e tântalo. Todos os elementos do grupo são metais reativos com um alto ponto de fusão (1910 ° C, 2477 ° C, 3017 ° C). A reatividade nem sempre é óbvia devido à rápida formação de uma camada de óxido estável, que impede novas reações, de forma semelhante às tendências no Grupo 3 ou Grupo 4. Os metais formam óxidos diferentes: o vanádio forma óxido de vanádio (II) , vanádio (III) óxido , óxido de vanádio (IV) e óxido de vanádio (V) , nióbio forma óxido de nióbio (II) , óxido de nióbio (IV) e óxido de nióbio (V) , mas dos óxidos de tântalo apenas o óxido de tântalo (V) é caracterizado. Os óxidos de metal (V) são geralmente não reativos e agem como ácidos em vez de bases, mas os óxidos inferiores são menos estáveis. Eles, no entanto, têm algumas propriedades incomuns para óxidos, como alta condutividade elétrica.

Todos os três elementos formam vários compostos inorgânicos , geralmente no estado de oxidação de +5. Os estados de oxidação mais baixos também são conhecidos, mas são menos estáveis, diminuindo na estabilidade com o aumento da massa atômica.

História

O vanádio foi descoberto por Andrés Manuel del Río , mineralogista mexicano nascido na Espanha, em 1801 no mineral vanadinita . Depois que outros químicos rejeitaram sua descoberta do eritrônio, ele retirou sua afirmação.

O nióbio foi descoberto pelo químico inglês Charles Hatchett em 1801.

O tântalo foi descoberto pela primeira vez em 1802 por Anders Gustav Ekeberg . No entanto, era considerado idêntico ao nióbio até 1846, quando Heinrich Rose provou que os dois elementos eram diferentes. O tântalo puro não foi produzido até 1903.

Dubnium foi produzido pela primeira vez em 1968 no Joint Institute for Nuclear Research bombardeando amerício-243 com neon-22 e foi novamente produzido no Laboratório Lawrence Berkeley em 1970. Os nomes "neilsbohrium" e "joliotium" foram propostos para o elemento, mas em 1997, a IUPAC decidiu nomear o elemento dubnium.

Etimologias

Vanadium é nomeado para Vanadis , a deusa escandinava do amor. Nióbio recebeu esse nome em homenagem a Niobe , uma figura da mitologia grega . Tântalo tem o nome de Tântalo , uma figura da mitologia grega. Dubnium tem o nome de Dubna, Rússia , onde foi descoberto.

Ocorrência

Existem 160 partes por milhão de vanádio na crosta terrestre, tornando-o o 19º elemento mais abundante ali. O solo contém em média 100 partes por milhão de vanádio, e a água do mar contém 1,5 partes por bilhão de vanádio. Um humano típico contém 285 partes por bilhão de vanádio. Mais de 60 minérios de vanádio são conhecidos, incluindo vanadinita , patronita e carnotita .

Existem 20 partes por milhão de nióbio na crosta terrestre, tornando-o o 33º elemento mais abundante ali. O solo contém em média 24 partes por milhão de nióbio, e a água do mar contém 900 partes por quatrilhão de nióbio. Um humano típico contém 21 partes por bilhão de nióbio. O nióbio está nos minerais columbita e pirocloro .

Existem 2 partes por milhão de tântalo na crosta terrestre, tornando-o o 51º elemento mais abundante ali. O solo contém em média 1 a 2 partes por bilhão de tântalo e a água do mar contém 2 partes por trilhão de tântalo. Um humano típico contém 2,9 partes por bilhão de tântalo. O tântalo é encontrado nos minerais tantalita e pirocloro.

Produção

Aproximadamente 70000 toneladas de minério de vanádio são produzidas anualmente, com 25.000 t de minério de vanádio sendo produzidos na Rússia, 24.000 na África do Sul , 19.000 na China e 1.000 no Cazaquistão . 7000 t de vanádio metálico são produzidas a cada ano. É impossível obter vanádio aquecendo seu minério com carbono. Em vez disso, o vanádio é produzido pelo aquecimento do óxido de vanádio com cálcio em um vaso de pressão . O vanádio de altíssima pureza é produzido a partir da reação do tricloreto de vanádio com o magnésio.

230.000 t de minério de nióbio são produzidos anualmente, com o Brasil produzindo 210.000 t, o Canadá produzindo 10.000 t, e a Austrália produzindo 1000 t. 60.000 t de nióbio puro são produzidas a cada ano.

70000 t de minério de tântalo são produzidos anualmente. O Brasil produz 90% do minério de tântalo, com Canadá, Austrália, China e Ruanda também produzindo o elemento. A demanda por tântalo é de cerca de 1.200 t por ano.

Dubnium é produzido sinteticamente bombardeando actinídeos com elementos mais leves.

Formulários

A principal aplicação do vanádio é em ligas, como o aço vanádio . Ligas de vanádio são usadas em molas , ferramentas , motores a jato , blindagem e reatores nucleares . O óxido de vanádio dá à cerâmica uma cor dourada, e outros compostos de vanádio são usados ​​como catalisadores para produzir polímeros .

Pequenas quantidades de nióbio são adicionadas ao aço inoxidável para melhorar sua qualidade. As ligas de nióbio também são usadas em bicos de foguete devido à alta resistência à corrosão do nióbio .

O tântalo tem quatro tipos principais de aplicações. O tântalo é adicionado em objetos expostos a altas temperaturas, em dispositivos eletrônicos , em implantes cirúrgicos e no manuseio de substâncias corrosivas.

Toxicidade

O vanádio puro não é conhecido por ser tóxico. No entanto, o pentóxido de vanádio causa irritação severa nos olhos, nariz e garganta.

Acredita-se que o nióbio e seus compostos sejam levemente tóxicos, mas não se sabe da ocorrência de envenenamento por nióbio. O pó de nióbio pode irritar os olhos e a pele.

O tântalo e seus compostos raramente causam lesões e, quando o fazem, normalmente são erupções cutâneas.

Ocorrências biológicas

Dos elementos do grupo 5, apenas o vanádio foi identificado como desempenhando um papel na química biológica dos sistemas vivos, mas até mesmo desempenha um papel muito limitado na biologia e é mais importante em ambientes oceânicos do que em terra.

O vanádio, essencial para ascídias e tunicados como vanabinas , é conhecido nas células sanguíneas de Ascidiacea (ascídias) desde 1911, em concentrações de vanádio no sangue mais de 100 vezes superiores à concentração de vanádio na água do mar à sua volta. Várias espécies de macrofungos acumulam vanádio (até 500 mg / kg em peso seco). A bromoperoxidase dependente de vanádio gera compostos organobromínicos em várias espécies de algas marinhas .

Ratos e galinhas também precisam de vanádio em quantidades muito pequenas e as deficiências resultam em crescimento reduzido e reprodução prejudicada . O vanádio é um suplemento dietético relativamente controverso , principalmente para aumentar a sensibilidade à insulina e musculação . O sulfato de vanadil pode melhorar o controle da glicose em pessoas com diabetes tipo 2 . Além disso, decavanadato e oxovanadato são espécies que potencialmente possuem muitas atividades biológicas e que têm sido utilizadas com sucesso como ferramentas na compreensão de diversos processos bioquímicos.

Referências

Leitura adicional