Vanadium(V)-oxid

Kristallstruktur
Strukturformel von Vanadiumpentoxid
Vorlage:Farbe V5+ 0 Vorlage:Farbe O2−
Allgemeines
Name	Vanadium(V)-oxid
Andere Namen	Vanadiumpentoxid Divanadiumpentoxid Vanadiumpentaoxid Divanadiumpentaoxid
Verhältnisformel	V2O5
Kurzbeschreibung	gelber bis rotbrauner, geruchloser Feststoff<ref name="GESTIS"/>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 215-239-8 ECHA-InfoCard 100.013.855 PubChem 14814 ChemSpider 14130 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	181,88 g·mol−1
Aggregatzustand	fest<ref name="GESTIS"/>
Dichte	3,36 g·cm−3<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	690 °C<ref name="GESTIS"/>
Siedepunkt	1750 °C (Zersetzung)<ref name="GESTIS"/>
Löslichkeit	schwer löslich in Wasser<ref name="GESTIS"/> erheblich löslich in Laugen, Säuren und Ethanol<ref name="brauer">Georg Brauer (Hrsg.) u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band III, Ferdinand Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1422.</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.013.855">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS" /> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 301​‐​330​‐​335​‐​341​‐​350​‐​361d​‐​362​‐​372​‐​411 P: ?
MAK	Schweiz: 0,05 mg·m−3 (gemessen als alveolengängiger Staub)<ref>Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 1314-62-1 bzw. Vanadium(V)-oxid)Vorlage:Abrufdatum</ref>
Toxikologische Daten	10 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)<ref name="GESTIS" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Vanadium(V)-oxid (auch bekannt als Vanadiumpentoxid und Divanadiumpentoxid) ist eine anorganische chemische Verbindung und das stabilste Oxid des Vanadiums. Bei Vanadium(V)-oxid handelt es sich um einen gelben bis rotbraunen, geruchslosen, hochgiftigen Feststoff. In der Natur kommt dieser als sehr seltenes Mineral Shcherbinait vor.

Darstellung

Vanadium(V)-oxid kann direkt aus den Elementen erzeugt werden.

<math>\mathrm{4 \ V_{(s)} + 5 \ O_2 \rightarrow 2 \ V_2O_5}</math>; <math>\triangle H_{B}=-1560\ \mathrm{kJ/mol}</math>

Es kann auch durch Glühen von Ammoniummetavanadat (NH₄VO₃) bei 500–550 °C an Luft hergestellt werden.<ref name="brauer"/>

<chem>2 NH4VO3 -> V2O5 + 2 NH3 + H2O</chem>

Da bei der thermischen Zersetzung von Ammoniummetavanadat an Luft stets leicht verunreinigtes Oxid entsteht, wird bei der Notwendigkeit der hochreinen Verbindung ein größerer Umweg in Kauf genommen, um ein exakt stöchiometrisches Produkt zu erhalten. Hierzu wird zunächst technisches Ammoniummetavanadat im Sauerstoffstrom zum Oxid verglüht, dieses dann mittels Thionylchlorid zum Vanadium(V)-oxidtrichlorid umgesetzt, hydrolysiert, mit Ammoniak zu einem hochreinen Ammoniummetavanadat umgesetzt und selbiges letztendlich erneut im Sauerstoffstrom zum Oxid verglüht<ref name="IS9"></ref>:

<chem>V2O5 + 3 SOCl2 -> 2 VOCl3 + 3 SO2</chem>

<chem>2 VOCl3 + 2 HNO3 ->[H_2O][]V2O5 + 3 Cl2 + 2 NO + H2O</chem>

<chem>V2O5 + 2 NH3 + H2O -> 2 NH4VO3</chem>

<chem>2 NH4VO3 ->[T][O_2]V2O5 + 2 NH3 + H2O</chem>

Eigenschaften

Datei:V2O5powder.jpg

Vanadiumpentoxid

Vanadium(V)-oxid ist ein gelber bis rotbrauner, geruchloser Feststoff, in dessen Kristallstruktur Vanadium-Ionen sich in den Oktaederlücken einer dichtesten Kugelpackung von Sauerstoff-Ionen befinden. Jedes Vanadium-Ion ist von fünf Sauerstoff-Ionen umgeben, wodurch eine verzerrte trigonale Dipyramide gebildet wird. Die Kristallstruktur ist orthorhombisch, Raumgruppe Pmn2₁ (Raumgruppen-Nr. 31)Vorlage:Raumgruppe/31, mit den Gitterparametern a = 11,54 Å, b = 4,383 Å und c = 3,571 Å.<ref>V. Shklover, T. Haibach, F. Ried, R. Nesper, P. Novak: Crystal structure of the product of Mg²+ insertion into V₂O₅ single crystals. In: Journal of Solid State Chemistry, 123, 1996, S. 317–323, doi:10.1006/jssc.1996.0186.</ref>

Verwendung

Vanadium(V)-oxid wird als Katalysator bei der Schwefelsäure-Gewinnung nach dem Kontaktverfahren genutzt. Zudem findet es Gebrauch bei der Herstellung von Stahllegierungen wie Ferrovanadium. Es wird unter anderem als Katalysator bei der Rauchgasreinigung in Müllverbrennungsanlagen und zur Erniedrigung des Schmelzpunkts bei der Emailleherstellung verwendet.

Vanadium(V)-oxid wird auch verwendet, um Weißglas undurchlässiger für UV-Licht zu machen. Dazu wird es der Glasschmelze zugesetzt, das fertige Glas ist weder von außen noch von innen beschichtet. Flaschen aus diesem Glas werden vor allem für Bier verwendet, um den Lichtgeschmack zu vermeiden.

Nanostrukturiertes Vanadium(V)-oxid bildet in Kombination mit Wasser einen Verbundwerkstoff, der als "keramisches Papier" bezeichnet wird. Dieses "keramische Papier" hat ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und ist elektrisch leitfähig. Mögliche Anwendungsbereiche sind deshalb Batterien, Gassensoren und künstliche Muskeln.<ref name ="MP">Max-Planck-Gesellschaft, München: Keramik zum Falten, abgerufen am 11. April 2013.</ref>

Sicherheitshinweise

Vanadium(V)-oxid ist eine hochgiftige Verbindung, die verschiedenste Gesundheitsrisiken birgt. Die letale Dosis liegt bei Ratten bei oraler Aufnahme bei 10 mg/kg, beim Menschen vermutlich zwischen 5 und 50 mg/kg. Es besteht Lebensgefahr bei Verschlucken, Einatmen oder Hautkontakt. Personen mit chronischen Atemwegserkrankungen sind besonders gefährdet. Darüber hinaus gilt Vanadium(V)-oxid als krebserregend und kann vermutlich auch genetische Defekte verursachen.<ref name="GESTIS"/><ref>Vanadium pentoxide. In: Cameo Chemicals. National Oceanic and Atmospheric Administration, abgerufen am 24. Februar 2025 (). </ref>

Literatur

• H. Oppermann, W. Brückner, W. Reichelt, E. Wolf, J. I. Terukow, F. A. Tschudnowski: Vanadiumoxide. Akademie-Verlag, Berlin 1983.

Weblinks

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Commons: Vanadium(V)-oxid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

<references/>

Vorlage:Klappleiste/Anfang Vanadium(II)-oxid | Vanadium(III)-oxid | Vanadium(IV)-oxid | Vanadium(V)-oxid Vorlage:Klappleiste/Ende