Vanádio – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre Vanádio

O vanádio é um metal de transição duro, cinza prateado, dúctil e maleável. O metal elementar raramente é encontrado na natureza, mas uma vez isolado artificialmente, a formação de uma camada de óxido (passivação) estabiliza o metal livre contra oxidação adicional.

Resumo

Elemento	Vanádio
Número atômico	23
Categoria do elemento	Metal de transição
Fase em STP	Sólido
Densidade	6,11 g/cm3
Resistência à tração	800 MPa
Força de rendimento	770 MPa
Módulo de elasticidade de Young	128 GPa
Escala de Mohs	6,7
Dureza Brinell	650 MPa
Dureza Vickers	630 MPa
Ponto de fusão	1910°C
Ponto de ebulição	3407°C
Condutividade térmica	30,7 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	8,4 µm/mK
Calor específico	0,49 J/gK
Calor de fusão	20,9 kJ/mol
Calor da vaporização	0,452 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	197
Suscetibilidade Magnética	+255e-6 cm3/mol

Aplicações do Vanádio

O vanádio é usado principalmente para produzir ligas de aço especiais, como aços para ferramentas de alta velocidade e algumas ligas de alumínio. Vanádio é geralmente adicionado ao aço para inibir o crescimento de grãos durante o tratamento térmico. Ao controlar o crescimento do grão, melhora a resistência e a tenacidade dos aços endurecidos e revenidos. O vanádio é adicionado para promover a resistência à abrasão e para produzir carbonetos duros e estáveis ​​que, sendo apenas parcialmente solúveis, liberam pouco carbono na matriz. O composto industrial de vanádio mais importante, o pentóxido de vanádio, é usado como catalisador para a produção de ácido sulfúrico. A bateria redox de vanádio para armazenamento de energia pode ser uma aplicação importante no futuro.

Produção e preço do Vanádio

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do Vanádio puro estavam em torno de 2200 $/kg.

O vanádio ocorre naturalmente em cerca de 65 minerais e em depósitos de combustíveis fósseis. É produzido na China e na Rússia a partir de escória de fundição de aço. Outros países o produzem diretamente de magnetita, pó de combustão de óleo pesado ou como subproduto da mineração de urânio. As reservas mundiais de vanádio (a parte do recurso de vanádio identificado que atende aos critérios físicos e químicos mínimos especificados relacionados às práticas atuais de mineração e produção) são estimadas em cerca de 15 milhões de toneladas métricas e provavelmente são suficientes para atender às necessidades de vanádio no próximo século no atual taxa de consumo.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Vanádio

Força do Vanádio

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Vanádio

A resistência à tração final do Vanádio é de 800 MPa.

Força de rendimento de Vanádio

O limite de escoamento do Vanádio é de 770 MPa.

Módulo de Elasticidade do Vanádio

O módulo de elasticidade de Young do Vanádio é 128 GPa.

Dureza do Vanádio

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Vanádio é de aproximadamente 650 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Vanádio é de aproximadamente 630 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Vanádio tem uma dureza de aproximadamente 6,7.

Veja também: Dureza dos Materiais

Vanádio – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Vanádio é a estrutura cúbica de corpo centrado.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Vanádio

Propriedades Térmicas do Vanádio

Vanádio – Ponto de fusão e ponto de ebulição

O ponto de fusão do Vanádio é 1910 °C.

O ponto de ebulição do Vanádio é 3407 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Vanádio – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Vanádio é 30,7 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica de Vanádio

O coeficiente de expansão térmica linear de Vanádio é  de 8,4 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Vanádio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Vanádio é 0,49 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Vanádio é 20,9 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Vanádio é 0,452 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Vanádio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Vanádio

A resistividade elétrica do Vanádio é 197 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o vanádio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Vanádio

A suscetibilidade magnética do Vanádio é +255e-6 cm^3/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Vanádio em resposta a um campo magnético aplicado.