Vanadium

Le vanadium tire son nom de « vanadis » déesse de la beauté dans la culture scandinave. Il fut découvert en 1801 au Mexique par un minéraliste espagnol Manuel Del Rio. Pendant 30 ans d’éminents scientifiques pensèrent que ce n’était que du Chrome impur. En fait en 1831 deux chimistes N G Sefström en Suède et F Wöhler en Allemagne confirmèrent que c’était un corps pur et en rendirent la paternité à Manuel Del Rio

Le Vanadium, symbole V, Numéro atomique 23 Est un métal pas très abondant, blanc argenté, De masse atomique 50,9 et de densité d = 6.
Il est de structure cubique centrée, il s’oxyde au delà de 900° mais il est très stable à température ordinaire. Il fait partie des métaux de transition

Le vanadium est présent dans de nombreux minerais tels que la vanadinite qui est un chlorovanadate de plomb (Pb5VO4Cl), la carnotite qui est un vanadate double d’uranyle et de potassium. Il se trouve aussi dans les minerais de titane, ce qui amène en aval des usines de fabrication d’oxyde de titane des eaux chargées en vanadium qui enrichissent les fleuves et estuaires (la Seine par exemple) en sels de ce métal. Les hydrocarbures, le pétrole et le charbon contiennent en général de l’ordre de 50 mg de vanadium par kilogramme. Leur combustion dégage ainsi près de 10 à 30 000 t de vanadium dans l’atmosphère sous forme d’oxydes, ce qui constitue une source anthropique majeure de pollution. Toutefois, à faible dose dans l’organisme, le vanadium est un oligoélément nécessaire à la vie.

Les oxydes de vanadium sont nombreux, car il adopte plusieurs états d’oxydation V5+,V4+, V3+. Le pentoxyde V2O5 (ci-contre) est le plus connu. De couleur rouge orangé, sa structure peut adopter plusieurs formes dont une amorphe, de type polymère en fils ou en couche mince. Il est largement utilisé comme catalyseur sur support d’alumine pour l’oxydation du dioxyde en trioxyde de soufre dans la fabrication de l’acide sulfurique.
C’est un semi-conducteur : déposé en microcouche sur les films photographiques, il draine les charges électrostatiques qui peuvent se créer lors du développement et engendrer des étincelles.

L’oxyde VO2, noir bleuté, a la même structure que l’oxyde de titane, mais un changement de structure cristalline à 65°C le fait passer de l’état isolant à l’état conducteur électrique de façon très spectaculaire.

Le Vanadium est un composant d’alliages très important. On l’ajoute aux aciers sous forme de ferro-vanadium pour donner des aciers spéciaux tels que les aciers inoxydables durs et résistants pour les couteaux ou les instruments chirurgicaux. Allié au fer et au chrome il donne les aciers chrome-vanadium très utilisés pour l’outillage. Enfin les alliages avec le titane, par exemple le TAV6 (90 % de titane, 6 % d’aluminium et 4 % de vanadium), présentent le meilleur rapport robustesse/légèreté et sont essentiels en construction aéronautique ou spatiale. Ces utilisations de haute technologie en font un métal coûteux autour de 36 €/kg et quasi stratégique, avec seulement quelques compagnies productrices et trois grands pays qui se partagent l’essentiel d’un marché de quelques 60 000 t/an : l’Afrique du Sud, la Chine et la Russie.

Ainsi la pensée chimique du jour ne peut-être que :
« Préférez une clé en chrome-vanadium plutôt qu’une clé au bras »

Sources :

Déjà membre de la SCF ?

J'adhère