Vanadium(V)-oxid

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

Gefahr

H- und P-Sätze

Gesundheitsschädlich bei Verschlucken oder Einatmen.
Verursacht schwere Augenschäden.
Kann die Atemwege reizen.
Kann vermutlich genetische Defekte verursachen (Expositionsweg angeben, sofern schlüssig belegt ist, dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen.
Schädigt die Organe (alle betroffenen Organe nennen) bei längerer oder wiederholter Exposition (Expositionsweg angeben, wenn schlüssig belegt ist, dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
Giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.

Einatmen von Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol vermeiden.
Freisetzung in die Umwelt vermeiden.
Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.

MAK

Schweiz: 0,05 mg·m⁻³ (gemessen als alveolengängiger Staub)

Toxikologische Daten

10 mg/kg (LD₅₀, Ratte, oral)

Kristallstruktur

__ V⁵⁺ __ O²⁻
Allgemeines
Name	Vanadium(V)-oxid
Andere Namen	Vanadiumpentoxid Divanadiumpentoxid Vanadiumpentaoxid Divanadiumpentaoxid
Verhältnisformel	V₂O₅
Kurzbeschreibung	gelber bis rotbrauner, geruchloser Feststoff
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	1314-62-1
EG-Nummer	215-239-8
ECHA-InfoCard	100.013.855
PubChem	14814
ChemSpider	14130
Eigenschaften
Molare Masse	181,88 g/mol
Aggregatzustand	fest
Dichte	3,36 g/cm³
Schmelzpunkt	690 °C
Siedepunkt	1750 °C (Zersetzung)
Löslichkeit	schwer löslich in Wasser erheblich löslich in Laugen, Säuren und Ethanol

Vanadium(V)-oxid (Vanadiumpentoxid) ist die stabilste Vanadiumverbindung mit dem Element Sauerstoff.

Darstellung

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

${\mathrm {4\ V_{{(s)}}+5\ O_{2}\rightarrow 2\ V_{2}O_{5}}}$ ; $\triangle H_{{B}}=-1560\ {\mathrm {kJ/mol}}$

Es kann auch durch Glühen von Ammoniummetavanadat (NH₄VO₃) bei 500–550 °C an Luft hergestellt werden.

${\ce {2 NH4VO3 -> V2O5 + 2 NH3 + H2O}}$

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:

${\ce {V2O5 + 3 SOCl2 -> 2 VOCl3 + 3 SO2}}$

${\ce {2 VOCl3 + 2 HNO3 ->[H_2O][]V2O5 + 3 Cl2 + 2 NO + H2O}}$

${\ce {V2O5 + 2 NH3 + H2O -> 2 NH4VO3}}$

${\ce {2 NH4VO3 ->[T][O_2]V2O5 + 2 NH3 + H2O}}$

Eigenschaften

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), mit den Gitterparametern a = 11,54 Å, b = 4,383 Å und c = 3,571 Å.

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. Vanadiumpentoxid ist ein giftiger Gefahrstoff.

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.

Basierend auf einem Artikel in Wikipedia.de