UNTUK APA VANADIUM(V) DIBUAT?

Vanadium(V) oksida (vanadia) ialah senyawa anorganik dengan rumus V2O5. Secara umum dikenal sebagai vanadium pentoksida, ini adalah zat padat berwarna coklat/kuning, meskipun ketika diendapkan segar dari laruta air, warnanya jingga gelap. Disebabkan keadaan oksidasinya tinggi, baik oksida amfoter maupun zat pengoksidasi. Dari  persoektif industri, oksida ini merupakan senyawa paling penting dari vanadium, sebagai prekursor dasar untuk paduan vanadium dan luas digunakan sebagai katalis industri.

Bentuk mineral dari senyawa ini,  shcherbinaite, sangat langka, hampir selaqlu dijumpai di antara fumarol. Mineral trihidrat, V2O5·3H2O, juga dikenal dengan nama navajoite.

Nama IUPAC oksida vanadium ini ialah Divanadium pentoksida; nama lainnya adalah Vanadium pentoksida, Vanadat anhidrida, Divanadium pentoksida. Adapun sifat-sifatnya adalah:

·         Rumus molekul: V2O5

·         Berat molekul: 181,8800 gr/mol

·         Penampilan: Zat padat berwarna kuning

·         Densitas: 3,357 g/cm3

·         Titik lebur: 690 °C; 1274 °F; 963 K

·         Titik didih:1750 °C; 3180 °F; 2020 K (terurai)

·         Kelarutan dalam air: 0,8 gr/L (20 °C)

·         Struktur kristal: Ortorombik

·         Gugus ruang: Pmmn, No. 59

·         Konstanta kisi: a = 1151 pm, b = 355.9 pm, c = 437.1 pm

·         Geometri koordinasi: Bipiramida (V) trigonal terdistorsi

·         MSDS: ICSC 0596

·         Kata sinyal GHS: Berbahaya

·         Indeks Uni Eropa: 023-001-00-8

·         Klasifikasi Uni Eropa: Mutagenik Cat.3; Reproduksi Cat.3; Beracun (T); Berbahaya (Xn); Iritasi (Xi); Berbahaya bagi lingkungan (N)

·         Titik nyala: Tidak mudah terbakar

·         LD50: 10 mg/kg

 

SIFAT KIMIA

Pada pemanasan, V2O5 kehilangan oksigen secara timbal-balik (reversible), bertrut-turut membentuk V2O4, V2O3, VO dan logam vanadium.

Reaksi Asam-Basa

Tidak seperti kebanyakanoksida logam, oksida ini sedikitlarutdalam airuntuk memberikanlarutan asamkuning pucat. Ketikasenyawa inidibentuk olehV2O5adalah oksidaamfoter. Dengan demikian, V2O5bereaksi denganasamnon-pereduksi kuat untuk membentuklarutan yang mengandunggaramkuning pucatyang mengandungdioksovanadium(V) pusat:

V2O5 + 2 HNO3 → 2 VO2(NO3) + H2O

V2O5 juga bereaksi dengan alkali kuat untuk membentuk polioksovanadat, yang memiliki struktur yang bergantung pada pH. Bila NaOH berair digunakan berlebih, produknya adalah suatu garam tidak berwarna, natrium ortovanadat, Na3VO4. Bila asam ditambahkan perlahan-lahan ke dalam larutan Na3VO4, warna secara bertahap  memperdalammelaluijinggake merahsebelum V2O5terhidrasi coklatmengendapsekitarpH2. Larutan initerutama mengandungionHVO42danV2O74antarapH9danpH13, tetapi di bawahpH9spesies yang lebiheksotis sepertiV4O124danHV10O285(dekavanadat)mendominasi.

Pada pengolahan dengan tinil klorida, V2O5berubah menjadi vanadium oksiklorida, VOCl3:

V2O5 + 3 SOCl2 → 2 VOCl3 + 3 SO2

Reaksi Redoks

V2O5 mudah tereduksi dalam media asam menghasilkan spesies vanadium(IV) yang stabil, ion vanadil biru (VO(H2O)52+). Konversi ini menggambarkan sifat-sifat redoks dari V2O5. Sebagai contoh, HCl dan HBr dioksidasi menjadi halogen yang sesuai, misalnya,

V2O5 + 6HCl + 7H2O → 2[VO(H2O)5]2+ + 4Cl + Cl2

V2O5 padat direduksi oleh asam oksalat, karbon monoksida, dan sulfur dioksida yang menghasilkan vanadium(IV) oksida,  VO2 sebagai zat padat biru-gelap. Reduksi lebih lanjut menggunakan hidrogen atau CO berlebih dapat menyebabkan campuran oksida kompleks seperti V4O7 dan V5O9 sebelum V2O3 yang berwarna hitam dicapai. Senyawa-senyawa vanadat atau vanadil(V) dalam larutan asam direduksi oleh seng amalgam melalui jalur penuh-warna yang menarik.

VO2+ (kuning) =>  VO2+ (biru) => V3+ (hijau) =>   V2+ (ungu)

PEMBUATAN

V2O5 taraf teknis diproduksi sebagai serbuk hitam yang digunakan untuk produksi logam vanadium dan ferrovanadium. Bijih vanadium atau residu kaya-vanadium diolah dengan natrium karbonat untuk menghasilkan natrium metavanadat, NaVO3. Bahan ini kemudian diasamkan pada pH 2–3 menggunakan  H2SO4 untuk menghasilkan endapan  “kue berwarna merah” (lihat di atas). Kue berwarna merah ini kemudian dileburkan pada suhu  690 °C untuk menghasilkan V2O5 mentah.

Vanadium(V) oksida diproduksi ketika logam vanadium dipanaskan dengan oksigen berlebih, tetapi produk ini terkontaminasi dengan yang lain, oksida-oksida yang lebih rendah. Pembuatan secara laboratoriumyang lebih memuaskanmelibatkandekomposisiamoniummetavanadatpada suhu sekitar200°C:

2 NH4VO3 → V2O5 + 2 NH3 + H2O

KEGUNAAN

Produksi Ferrovanadium

Dari kuantitas, penggunaan yang menonjol untuk  vanadium(V) oksida ialah dalam produksi ferrovanadium (lihat di atas). Oksida ini dipanaskan dengan skrap besi dan ferrosilikon, bersama kapur yang ditambahkan untuk membentuk terak kalsium silikat. Aluminium mungkin juga digunakan, menghasilkan paduan besi-vanadium seiring dengan alumina sebagai hasil-samping.

Produksi Asam Sulfat

Penggunaan yang penting lainnya dari vanadium(V) oksida ialah dalam produksi asam sulfat, suatu industri kimia penting dengan produksi di seluruh duni setiap tahunnya mencapai 165 juta metrik ton pada 2001, dengan nilai mencapai 8 miliar dolar AS. Vanadium(V) melayani tujuanpenting yang mengkatalisasioksidasieksotermiksecara lunak sulfur dioksidamenjadi belerangtrioksidamelalui udaradalamproses kontak:

2 SO2 + O2 = 2 SO3 (reaksi berlangsung timbal-balik)

Penemuan reaksi sederhana ini, untuk mana V2O5 merupakan katalis paling efektif, yang memungkinkan asam sulfat menjadi komoditas kimia yang murah dewasa ini. Reaksi ini dilakukan antara suhu 400 dan 620 °C; di bawah 400 °C V2O5 tidak aktif sebagai katalis, dan di atas 620 °C V2O5 mulai terurai.  Karena itu diketahui bahwa V2O5 dapat direduksi menjadi VO2 oleh SO2, satu sikluskatalitikyang mungkin adalahsebagai berikut:

SO2 + V2O5 → SO3 + 2VO2

Diikuti dengan

2VO2 +½O2 → V2O5

V2O5 juga digunakan sebagai katalis dalam reduksi katalitik selektif (SCR) emisi NOx dalam beberapa pembangkit listrik. Karena keefektifannya dalam mengubah sulfur dioksida menjadi sulfur trioksida, dan selanjutnya asam sulfat, cara khusus harus dilakukan dengan suhuoperasidan penempatanunitSCRpembangkit listrikketikamenembakkanbahan bakaryang mengandung belerang.

Oksidasi Lain

Anhidrida maleat diproduksi melalui oksidasi butana dengan udara yang dikatalisis V2O5:

C4H10 + 4 O2 → C2H2(CO)2O + 8 H2O

Anhidrida maleat digunakan untuk produksi resin poliester dan resin alkyd.

Anhidrida ftalat diproduksi dengan cara yang sama melalui oksidasi orto-xylene atau naftalena yang dikatalisis V2O5  pada suhu 350–400 °C. Persamaan ini untuk oksidasi xylene:

C6H4(CH3)2 + 3 O2 → C6H4(CO)2O + 6 H2O

Anhidrida ftalat adalah prekursor untuk plastisir, yang digunakan untuk mengatur kelenturan polimer.

Berbagai senyawa industri lain diproduksi dengan cara serupa, termasuk asam adipat, asam akrilat, asam oksalat, dan antrakuinon.

Aplikasi lain

Karena koefisien daya tahan panasnya yang tinggi,  vanadium(V) oksida menemui kegunan sebagai bahan detektor dalam deret bolometer dan mikrobolometer untuk penjejak panas. V2O5 juga menemui aplikasi sebagai sensor etanol dalam tingkat ppm (sampai 0,1 ppm).

Baterai redoks vanadium merupakan satu jenis baterai mengalir yang digunakan untuk penyimpan energi, termasuk fasilitas daya seperti  pembangkit tenaga angin.

AKTIVITAS BIOLOGIS

Vanadium(V) oksida menunjukkan toksisitassederhanabagi manusia, denganLD50sekitar470mg/kg. Semakin besarbahaya  denganmenghirupdebu, di manaLD50berkisar4-11mg/kgselama14 haripaparan. Vanadat(VO43), yang terbentuk olehhidrolisisV2O5pada pHtinggi, munculuntuk menghambatenzim yangmemerosesfosfat(PO43). Namunmodus aksinyamasih sulit dipahami.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s