Vanadio

El vanadio es un elemento químico con el símbolo V y el número atómico 23. Es un metal de transición duro, gris plateado y maleable. El metal elemental rara vez se encuentra en la naturaleza, pero una vez aislado artificialmente, la formación de una capa de óxido (pasivación) estabiliza de alguna manera el metal libre contra una mayor oxidación.

El científico español Andrés Manuel del Río descubrió compuestos de vanadio en 1801 en México al analizar un nuevo mineral con plomo al que llamó "plomo marrón". Aunque inicialmente supuso que sus cualidades se debían a la presencia de un nuevo elemento, más tarde el químico francés Hippolyte Victor Collet-Descotils lo convenció erróneamente de que el elemento era simplemente cromo. Luego, en 1830, Nils Gabriel Sefström generó cloruros de vanadio, demostrando así que había un nuevo elemento, y lo llamó "vanadio" en honor a la diosa escandinava de la belleza y la fertilidad, Vanadís (Freyja). El nombre se basó en la amplia gama de colores que se encuentran en los compuestos de vanadio. El mineral de plomo de Del Rio finalmente se denominó vanadinita por su contenido de vanadio. En 1867 Henry Enfield Roscoe obtuvo el elemento puro.

El vanadio se encuentra naturalmente en unos 65 minerales y en depósitos de combustibles fósiles. Se produce en China y Rusia a partir de escoria de fundición de acero. Otros países lo producen directamente a partir de magnetita, polvo de combustión de petróleo pesado o como subproducto de la extracción de uranio. Se utiliza principalmente para producir aleaciones de acero especiales, como aceros para herramientas de alta velocidad y algunas aleaciones de aluminio. El compuesto de vanadio industrial más importante, el pentóxido de vanadio, se utiliza como catalizador para la producción de ácido sulfúrico. La batería redox de vanadio para el almacenamiento de energía puede ser una aplicación importante en el futuro.

Grandes cantidades de iones de vanadio se encuentran en algunos organismos, posiblemente como una toxina. El óxido y algunas otras sales de vanadio tienen una toxicidad moderada. Particularmente en el océano, algunas formas de vida utilizan el vanadio como un centro activo de enzimas, como la bromoperoxidasa de vanadio de algunas algas oceánicas.

Historia

El vanadio fue descubierto en 1801 por el mineralogista español Andrés Manuel del Río. Del Río extrajo el elemento de una muestra de mineral de "plomo marrón" mexicano, más tarde llamado vanadinita. Descubrió que sus sales exhiben una amplia variedad de colores y, como resultado, llamó al elemento pancromo (griego: παγχρώμιο "todos los colores"). Más tarde, Del Río renombró el elemento eritronio (griego: ερυθρός "rojo") porque la mayoría de las sales se volvían rojas al calentarse. En 1805, el químico francés Hippolyte Victor Collet-Descotils, respaldado por el amigo de Del Río, el barón Alexander von Humboldt, declaró incorrectamente que el nuevo elemento de Del Río era una muestra impura de cromo. Del Río aceptó la declaración de Collet-Descotils y se retractó.

En 1831, el químico sueco Nils Gabriel Sefström redescubrió el elemento en un nuevo óxido que encontró mientras trabajaba con minerales de hierro. Más tarde ese año, Friedrich Wöhler confirmó el trabajo anterior de del Río. Sefström eligió un nombre que comenzaba con V, que aún no había sido asignado a ningún elemento. Llamó al elemento vanadio por el antiguo nórdico Vanadís (otro nombre de la diosa nórdica Vanir Freyja, cuyos atributos incluyen belleza y fertilidad), debido a los muchos compuestos químicos de hermosos colores que produce. En 1831, el geólogo George William Featherstonhaugh sugirió que el vanadio debería ser rebautizado como " rionio " en honor a del Río, pero esta sugerencia no fue seguida.

El aislamiento del metal vanadio fue difícil. En 1831, Berzelius informó sobre la producción del metal, pero Henry Enfield Roscoe demostró que Berzelius había producido el nitruro, nitruro de vanadio (VN). Roscoe finalmente produjo el metal en 1867 mediante la reducción de cloruro de vanadio (II), VCl ₂, con hidrógeno. En 1927, se produjo vanadio puro mediante la reducción de pentóxido de vanadio con calcio.

El primer uso industrial a gran escala del vanadio fue en el chasis de aleación de acero del Ford Modelo T, inspirado en los autos de carreras franceses. El acero al vanadio permitió reducir el peso al tiempo que aumentaba la resistencia a la tracción (ca. 1905). Durante la primera década del siglo XX, la mayor parte del mineral de vanadio fue extraído por American Vanadium Company de Minas Ragra en Perú. Más tarde, aumentó la demanda de uranio, lo que llevó a una mayor extracción de minerales de ese metal. Uno de los principales minerales de uranio era la carnotita, que también contiene vanadio. Así, el vanadio quedó disponible como subproducto de la producción de uranio. Finalmente, la extracción de uranio comenzó a satisfacer una gran parte de la demanda de vanadio.

En 1911, el químico alemán Martin Henze descubrió el vanadio en las proteínas hemovanadinas que se encuentran en las células sanguíneas (o células celómicas) de Ascidiacea (ascidias).

Características

El vanadio es un metal azul acero, dúctil, de dureza media. Es eléctricamente conductor y térmicamente aislante. Algunas fuentes describen el vanadio como "blando", quizás porque es dúctil, maleable y no quebradizo. El vanadio es más duro que la mayoría de los metales y aceros (consulte Durezas de los elementos (página de datos) y hierro). Tiene buena resistencia a la corrosión y es estable frente a los álcalis y los ácidos sulfúrico y clorhídrico. Se oxida en el aire a unos 933 K (660 °C, 1220 °F), aunque se forma una capa de pasivación de óxido incluso a temperatura ambiente.

Isótopos

El vanadio natural se compone de un isótopo estable, V, y un isótopo radiactivo, V. Este último tiene una vida media de 1,5 × 10 años y una abundancia natural de 0,25%. V tiene un espín nuclear de ⁷ ⁄ ₂, que es útil para la espectroscopia de RMN. Se han caracterizado veinticuatro radioisótopos artificiales, cuyo número de masa oscila entre 40 y 65. Los más estables de estos isótopos son V con una vida media de 330 días y V con una vida media de 16,0 días. Los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias inferiores a una hora, la mayoría por debajo de los 10 segundos. Al menos cuatro isótopos tienen estados excitados metaestables. La captura de electrones es el principal modo de decaimiento de los isótopos más ligeros queV. Para los más pesados, el modo más común es el decaimiento beta. Las reacciones de captura de electrones conducen a la formación de isótopos del elemento 22 (titanio), mientras que la desintegración beta conduce a los isótopos del elemento 24 (cromo).

Compuestos

La química del vanadio es notable por la accesibilidad de los cuatro estados de oxidación adyacentes 2–5. En solución acuosa, el vanadio forma complejos acuosos metálicos cuyos colores son lila [V(H ₂ O) ₆ ], verde [V(H ₂ O) ₆ ], azul [VO(H ₂ O) ₅ ], amarillo-naranja óxidos [VO(H ₂ O) ₅ ], cuya fórmula depende del pH. Los compuestos de vanadio (II) son agentes reductores y los compuestos de vanadio (V) son agentes oxidantes. Los compuestos de vanadio (IV) a menudo existen como derivados de vanadilo, que contienen el centro VO.

El vanadato de amonio (V) (NH ₄ VO ₃) puede reducirse sucesivamente con zinc elemental para obtener los diferentes colores del vanadio en estos cuatro estados de oxidación. Los estados de oxidación más bajos ocurren en compuestos como V(CO) ₆, [V(CO)₆]y derivados sustituidos.

El pentóxido de vanadio es un catalizador de importancia comercial para la producción de ácido sulfúrico, una reacción que aprovecha la capacidad de los óxidos de vanadio para experimentar reacciones redox.

La batería redox de vanadio utiliza los cuatro estados de oxidación: un electrodo usa el par +5/+4 y el otro usa el par +3/+2. La conversión de estos estados de oxidación se ilustra mediante la reducción de una solución fuertemente ácida de un compuesto de vanadio (V) con polvo de zinc o amalgama. El color amarillo inicial característico del ion pervanadilo [VO ₂ (H ₂ O) ₄ ] se reemplaza por el color azul de [VO(H ₂ O) ₅ ], seguido del color verde de [V(H ₂ O) ₆ ] y luego el color violeta de [V(H ₂ O) ₆ ].

Oxianiones

En solución acuosa, el vanadio (V) forma una extensa familia de oxianiones según lo establecido por espectroscopia V NMR. Las interrelaciones en esta familia se describen mediante el diagrama de predominancia, que muestra al menos 11 especies, según el pH y la concentración. El ion ortovanadato tetraédrico, VO₄, es la principal especie presente a pH 12–14. Similar en tamaño y carga al fósforo (V), el vanadio (V) también es paralelo en su química y cristalografía. ortovanadato VO₄se utiliza en la cristalografía de proteínas para estudiar la bioquímica del fosfato. Además de eso, también se ha demostrado que este anión interactúa con la actividad de algunas enzimas específicas. El tetratiovanadato [VS ₄ ] es análogo al ion ortovanadato.

A valores de pH más bajos, se forman el monómero [HVO ₄ ] y el dímero [V ₂ O ₇ ], predominando el monómero a una concentración de vanadio inferior a c. 10 M (pV > 2, donde pV es igual al valor negativo del logaritmo de la concentración total de vanadio/M). La formación del ion divanadato es análoga a la formación del ion dicromato. A medida que se reduce el pH, se produce más protonación y condensación a polivanadatos: a pH 4-6 [H ₂ VO ₄ ] es predominante a pV mayor que aprox. 4, mientras que a concentraciones más altas se forman trímeros y tetrámeros. Entre pH 2-4 predomina el decavanadato, su formación a partir del ortovanadato está representada por esta reacción de condensación:10 [VO ₄ ] + 24 H → [V ₁₀ O ₂₈ ] + 12 H ₂ O

En el decavanadato, cada centro V(V) está rodeado por seis ligandos de óxido. El ácido vanádico, H ₃ VO ₄ existe solo en concentraciones muy bajas porque la protonación de las especies tetraédricas [H ₂ VO ₄ ] da como resultado la formación preferencial de las especies octaédricas [VO ₂ (H ₂ O) ₄ ]. En soluciones fuertemente ácidas, pH < 2, [VO ₂ (H ₂ O) ₄ ] es la especie predominante, mientras que el óxido V ₂ O ₅precipita de la solución a altas concentraciones. El óxido es formalmente el anhídrido ácido del ácido vanádico. Las estructuras de muchos compuestos de vanadato se han determinado mediante cristalografía de rayos X.

El vanadio (V) forma varios complejos peroxo, sobre todo en el sitio activo de las enzimas bromoperoxidasa que contienen vanadio. La especie VO(O) ₂ (H ₂ O) ₄ es estable en soluciones ácidas. En soluciones alcalinas se conocen especies con 2, 3 y 4 grupos peróxido; el último forma sales violetas de fórmula M ₃ V(O ₂) ₄ nH ₂ O (M= Li, Na, etc.), en las que el vanadio tiene una estructura dodecaédrica de 8 coordenadas.

Derivados de haluros

Se conocen doce haluros binarios, compuestos de fórmula VX _n (n=2..5). VI ₄, VCl ₅, VBr ₅ y VI ₅ no existen o son extremadamente inestables. En combinación con otros reactivos, el VCl ₄ se utiliza como catalizador para la polimerización de dienos. Como todos los haluros binarios, los de vanadio son ácidos de Lewis, especialmente los de V(IV) y V(V). Muchos de los haluros forman complejos octaédricos con la fórmula VX _n L _{6− n} (X= haluro; L= otro ligando).

Se conocen muchos oxihaluros de vanadio (fórmula VO _m X _n). El oxitricloruro y el oxitrifluoruro (VOCl ₃ y VOF ₃) son los más estudiados. Similares al POCl ₃, son volátiles, adoptan estructuras tetraédricas en la fase gaseosa y son ácidos de Lewis.

Compuestos de coordinación

Los complejos de vanadio (II) y (III) son relativamente inertes al cambio y reductores. Los de V(IV) y V(V) son oxidantes. El ion vanadio es bastante grande y algunos complejos alcanzan números de coordinación superiores a 6, como es el caso de [V(CN) ₇ ]. El oxovanadio (V) también forma complejos de coordinación de 7 coordenadas con ligandos tetradentados y peróxidos y estos complejos se utilizan para bromaciones oxidativas y oxidaciones de tioéter. La química de coordinación de V está dominada por el centro de vanadilo, VO, que se une fuertemente a otros cuatro ligandos ya uno débilmente (el trans al centro de vanadilo). Un ejemplo es el acetilacetonato de vanadilo (V(O)(O ₂ C ₅ H ₇) ₂). En este complejo, el vanadio es piramidal cuadrado distorsionado de 5 coordenadas, lo que significa que se puede unir un sexto ligando, como la piridina, aunque la constante de asociación de este proceso es pequeña. Muchos complejos de vanadilo de 5 coordenadas tienen una geometría bipiramidal trigonal, como VOCl ₂ (NMe ₃) ₂. La química de coordinación de V está dominada por los complejos de coordinación de dioxovanadio relativamente estables que a menudo se forman por oxidación aérea de los precursores de vanadio (IV), lo que indica la estabilidad del estado de oxidación +5 y la facilidad de interconversión entre los estados +4 y +5.

Compuestos organometálicos

La química organometálica del vanadio está bien desarrollada, aunque principalmente solo tiene importancia académica. El dicloruro de vanadoceno es un reactivo de partida versátil y tiene aplicaciones en química orgánica. El carbonilo de vanadio, V(CO) ₆, es un raro ejemplo de un carbonilo de metal paramagnético. La reducción produce V (CO)₆(isoelectrónico con Cr(CO) ₆), que puede reducirse aún más con sodio en amoníaco líquido para producir V (CO)₅(isoelectrónico con Fe(CO) ₅).

Ocurrencia

Universo

La abundancia cósmica de vanadio en el universo es del 0,0001 %, lo que hace que el elemento sea casi tan común como el cobre o el zinc. El vanadio se detecta espectroscópicamente en la luz del Sol y, a veces, en la luz de otras estrellas.

La corteza terrestre

El vanadio es el vigésimo elemento más abundante en la corteza terrestre; el vanadio metálico es raro en la naturaleza (conocido como vanadio nativo), pero los compuestos de vanadio se encuentran naturalmente en alrededor de 65 minerales diferentes.

A principios del siglo XX se descubrió un gran depósito de mineral de vanadio, la mina de vanadio Minas Ragra cerca de Junín, Cerro de Pasco, Perú. Durante varios años, este depósito de patrónita (VS ₄) fue una fuente económicamente significativa de mineral de vanadio. En 1920, aproximadamente dos tercios de la producción mundial procedían de la mina peruana. Con la producción de uranio en las décadas de 1910 y 1920 a partir de carnotita (K ₂ (UO ₂) ₂ (VO ₄) ₂ ·3H ₂ O), el vanadio se convirtió en un producto secundario de la producción de uranio. Vanadinita (Pb ₅ (VO ₄) ₃Cl) y otros minerales que contienen vanadio solo se extraen en casos excepcionales. Con la creciente demanda, gran parte de la producción mundial de vanadio ahora proviene de la magnetita que contiene vanadio que se encuentra en los cuerpos de gabro ultramáficos. Si esta titanomagnetita se usa para producir hierro, la mayor parte del vanadio va a la escoria y se extrae de ella.

El vanadio se extrae principalmente en Sudáfrica, el noroeste de China y el este de Rusia. En 2013 estos tres países extrajeron más del 97% de las 79.000 toneladas de vanadio producidas.

El vanadio también está presente en la bauxita y en depósitos de petróleo crudo, carbón, esquisto bituminoso y arenas bituminosas. En el petróleo crudo se han reportado concentraciones de hasta 1200 ppm. Cuando estos productos derivados del petróleo se queman, las trazas de vanadio pueden causar corrosión en los motores y las calderas. Se estima que la quema de combustibles fósiles libera a la atmósfera unas 110.000 toneladas de vanadio al año. Los esquistos negros también son una fuente potencial de vanadio. Durante la Segunda Guerra Mundial, se extrajo algo de vanadio de las lutitas de alumbre en el sur de Suecia.

Agua

El ion vanadilo es abundante en el agua de mar, con una concentración promedio de 30 nM (1,5 mg/m3). Algunos manantiales de agua mineral también contienen el ion en altas concentraciones. Por ejemplo, los manantiales cerca del monte Fuji contienen hasta 54 μg por litro.

Producción

El vanadio metálico se obtiene mediante un proceso de varios pasos que comienza con la tostación del mineral triturado con NaCl o Na ₂ CO ₃ a aproximadamente 850 °C para producir metavanadato de sodio (NaVO ₃). Un extracto acuoso de este sólido se acidifica para producir una "torta roja", una sal de polivanadato, que se reduce con calcio metálico. Como alternativa para la producción a pequeña escala, el pentóxido de vanadio se reduce con hidrógeno o magnesio. También se utilizan muchos otros métodos, en todos los cuales se produce vanadio como subproducto de otros procesos.La purificación del vanadio es posible mediante el proceso de barra de cristal desarrollado por Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer en 1925. Implica la formación del yoduro metálico, en este ejemplo yoduro de vanadio (III), y la descomposición posterior para producir metal puro.:2 V + 3 I ₂ ⇌ 2 VI ₃

La mayor parte del vanadio se usa como una aleación de acero llamada ferrovanadio. El ferrovanadio se produce directamente mediante la reducción de una mezcla de óxido de vanadio, óxidos de hierro y hierro en un horno eléctrico. El vanadio termina en arrabio producido a partir de magnetita que contiene vanadio. Dependiendo del mineral utilizado, la escoria contiene hasta un 25 % de vanadio.

China es el mayor productor mundial de vanadio.

Aplicaciones

Aleaciones

Aproximadamente el 85% del vanadio producido se utiliza como ferrovanadio o como aditivo de acero. El aumento considerable de la resistencia del acero que contiene pequeñas cantidades de vanadio se descubrió a principios del siglo XX. El vanadio forma nitruros y carburos estables, lo que da como resultado un aumento significativo en la resistencia del acero. A partir de ese momento, el acero al vanadio se utilizó para aplicaciones en ejes, cuadros de bicicletas, cigüeñales, engranajes y otros componentes críticos. Hay dos grupos de aleaciones de acero al vanadio. Las aleaciones de acero con alto contenido de carbono de vanadio contienen de 0,15 % a 0,25 % de vanadio, y los aceros para herramientas de alta velocidad (HSS) tienen un contenido de vanadio de 1 % a 5 %. Para aceros para herramientas de alta velocidad, se puede lograr una dureza superior a HRC 60. El acero HSS se utiliza en instrumentos y herramientas quirúrgicas.Las aleaciones pulvimetalúrgicas contienen hasta un 18% por ciento de vanadio. El alto contenido de carburos de vanadio en esas aleaciones aumenta significativamente la resistencia al desgaste. Una aplicación para esas aleaciones son las herramientas y los cuchillos.

El vanadio estabiliza la forma beta del titanio y aumenta la resistencia y la estabilidad térmica del titanio. Mezclado con aluminio en aleaciones de titanio, se utiliza en motores a reacción, fuselajes de aviones de alta velocidad e implantes dentales. La aleación más común para tubos sin costura es el titanio 3/2,5 que contiene un 2,5 % de vanadio, la aleación de titanio preferida en las industrias aeroespacial, de defensa y de bicicletas. Otra aleación común, producida principalmente en láminas, es el titanio 6AL-4V, una aleación de titanio con un 6 % de aluminio y un 4 % de vanadio.

Varias aleaciones de vanadio muestran un comportamiento superconductor. El primer superconductor de fase A15 fue un compuesto de vanadio, V ₃ Si, que se descubrió en 1952. La cinta de vanadio-galio se usa en imanes superconductores (17,5 teslas o 175 000 gauss). La estructura de la fase superconductora A15 de V ₃ Ga es similar a la de los más comunes Nb ₃ Sn y Nb ₃ Ti.

Se ha encontrado que una pequeña cantidad, de 40 a 270 ppm, de vanadio en acero Wootz mejoró significativamente la resistencia del producto y le dio el patrón distintivo. Se desconoce la fuente del vanadio en los lingotes de acero Wootz originales.

El vanadio se puede utilizar como sustituto del molibdeno en acero blindado, aunque la aleación producida es mucho más frágil y propensa a astillarse en impactos no penetrantes. El Tercer Reich fue uno de los usuarios más destacados de este tipo de aleaciones, en vehículos blindados como Tiger II o Jagdtiger.

Catalizadores

Los compuestos de vanadio se utilizan ampliamente como catalizadores; El pentóxido de vanadio V ₂ O ₅, se utiliza como catalizador en la fabricación de ácido sulfúrico por el proceso de contacto En este proceso se utiliza dióxido de azufre (SO₂) se oxida al trióxido (SO₃): En esta reacción redox, el azufre se oxida de +4 a +6 y el vanadio se reduce de +5 a +4:V ₂ O ₅ + SO ₂ → 2 VO ₂ + SO ₃

El catalizador se regenera por oxidación con aire:4 VO ₂ + O ₂ → 2 V ₂ O ₅

Se utilizan oxidaciones similares en la producción de anhídrido maleico:C ₄ H ₁₀ + 3.5 O ₂ → C ₄ H ₂ O ₃ + 4 H ₂ O

El anhídrido ftálico y varios otros compuestos orgánicos a granel se producen de manera similar. Estos procesos de química ecológica convierten materias primas económicas en productos intermedios versátiles y altamente funcionalizados.

El vanadio es un componente importante de los catalizadores de óxidos metálicos mixtos utilizados en la oxidación de propano y propileno a acroleína, ácido acrílico o amoxidación de propileno a acrilonitrilo. En servicio, el estado de oxidación del vanadio cambia dinámica y reversiblemente con el oxígeno y el contenido de vapor de la mezcla de alimentación de reacción.

Recubrimientos de vidrio y cerámica

Otro óxido de vanadio, el dióxido de vanadio VO ₂, se utiliza en la producción de revestimientos de vidrio, que bloquea la radiación infrarroja (y no la luz visible) a una temperatura específica. El óxido de vanadio se puede usar para inducir centros de color en el corindón para crear joyas de alejandrita simuladas, aunque la alejandrita en la naturaleza es un crisoberilo. El pentóxido de vanadio se utiliza en cerámica.

Otros usos

La batería redox de vanadio, un tipo de batería de flujo, es una celda electroquímica que consta de iones acuosos de vanadio en diferentes estados de oxidación. Las baterías de este tipo se propusieron por primera vez en la década de 1930 y se desarrollaron comercialmente a partir de la década de 1980. Las células utilizan iones de estado de oxidación formal +5 y +2. Las baterías redox de vanadio se utilizan comercialmente para el almacenamiento de energía en la red.

El vanadato se puede usar para proteger el acero contra el óxido y la corrosión mediante un recubrimiento de conversión. La lámina de vanadio se utiliza para revestir titanio sobre acero porque es compatible tanto con el hierro como con el titanio. La moderada sección transversal térmica de captura de neutrones y la corta vida media de los isótopos producidos por la captura de neutrones hacen del vanadio un material adecuado para la estructura interna de un reactor de fusión.

Propuesto

Se ha propuesto el uso de óxido de litio y vanadio como ánodo de alta densidad de energía para baterías de iones de litio, a 745 Wh/L cuando se combina con un cátodo de óxido de cobalto y litio. Los fosfatos de vanadio se han propuesto como cátodo en la batería de fosfato de vanadio y litio, otro tipo de batería de iones de litio.

Rol biológico

El vanadio es más importante en ambientes marinos que terrestres.

Vanadoenzimas

Varias especies de algas marinas producen bromoperoxidasa de vanadio, así como la cloroperoxidasa estrechamente relacionada (que puede usar un cofactor hemo o vanadio) y yodoperoxidasas. La bromoperoxidasa produce anualmente entre 1 y 2 millones de toneladas de bromoformo y 56 000 toneladas de bromometano. La mayoría de los compuestos organobromados naturales son producidos por esta enzima, que cataliza la siguiente reacción (RH es sustrato de hidrocarburo):RH + Br + H ₂ O ₂ → R-Br + H ₂ O + OH

Algunos microorganismos fijadores de nitrógeno, como Azotobacter, utilizan una nitrogenasa de vanadio. En esta función, el vanadio reemplaza al molibdeno o al hierro, que son más comunes, y le da a la nitrogenasa propiedades ligeramente diferentes.

Acumulación de vanadio en tunicados

El vanadio es esencial para los tunicados, donde se almacena en las vacuolas altamente acidificadas de ciertos tipos de células sanguíneas, denominadas vanadocitos. Se han identificado vanabinas (proteínas de unión al vanadio) en el citoplasma de tales células. La concentración de vanadio en la sangre de los tunicados de ascidia es hasta diez millones de veces mayor que la del agua de mar circundante, que normalmente contiene de 1 a 2 µg/l. La función de este sistema de concentración de vanadio y estas proteínas que contienen vanadio aún se desconoce, pero los vanadocitos se depositan más tarde justo debajo de la superficie exterior de la túnica, donde pueden impedir la depredación.

Hongos

Amanita muscaria y especies relacionadas de macrohongos acumulan vanadio (hasta 500 mg/kg en peso seco). El vanadio está presente en el complejo de coordinación amavadin en los cuerpos frutales fúngicos. Se desconoce la importancia biológica de la acumulación. Se han sugerido funciones enzimáticas tóxicas o peroxidasa.

Mamíferos

Las deficiencias en vanadio dan como resultado un crecimiento reducido en ratas. El Instituto de Medicina de EE. UU. no ha confirmado que el vanadio sea un nutriente esencial para los seres humanos, por lo que no se ha establecido ni una ingesta dietética recomendada ni una ingesta adecuada. La ingesta dietética se estima en 6 a 18 µg/día, absorbiéndose menos del 5%. El nivel máximo de ingesta tolerable (UL, por sus siglas en inglés) de vanadio en la dieta, más allá del cual pueden ocurrir efectos adversos, se establece en 1,8 mg/día.

Investigar

El sulfato de vanadilo como suplemento dietético se ha investigado como un medio para aumentar la sensibilidad a la insulina o mejorar el control glucémico en personas diabéticas. Algunos de los ensayos tuvieron efectos de tratamiento significativos, pero se consideró que tenían una calidad de estudio deficiente. Las cantidades de vanadio utilizadas en estos ensayos (30 a 150 mg) excedieron con creces el límite superior seguro. La conclusión de la revisión sistémica fue: "No hay evidencia rigurosa de que la suplementación oral con vanadio mejore el control glucémico en la diabetes tipo 2. No se puede recomendar el uso rutinario de vanadio para este fin".

En astrobiología, se ha sugerido que las acumulaciones discretas de vanadio en Marte podrían ser una firma biológica microbiana potencial, cuando se usan junto con la espectroscopia Raman y la morfología.

La seguridad

Todos los compuestos de vanadio deben considerarse tóxicos. Se ha informado que el VOSO _{4 tetravalente es al menos 5 veces más tóxico que el V 2} O ₃ trivalente. La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha establecido un límite de exposición de 0,05 mg/m3 para el polvo de pentóxido de vanadio y 0,1 mg/m3 para los vapores de pentóxido de vanadio en el aire del lugar de trabajo durante una jornada laboral de 8 horas, una semana laboral de 40 horas. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha recomendado que 35 mg/m3 de vanadio se consideren inmediatamente peligrosos para la vida y la salud, es decir, que puedan causar problemas de salud permanentes o la muerte.

Los compuestos de vanadio se absorben pobremente a través del sistema gastrointestinal. La inhalación de vanadio y compuestos de vanadio produce principalmente efectos adversos en el sistema respiratorio. Sin embargo, los datos cuantitativos son insuficientes para derivar una dosis de referencia por inhalación subcrónica o crónica. Se han informado otros efectos después de exposiciones orales o por inhalación en parámetros sanguíneos, hígado, desarrollo neurológico y otros órganos en ratas.

Hay poca evidencia de que el vanadio o los compuestos de vanadio sean toxinas reproductivas o teratógenos. Se informó que el pentóxido de vanadio es cancerígeno en ratas macho y en ratones macho y hembra por inhalación en un estudio de NTP, aunque la interpretación de los resultados ha sido cuestionada recientemente. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos no ha determinado la carcinogenicidad del vanadio.

Las trazas de vanadio en los combustibles diésel son el principal componente del combustible en la corrosión a alta temperatura. Durante la combustión, el vanadio se oxida y reacciona con el sodio y el azufre, produciendo compuestos de vanadato con puntos de fusión tan bajos como 530 °C, que atacan la capa de pasivación del acero y lo vuelven susceptible a la corrosión. Los compuestos sólidos de vanadio también desgastan los componentes del motor.