Vanadato

In chimica un vanadato è un ossoanione del vanadio, in genere nello stato di ossidazione più elevato, 5+. Il più semplice anione vanadato è l'ortovanadato VO3−4, presente ad esempio nell'ortovanadato di sodio (Na₃VO₄•2H₂O) e in soluzioni fortemente basiche (pH > 13) di pentossido di vanadio (V₂O₅). Per convenzione lo ione è rappresentato con un singolo doppio legame, ma va ricordato che questa è una forma di risonanza, per cui lo ione ha la struttura di un tetraedro regolare con quattro atomi di ossigeno equivalenti. Più anioni semplici possono collegarsi tra loro in vario modo, a partire da ioni con un numero finito di atomi di vanadio collegati da ponti di ossigeno, fino ad arrivare a ioni polimerici infiniti. Nei vanadati più complessi possono essere presenti anche strutture ottaedriche VO₆.^[1]

Esempi di strutture

VO3−4 "ortovanadato", tetraedrico.^[1]
V₂O4−7 "pirovanadato", due tetraedri VO₄ con un vertice in comune, simile allo ione dicromato^[1]
V₃O3−9, ciclico, con tre tetraedri VO₄ uniti nei vertici^[2]
V₄O4−12, ciclico, con quattro tetraedri VO₄ uniti nei vertici^[3]
V₅O3−14, struttura biciclica, con cinque tetraedri VO₄ uniti nei vertici (vedi figura)^[4]
V₁₀O6−28 "decavanadato", composto da 10 ottaedri VO₆ uniti lungo gli spigoli (vedi figura)^[1]
V₁₂O4−32, di forma simile ad una semisfera^[5]
V₁₃O3−34, struttura composta da ottaedri VO₆^[6]
V₁₈O12−42, un anione approssimativamente sferico che può ospitare specie neutre o anioniche^[7]
[VO₃]n−n catena infinita di tetraedri collegati (vedi figura), presente ad esempio nel metavanadato di sodio, NaVO₃^[1]

Poliossovanadati

Sciogliendo il pentossido di vanadio in soluzione acquosa fortemente basica si ottiene lo ione incolore VO3−4. Acidificando, il colore della soluzione diventa sempre più scuro, passando dall'arancione al rosso attorno a pH 7. Tra pH 13 e pH 2 il vanadato dà luogo ad una serie di reazioni di condensazione, formando vari anioni poliossovanadati seconda del pH e della concentrazione:^[1]

pH 9–12; HVO2−4, V₂O4−7
pH 4–9; H₂VO−4, V₄O4−12, HV₁₀O5−28
pH 2–4; H₃VO₄, H₂V₁₀O4−28

Continuando ad acidificare, verso pH 2 precipita V₂O₅ idrato di colore marrone, che quindi si ridiscioglie formando una soluzione giallo chiaro contenente lo ione [VO₂(H₂O)₄]⁺.

Note

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Greenwood e Earnshaw 1997
^ Hamilton et al. 2002
^ Yang et al.
^ Day et al 1989
^ Day et al. 1989
^ Hou et al. 1992
^ Müller et al. 1997

Bibliografia

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(EN) V. W. Day, W. G. Klemperer e O. M. Yaghi, Synthesis and characterization of a soluble oxide inclusion complex, [CH₃CN.cntnd.(V₁₂O₃₂⁴⁻)], in J. Am. Chem. Soc., vol. 111, n. 15, 1989, pp. 5959–5961, DOI:10.1021/ja00197a077.
(EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
(EN) E. E. Hamilton, P.E. Fanwick e J.J. Wilker, The Elusive Vanadate (V₃O₉)³⁻: Isolation, Crystal Structure, and Nonaqueous Solution Behavior, in J. Am. Chem. Soc., vol. 124, n. 1, 2002, pp. 78-82, DOI:10.1021/ja010820r.
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