SimplyScience: Vanadium (V)

*Cristaux rouges de vanadinite, ou chromate de plomb brun, découvert par Andrés Manuel Del Rio. Image:* Can Stock Photo / vvoennyy

L’intrigante découverte du Vanadium

Le vanadium a d’abord été découvert au Mexique en 1801 par Andrés Manuel Del Rio, un ancien élève d’Antoine Lavoisier, qui avait observé qu’un minéral coloré du Mexique, la vanadinite ayant des reflets rouges, contenait un nouveau métal.

Il a proposé d’appeler ce métal Erytronium, du grec « erythros », rouge. Cette découverte fut annoncée à Paris pour obtenir confirmation, mais Hyppolyte-Victor Collet, qui analysa le minerai, se trompa et n’y vit que du chrome (Cr). La découverte tomba donc dans l’oubli. En 1830, le chimiste Nils Sefström découvrit l’oxyde d’un nouveau métal dans une mine de fer suédoise qu’il baptisa Vanadium, en l’honneur de « Vanadis », la déesse scandinave de la beauté car les chlorures et oxydes de ce métal possédaient des couleurs éclatantes. La même année, Friederich Wöhler, le synthétiseur de l’urée (molécule produite par le foie provenant de la dégradation des protéines qui est ensuite éliminée dans les urines) analysa les échantillons de Del Rio et montra que Vanadium et Erytronium ne faisaient en réalité qu’un !

Présence sur Terre et utilisation en chimie

Le vanadium est assez répandu dans l’écorce terrestre (100 g par tonne), mais de manière fort dispersée. Il n’existe pas de minerai exploitable de Vanadium. La vanadinite découverte par Del Rio est un vanadate de plomb Pb₅(VO₄)₃Cl. Le vanadium industriel est un sous-produit de l’industrie du fer en Afrique du Sud et en Finlande, ou du cuivre et du zinc aux USA.

En chimie, le vanadium est très utilisé sous forme d’oxyde. Il existe plusieurs oxydes de vanadium, mais les plus importants sont VO₂ et V₂O₅. L’oxyde supérieur, V₂O₅, a la propriété fondamentale d’oxyder facilement le gaz SO₂ en SO₃ selon l’équation :

V₂O₅ + SO₂ → 2 VO₂ + SO₃. Cette réaction permet la synthèse industrielle de l’acide sulfurique H₂SO₄, qu’on obtient en faisant réagir le SO₃ formé avec l’eau. SO₂ vient de la combustion du soufre ou des sulfures à l’air. L’avantage de cette opération est que V₂O₅ se régénère facilement en faisant réagir VO₂ avec l’oxygène de l’air. 4 VO₂ + O₂ → 2 V₂O_5.

Ainsi, si on fait passer un mélange de gaz SO₂ et d’air sur de l’oxyde V₂O₅, l’opération ne consomme pas de vanadium et elle permet de fabriquer des quantités illimitées d’acide sulfurique, en conservant la même quantité de catalyseur (l’élément qui accélère la réaction).

Enfin, le Vanadium est connu en chimie pour la variété prodigieuse des ions qu’il forme dans l’eau, appelés « polyvanadates », et dont la formule change avec la concentration et le pH. Il ressemble au phosphore qui fait aussi des ions dans l’eau, appelés « polyphosphates ». Mais certains de ces équilibres s’établissent souvent avec une grande lenteur, cette chimie n’est toujours pas connue avec certitude.

Pour découvrir les propriétés et les utilisations d'autres éléments chimiques, regarde notre dossier «Eléments chimiques au quotidien».

Texte: Maurice Cosandey et Rédaction SimplyScience.ch

Dernière modification: 31.10.2022