【元素図鑑】バナジウム V【原子番号23】

バナジウムに関する情報をまとめました。

元素図鑑

バナジウムの基本情報

和名	バナジウム
英名	Vanadium
語源	スカンジナビア神話の美の女神バナジス  (Vanadis)
元素記号	V
原子量	50.94
常温（25℃）での状態	固体（金属）
色	銀白色
臭い	ー
密度	6.110 g/cm3（19℃）
融点	1917℃
沸点	3420℃
発見者	セフストレーム（スウェーデン） [1830年]
含有鉱物	褐鉛鉱

バナジウムの主な特徴

• 遷移金属で、周期表第5族に属す
• 硬くて光沢のある銀灰色の金属で、空気中では酸化膜により安定し、高温では酸化される
• バナジウムは+2 ～ +5までの酸化状態をとることができ、特に +5 の状態で安定な酸化バナジウム（V₂O₅）が知られている
• このような酸化状態の多様性は、触媒・電子材料・無機化学研究での応用を支えている

バナジウムの歴史

発見

バナジウムは1801年、スペインの鉱物学者アンドレス・デル・リオによって発見されましたが、

当初はクロムと誤同定され、発見は一度取り消されました。

その後、1830年にスウェーデンのニルス・セフストレームが再発見し、元素として確立されました。

名前の由来

元素名「Vanadium」は、北欧神話の女神「ヴァナディス（Vanadis）」（愛と美の女神フレイヤの別名）に由来します。

多彩な化合物が鮮やかな色彩を持つことが、この名称の由来となっています。

バナジウムの主な用途

バナジウムは高強度材料や触媒として産業的に重要です：

• バナジウム鋼： 強靭で耐衝撃性に優れた鋼材（工具、スプリング、自動車部品）
• チタン合金： 航空宇宙産業向けの軽量・高強度材料（Ti-6Al-4V）
• 接触法触媒： 硫酸製造に用いる酸化バナジウム（V₂O₅）
• 赤色酸化剤： 有機合成や高分子材料への応用
• フロー電池： バナジウムレドックスフロー電池（VRFB）による大規模電力貯蔵

バナジウムの生成方法

バナジウムは主に鉱石「バナジナイト」や「カーノタイト」などから抽出され、以下の方法で製造されます：

• 原料鉱石の処理： V₂O₅ などの酸化物として抽出
• 還元反応： カルシウムやアルミニウムで還元して金属バナジウムを得る（熱還元法）
• 電解法： 高純度バナジウムの製造に使用されることもある

バナジウムを含む化合物

バナジウムは様々な酸化数を持ち、それぞれ異なる色の化合物を形成します：

• V₂O₅（五酸化二バナジウム）： オレンジ色の固体。触媒として重要
• VO²⁺（青）、VO₂⁺（黄）： 酸化数 +4、+5 に対応するバナジルイオン
• VCl₃、VCl₄： 有機金属合成や錯体化学の出発物質
• バナジウムカルボニル錯体： 電子供与性・磁性材料の研究に応用

バナジウムに関わる研究事例

バナジウムは無機化学、固体物理、材料科学の分野で幅広く研究されています：

• バナジウムレドックスフロー電池： クリーンエネルギー社会に向けた蓄電技術
• バナジウムの酸化還元挙動解析： 溶液中でのpH依存性・電子移動メカニズム
• VO₂の金属-絶縁体転移（MIT）： スマートウィンドウや熱制御材料の研究対象
• 触媒設計： バナジウム含有錯体を用いた酸化反応・エポキシ化
• バナジウム含有高機能鋼の開発： 耐熱・耐摩耗性を高める研究

参考図書