Le vanadium: usages industriels et effet sur la santé.

En 1801, le chimiste et le minéralogiste hispano-mexicain André Manuel Del Rio étudia les matériaux à base de plomb au Mexique, dessinant un élément inhabituel qu’il pensait être une nouvelle découverte. Après une série d'expériences, Del Rio n'a pas pu prouver sa découverte ni identifier ce nouvel élément, des échantillons ont été envoyés à certains chimistes, y compris le chimiste français Hippolyte-Victor et le chimiste allemand Alexander Von Humbolt dans le but d'étudier et de découvrir la nature de ce nouveau métal, ils ont toutefois commis la même erreur en croyant que cet élément est l'élément de chrome-impure. Cette croyance a perduré jusqu'en 1830 lorsque le chimiste suisse Nils Gabriel Sefström a analysé des échantillons de minerais de fer pour découvrir l'existence d'un métal nouveau et inconnu. Il a choisi le nom de vanadium pour ce nouvel élément.
Il a été découvert par la suite que le métal au vanadium était le même élément que Del Rio avait découvert dans les minerais de plomb.

Le vanadium et ses propriétés:

Le vanadium, un métal de couleur blanche, se caractérise par sa polyvalence et est utilisé pour augmenter la dureté des alliages d'acier, cet élément chimique rare donne toute une gamme de couleur en cas d'oxydation (noirs, jaune, bronzés, vert, rouge), ses propriétés physiques en font un minéral indispensable dans de nombreux domaines industriels, par exemple, il est ajouté à l’acier pour maintenir sa dureté aux températures élevées afin de servir à la fabrication de turbines à moteur et de forets à tête, ainsi qu’à de nombreuses pièces mobiles de machines produisant beaucoup de chaleur.

• Caractéristiques:
  L'une des caractéristiques les plus importantes de ce métal est qu'il ne s'oxyde pas dans l'air et qu'il est considéré comme un bon conducteur de chaleur et d'électricité.
  Masse atomique: 50,9414g.mol -1
  Masse volumique: 6,1 g.cm-3 à 20°C
  Température de Fusion: 1890 °C
  Température d' ébullition: 3380 °C
  Configuration électronique: [ Ar ] 3d3 4s2
  Energie de première ionisation: 649,1 kJ.mol -1
  Numéro atomique: 23

Abondance du Vanadium dans la nature:

Le vanadium représente 0,019% de la croûte terrestre et 150 ppm de son noyau, on le trouve dans un petit nombre de météorites et dans 65 minéraux différents tels que les minerais de phosphate, la carnotite, patronite, vanadinite, on le trouve également dans certains pétroles bruts, dans le sol et dans l'eau à différentes concentrations en fonction de la localisation géographique.

Vanadinite/ Source: pixabay
Le vanadium n'est pas du tout disponible à l'état libre, mais est toujours associé à d'autres éléments.

• Production mondiale:
  
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  La Finlande, l’Afrique du Sud et l’ancienne Union soviétique sont des pays qui contiennent d’importantes quantités de minerai de fer contenant du vanadium. Mais les principaux producteurs de vanadium sont la Russie, la République tchèque, les États-Unis d'Amérique, l'Afrique du Sud, la Chine et le Brésil. En 2017, 80 000 tonnes de vanadium ont été produites dans le monde, dont 43 000 en Chine, suivies par l'Afrique du Sud avec 13 000 tonnes, la Russie avec 16 000 tonnes et le Brésil avec 8 400 tonnes.

Usages:

Le vanadium a été utilisé pendant la Première Guerre mondiale pour fabriquer des pièces d’armure et d’artillerie plus solides. Le vanadium est également considéré comme le métal essentiel de l'automobile.

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Le vanadium est utilisé dans les industries suivantes:

• L’industrie de l’acier pour la rendre plus solide et résistante à la corrosion et aux chocs.
• Fabrication d'outils de coupe.
• Fabrication de réacteurs nucléaires et raffinage de l'uranium.
• Fabrication de moyeux de roues et d’équipements automobiles. Il a d'abord été utilisé dans la structure en acier de la série T de Ford.
• Industrie de la céramique.
• Le vanadium est ajouté au gallium pour produire des aimants supraconducteurs.
• Fabrication de moteurs à réaction.
• Fabrication de caoutchouc, de peinture et de verre.
• Industrie textile.
• Production de soufre.
• Construction navale et aviation.

Le vanadium joue-t-il un rôle dans le fonctionnement biologique du corps humain?

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Le vanadium est un élément rare et important du corps humain, les scientifiques considèrent que le corps en a besoin en petites quantités pour maintenir une croissance normale des os, mais le taux élevé de cet élément dans le corps est une indication de problèmes de santé.
Le vanadium est présent dans de nombreux aliments en petites quantités: champignons, poivron rouge, huîtres, bière, vin, persil, soja, huile d’olive, huile de tournesol, pommes, œufs, etc.
En mangeant de manière équilibrée, le corps ne consomme que 0,01 mg de vanadium par jour et les scientifiques considèrent que cette quantité est largement suffisante pour les fonctions biologiques du corps humain.

• Selon le centre médical de l'Université du Maryland, le vanadium a la capacité d'abaisser le taux de sucre dans le sang chez les diabétiques.
  
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L'impact négatif sur la santé humaine:

Lorsque le corps est exposé à de fortes concentrations de vanadium, il en résulte un impact négatif sur la santé.
Il a été démontré que les travailleurs exposés aux peroxydes de vanadium présentent des symptômes d'irritation des yeux et du nez et que l'inhalation de quantités importantes de cette substance peut provoquer une pneumonie.
Les autres symptômes liés aux niveaux élevés de vanadium dans le corps sont:

• les maladies du cœur.
• Gastro-entérite.
• Saignements du foie.
• Paralysie
• faiblesse.
• Mal de tête.
• changements de comportement.

Références:

Vanadium-V
Introduction-Vanadium
Chapter 6.12 Vanadium
Le vanadium : propriétés, usages et types de gisement