Βανάδιο: το στοιχείο της βόρειας Αφροδίτης

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο βανάδιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μας ταξιδεύει και σε μια άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.

Δαμασκηνά σπαθιά, θεές από τη μυθολογία των Βίκινγκς, μια παλιά Φορντ και υποτυπώδεις θαλάσσιοι οργανισμοί μπλέκονται σε έναν απροσδόκητο χορό γύρω από το στοιχείο που είχε την παράδοξη τύχη να το ανακαλύψουν… δύο φορές. Πρόκειται για το βανάδιο, και ειλικρινά δεν ξέρεις από πού να αρχίσεις να γράφεις για αυτό.

Εκατό φορές περισσότερο βανάδιο από ό,τι το υδάτινο περιβάλλον γύρω τους συσσωρεύουν τα χιτωνοφόρα

Ισως πηγαίνοντας κόντρα και στη βαρύτητα και στη λογική του γραψίματος, να μην ξεκινήσουμε ιστορίες δέκα αιώνες πριν, ούτε από τους θεούς ή την επιφάνεια της Γης. Κατάδυση στο αλμυρό νερό και συνάντηση με τα χιτωνοφόρα (tunicates). Ενα υποφύλο του φύλου των χορδωτών. Πρωτόγονοι θαλάσσιοι οργανισμοί που συναντώνται σε ρηχά νερά αλλά και σε μεγάλα βάθη. Αν δεν ξέρεις, εύκολα πιστεύεις ότι πρόκειται για φυτά, διότι ο χιτώνας τους είναι από κυτταρίνη, αλλά δεν είναι έτσι. Μέσα σε αυτόν ζει ένα υποτυπώδες ον. Η ονομασία τους οφείλεται βέβαια στους χιτώνες που περιβάλλουν τα πρωτόγονα οργανικά τους συστήματα. Ενα πεπτικό σε σχήμα Υ, νευρικό με ένα μόλις γάγγλιο, από όπου ξεφυτρώνουν ανεξάρτητα νεύρα, κάποιοι σχηματισμοί στο άνοιγμα του στόματος για να παγιδεύουν την τροφή. Οι χιτώνες τους εμφανίζονται σε πολυάριθμα διαφορετικά χρώματα και σχέδια, πολλοί θα ήθελαν να τα έχουν στο ενυδρείο τους και το ενδιαφέρον στοιχείο σε αυτά είναι η ικανότητα να συσσωρεύουν βανάδιο εκατό φορές περισσότερο από ό,τι το υδάτινο περιβάλλον γύρω τους, κάνοντας κορυφαία επίδοση για όλους τους υδάτινους οργανισμούς σε συσσώρευση ενός μετάλλου. Οι ερευνητές υποψιάζονται ότι τους χρησιμεύει στο ανοσοποιητικό τους σύστημα. Το υποφύλο των χιτωνοειδών περιλαμβάνει περίπου 3.000 είδη, διαιρεμένα με τη σειρά τους σε τρεις ομοταξίες: ασκιδιοειδή, θαλειοειδή, κωπηλάτες. Τα ασκίδια μπορούν να συσσωρεύσουν ως και 10.000 φορές περισσότερο βανάδιο από ό,τι το περιβάλλον γύρω τους.

Ανεβαίνοντας πάλι στην επιφάνεια, βρίσκουμε ότι υπάρχει αρκετό στο έδαφος, ο άνθρωπος δεν χρειάζεται να προσλάβει περισσότερα από 2 εκατομμυριοστά του γραμμαρίου και από αυτά κρατάει μόλις μισό για τη ρύθμιση της δράσης ενός ενζύμου που κανονίζει το πώς το νάτριο θα κινηθεί μέσα στο σώμα μας.

Στο περίφημο T-Model ο Χένρι Φορντ πρωτοχρησιμοποίησε βανάδιο στις λαμαρίνες μειώνοντας το πάχος τους στο μισό

Μεγάλες δόξες άρχισε να ζει το στοιχείο αυτό όταν… συναντήθηκε με τον Χένρι Φορντ. Πώς συνέβη η συνάντηση; Με μια σύγκρουση. Σε αγώνες αυτοκινήτων, στη Φλόριδα το 1905, ένα γαλλικό αγωνιστικό έγινε κομμάτια. Ο Φορντ ήταν εκεί και έσπευσε να περιεργαστεί τα συντρίμμια. Εντυπωσιάστηκε από το πόσο ελαφριά ήταν τα κομμάτια. Πήρε λοιπόν ένα για να το περάσει από εξέταση και να μάθει το μυστικό. Διότι πραγματικά υπήρχε μυστικό, και αυτό ήταν η προσθήκη στο μεταλλικό υλικό λίγου βαναδίου. Αυτό του έδινε τέτοια σκληρότητα που ήταν αρκετή ώστε να χρησιμοποιούνται «λαμαρίνες» με το μισό πάχος. Αμέσως τα αυτοκίνητά του, τα περίφημα T-Model ή αλλιώς τα Tin Lizzi, όπως επικράτησε αργότερα να λέγονται, απογειώθηκαν σε πωλήσεις. Κάτι που έκανε τον διάσημο αμερικανό συγγραφέα Τζον Στάινμπεκ να γράψει ειρωνικά: «Δυο γενιές Αμερικανών ήξεραν περισσότερα για τα πηνία του αυτοκινήτου αυτού παρά για την κλειτορίδα και περισσότερα για τους «δορυφόρους», τα γρανάζια δηλαδή του διαφορικού, παρά για το ηλιακό σύστημα».

Γιατί το είπαν έτσι

Από την Αφροδίτη των Σκανδιναβών Vanadis (εδώ σε εκδοχή κόμικ) πήρε το όνομά του το στοιχείο

Το 1801 ένας Ισπανός, ο Andres Manuel del Rio, καθηγητής Ορυκτολογίας στο Πανεπιστήμιο της Πόλης του Μεξικού, εντυπωσιάστηκε από ένα δείγμα ορυκτού που έφθασε στα χέρια του γιατί τα άλατά του είχαν το καθένα και κάποιο διαφορετικό ζωηρό χρώμα. Ηξερε κι αυτός μάλλον τα ελληνικά του, διότι το ονόμασε Panchromium και μετά, επειδή με τη θέρμανση όλα γίνονταν κόκκινα, Erythronium. Εστειλε δείγμα και περιγραφή στην Ευρώπη. Οι περιγραφές στο χαρτί χάθηκαν σε ένα ναυάγιο, τα δείγματα όμως διασώθηκαν και από τη Γαλλία τού είπαν ότι δεν ήταν κάτι άλλο από το γνωστό ήδη χρώμιο. Τριάντα χρόνια αργότερα ο σουηδός χημικός Selfstroem ασχολήθηκε με το πρόβλημα που παρουσίαζε ο χυτοσίδηρος άλλοτε να είναι πολύ σκληρός και ανθεκτικός και άλλοτε πολύ εύθρυπτος. Βρήκε λοιπόν ότι αυτό οφειλόταν σε ένα νέο στοιχείο που ο διάσημος δάσκαλός του Jacob Berzelius ονόμασε βανάδιο. Από την ανάλογη με τη δική μας Αφροδίτη, πανέμορφη θεά της σκανδιναβικής μυθολογίας Vanadis (= Δέσποινα των όμορφων ανθρώπων).

Ατομικός αριθμός: 23

Ατομικό βάρος: 50,9415

Σημείο τήξης: 1.910^oC

Σημείο ζέσης: 3.407^oC

Αριθμός ισοτόπων: 18

Τα μεγαλύτερα αποθέματα βαναδίου στο υπέδαφός τους διαθέτουν η Νότια Αφρική (25%), η Κίνα (36%) και η Ρωσία (36%).

Το βρίσκουμε σε τροφές όπως η σόγια, το ελαιόλαδο, το φαγόπυρο, το ηλιέλαιο, τα μήλα και τα αβγά. Σε μεγάλες ποσότητες, όπως συμβαίνει στα εργοστάσια όπου γίνονται ηλεκτροσυγκολλήσεις, εμφανίζεται με τη μορφή πεντοξειδίου του βαναδίου, που είναι πιο δραστικό από το καθαρό στοιχείο και προκαλεί ερεθισμούς στο αναπνευστικό, πνευμονικό οίδημα και δηλητηρίαση.

Ενισχύει την ανθεκτικότητα διαφόρων μετάλλων. Σε κράμα με αλουμίνιο και τιτάνιο χρησιμοποιείται για εξαρτήματα αεροπλάνων, ιδιαίτερα των κινητήρων και του σκελετού (το SR-71B, κατασκοπευτικό μεγάλων ταχυτήτων από το NASA’s Dryden Flight Research Center, πιάνει περισσότερα από 3.500 χιλιόμετρα την ώρα σε ύψη περίπου 28 χιλιομέτρων), σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, διότι δεν απορροφά σε μεγάλες ποσότητες τα νετρόνια, ως καταλύτης στην παραγωγή θειικού οξέος και μηλεϊνικού ανυδρίτη (για πλαστικά, γλυκαντικές ουσίες, λιπαντικά κινητήρων, στιλβωτικά δαπέδων), για καθημερινά εργαλεία κοπής. Δίνει στο γυαλί πράσινη ή μπλε απόχρωση και με κατάλληλη επάλειψη εμποδίζει τις υπέρυθρες ακτίνες να το διαπεράσουν.

Το 85% της παραγωγής καταναλώνεται για ενίσχυση του χάλυβα, το 10% για κράματα με τιτάνιο. Από κράμα αλουμινίου – βαναδίου – τιτανίου κατασκευάζονται τα ειδικά αμαξίδια που χρησιμοποιούν οι αθλητές στους Παραολυμπιακούς Αγώνες (π.χ. στο μπάσκετ), διότι πρέπει να αντέχουν σε μεγάλες καταπονήσεις. Υπολογίζεται ότι ως το 2015 η ζήτησή του θα αυξάνεται ετησίως με ρυθμό περίπου 7,8%. Η παγκόσμια παραγωγή επηρεάζεται από τους σεισμούς που συμβαίνουν στην Κίνα, διότι συχνά καταρρέουν πρόχειρα φτιαγμένα ορυχεία εγκλωβίζοντας και ανθρώπους μέσα.

Γιατί οι καταπληκτικές ιδιότητές τους ήταν ένα μυστήριο για αιώνες. Και το μυστήριο αυτό λύθηκε πρόσφατα, ενώ τα αυθεντικά είχαν σταματήσει να κατασκευάζονται από το 1800.

Η πρώτη ύλη, από το 300 π.Χ. ακόμη, ερχόταν από την Ινδία και οι Αραβες είχαν δημιουργήσει έναν εμπορικό δίαυλο που εφοδίαζε τους τεχνίτες στη Δαμασκό. Ψάχνοντας, στους νεότερους χρόνους, είχαν φθάσει να γνωρίζουν ότι μια ανάμειξη του σιδήρου με 1,5% άνθρακα, και μάλιστα από καμένα φύλλα ενός θάμνου γνωστού ως κάσια, που έδινε με την καύση και υδρογόνο, χρήσιμο για την προσρόφηση του άνθρακα, βοηθούσε να δημιουργηθεί ένας χάλυβας λίγο πιο κοντά σε αυτόν των δαμασκηνών σπαθιών. Γιατί τα άτομα άνθρακα και σιδήρου φτιάχνοντας δεσμούς μεταξύ τους δημιουργούσαν το υλικό σεμεντίτης. Ωστόσο και πάλι κάτι έλειπε. Τελικά αποδείχθηκε ότι αρκούσε να υπάρχει λίγο βανάδιο, μόλις 0,003%, για να αλλάξουν όλα. Το βανάδιο βοηθά να δημιουργηθούν και να απλωθούν σε όλο το σώμα της λεπίδας ίνες σεμεντίτη κάνοντας το υλικό πολύ ευλύγιστο και ταυτόχρονα ανθεκτικό. Διότι τελικά δημιουργούνται νανοσωληνίσκοι άνθρακα με διάμετρο ένα εκατομμυριοστό του χιλιοστού και εκεί μέσα περνούν οι νανοΐνες του σεμεντίτη δημιουργώντας ένα εξαιρετικά ανθεκτικό πλέγμα. Ο λόγος που σταμάτησαν τα δαμασκηνά σπαθιά να είναι καλά ήταν το ότι η πρώτη ύλη έπαψε να περιέχει βανάδιο, αλλά το 1800 ποιος να το καταλάβει;