Vanadila

O íon vanadila ou vanadil (nome IUPAC: oxovanádio (IV)) é o cátion de fórmula química VO²⁺ . Trata-se de um oxicátion do elemento vanádio em seu estado de oxidação +4, o segundo mais comum do elemento, e a forma predominante em que o vanádio tetravalente está presente na maioria dos seus compostos. É um agente oxidante suave, mas também pode ser facilmente oxidado para o estado pentavalente, que em soluções ácidas existe como o íon amarelo pervanadila, VO+
2 . O íon vanadila é bastante estável estruturalmente (é de fato considerado o íon diatômico mais estável) e apresenta uma forte ligação tripla entre os átomos de vanádio e oxigênio. O íon vanadila apresenta uma cor azul-escura bastante característica e é paramagnético, devido à presença de um elétron desemparelhado em sua configuração eletrônica 3d¹.

Características, Síntese e Reações

O íon vanadila em solução aquosa encontra-se ligado a quatro moléculas de água formando um complexo hidratado, cuja estrutura é [VO(H
2O)
4]²⁺ . Esse complexo, bem como vários outros complexos de vanadila, apresenta uma geometria piramidal quadrada incomum, destoando com a maioria dos complexos de metais de transição que tendem a adotar geometria octaédrica, tetraédrica ou às vezes quadrada planar. Ele é a forma catiônica do vanádio tetravalente em solução, uma vez que o íon livre V⁴⁺ não pode existir em solução aquosa. Os aquocomplexos de VO²⁺ , portanto, são o produto da hidrólise desse íon hipotético.

Amostra do sal sulfato de vanadila penta-hidratado, VOSO
4 • 5H
2O , mostrando a intensa cor azul do íon vanadila.

O íon vanadila pode ser formado a partir da redução de compostos de vanádio pentavalente em meio ácido utilizando alguns agentes redutores adequados como, por exemplo, SO
2 :

2VO+
2 + SO
2 + 2H⁺ → 2VO²⁺ + H
2SO
4''";

Também é formado quando um sal de vanadato é dissolvido em ácido concentrado, seguido de redução por um redutor tal como o zinco:

2NH
4VO
3 + 8H⁺ + Zn⁰ —> VO²⁺ + 2NH+
4 + Zn²⁺ + 2H
2O''";

Ele também pode ser formado a partir da oxidação de compostos de vanádio em estados de oxidação mais baixos:

V³⁺ + [Fe(CN)
6]^3– + H
2O —> VO²⁺ + [Fe(CN)
6]^4– + 2H⁺''";

Da esquerda para a direita: VO+
2''"; , VO²⁺ , V³⁺ , e V²⁺ em solução aquosa.

Complexos

O oxo-íon vanadila possui uma extensa química de coordenação, formando variados complexos, os quais geralmente apresentam uma geometria de coordenação piramidal de base quadrada, na qual o vanádio central situa-se no centro da pirâmide, com o oxigênio constituindo o topo e os demais ligantes formando a base quadrada. Um exemplo desse tipo de complexo é o bis(acetilacetonato)oxovanádio (IV) ou acetilacetonato de vanadila, [VO(C
5H
7O
2)
2] ou [VO(acac)
2] , como visto na imagem abaixo:

Estrutura do acetilacetonato de vanadila.

O íon VO²⁺ também é capaz de formar complexos com geometria octaédrica, semelhante aos demais elementos da primeira linha dos metais de transição. Um exemplo é o aduto de piridina do complexo de acetilacetonato de vanadila, [VO(acac)
2(NC
5H
5)] . Contudo, o sexto ligante tende a se desprender da estrutura com certa facilidade originando a estrutura com geometria piramidal.

Esses complexos de vanadila geralmente possuem cor azul-escura a esverdeada dependendo da natureza do ligante, e também podem ser facilmente oxidados para os complexos de pervanadila amarelados ou alaranjados:

2[VO(H
2NCH
2CO
2)
2] + S
2O2–
8 + 2H
2O → 2[VO
2(H
2NCH
2CO
2)
2]^– + 2SO2–
4 + 4H⁺''";

Ocorrência natural

Cavansita, um mineral que contém o cátion vanadila que ilustra sua cor característica.

Cavansita e pentagonita são dois minerais que contêm em suas estruturas o íon vanadil.

O vanádio na forma do íon vanadil é o segundo metal de transição mais abundante na água do mar , com sua concentração sendo superada apenas pelo molibdênio. No oceano, a concentração média é de 30 nM . Algumas fontes de água mineral também contêm o íon em altas concentrações. Por exemplo, fontes perto do Monte Fuji geralmente contêm até 54 μg por litro.