Vanadate

In chemistry, a vanadate is an anionic coordination complex of vanadium. Often vanadate refers to oxoanions of vanadium, most of which exist in its highest oxidation state of +5. The complexes [V(CN)₆]³⁻ and [V₂Cl₉]³⁻ are referred to as hexacyanovanadate(III) and nonachlorodivanadate(III), respectively.

A simple vanadate ion is the tetrahedral orthovanadate anion, VO3−4 (which is also called vanadate(V)), which is present in e.g. sodium orthovanadate and in solutions of V₂O₅ in strong base (pH > 13^[1]). Conventionally this ion is represented with a single double bond, however this is a resonance form as the ion is a regular tetrahedron with four equivalent oxygen atoms.

Additionally a range of polyoxovanadate ions exist which include discrete ions and "infinite" polymeric ions.^[2] There are also vanadates, such as rhodium vanadate, RhVO₄, which has a statistical rutile structure where the Rh³⁺ and V⁵⁺ ions randomly occupy the Ti⁴⁺ positions in the rutile lattice,^[3] that do not contain a lattice of cations and balancing vanadate anions but are mixed oxides.

In chemical nomenclature when vanadate forms part of the name, it indicates that the compound contains an anion with a central vanadium atom, e.g. ammonium hexafluorovanadate is a common name for the compound [NH₄]₃[VF₆] with the IUPAC name of ammonium hexafluoridovanadate(III).

Some examples of discrete ions are

• VO3−4 "orthovanadate", tetrahedral.^[2]
• V₂O4−7 "pyrovanadate", corner-shared VO₄ tetrahedra, similar to the dichromate ion^[2]
• V₃O3−9, cyclic with corner-shared VO₄ tetrahedra^[4]
• V ₄ O 4− 12 , cíclico con tetraedros VO ₄ compartiendo vértices ^{[ 5 ]}
• V ₅ O 3− 14 , tetraedros VO _{4 compartidos en los vértices} ^{[ 6 ]}
• V ₆ O 6− 18 , anillo. ^{[ 7 ]}
• V ₁₀ O 6− 28 " decavanadato ", octaedros VO ₆ que comparten aristas y vértices ^{[ 2 ]}
• V ₁₂ O 4− 32
• V ₁₃ O 3− 34 , octaedros VO _{6 fusionados} ^{[ 8 ]}
• V ₁₈ O 12− 42 ^{[ 9 ]}

Algunos ejemplos de iones "infinitos" poliméricos son:

• [VO₃ ] ^{n −} _n en p. ej.NaVO₃,metavanadato de sodio ^{[ 2 ]}
• [V₃ O₈ ] ^{n −} _n enCaV₆O₁₆ ^{[ 10 ]}

En estos iones, el vanadio presenta coordinación tetraédrica, piramidal cuadrada y octaédrica. En este sentido, el vanadio muestra similitudes con el tungstato y el molibdato , mientras que el cromo, sin embargo, tiene una gama más limitada de iones.

La disolución de pentóxido de vanadio en una solución acuosa fuertemente básica produce el ion VO 3− 4 incoloro . Al acidificar, el color de esta solución se oscurece gradualmente pasando por el naranja hasta el rojo alrededor de pH 7. El V ₂ O ₅ hidratado de color marrón precipita alrededor de pH 2, redisolviéndose para formar una solución de color amarillo claro que contiene el ion [ VO ₂ (H ₂ O) ₄ ] ⁺ . El número y la identidad de los oxianiones que existen entre pH 13 y 2 dependen del pH, así como de la concentración. Por ejemplo, la protonación del vanadato inicia una serie de condensaciones para producir iones polioxovanadato: ^{[ 2 ]}   

• pH 9-12 : HVO2-4 , V2O4-7​​_​​
• pH 4–9: H ₂ VO − 4 , V ₄ O 4 − 12 , HV ₁₀ O 5 − 28
• pH 2–4: H ₃ VO ₄ , H ₂ V ₁₀ O 4 − 28

El vanadato es un potente inhibidor de ciertas ATPasas de la membrana plasmática , como la Na ⁺ /K ⁺ -ATPasa y la Ca2 ⁺ -ATPasa ( PMCA ). Al actuar como un análogo del estado de transición del fosfato , el vanadato sufre un ataque nucleofílico por parte del agua durante la transferencia de fosforilo, "atrapando" esencialmente las ATPasas de tipo P en su estado E2 fosforilado. ^{[ 11 ] [ 12 ]} También inhibe la actividad de la MgATPasa de la actomiosina del músculo esquelético ^{[ 13 ]} y la generación de fuerza activada por calcio por la actomiosina en el aparato contráctil del músculo esquelético intacto. ^{[ 14 ]} Sin embargo, no inhibe otras ATPasas, como la SERCA ( Ca2 ⁺ -ATPasa del retículo sarcoplásmico/ endoplásmico ) o la ATPasa mitocondrial . ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}