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钒的特性
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钒在元素周期表中的位置
总体特性
名称, 符号, 序号 钒、V、23
系列 过渡金属
, 周期, 元素分区 5族, 4, d
密度硬度 6110 kg/m3、7.0
颜色和外表 金属光泽,银灰色
Vanadium etched.jpg
地壳含量 无数据
原子属性
原子量 50.9415 原子量单位
原子半径(计算值) 135(171)pm
共价半径 122 pm
范德华半径 无数据
价电子排布 []3d34s2
电子在每能级的排布 2,8,11,2
氧化价(氧化物) 5,3(两性的)
晶体结构 體心立方晶格
物理属性
物质状态 固态
熔点 2163 K(1902 °C
沸点 3653 K(3409 °C)
摩尔体积 8.32×10-6m3/mol
汽化热 0.452 kJ/mol
熔化热 20.9 kJ/mol
蒸气压 3.06 (2175K)
声速 4560 m/s(293.15K)
其他性质
电负性 1.63(鲍林标度
比热 490 J/(kg·K)
电导率 4.89×106/(米欧姆)
热导率 30.7 W/(m·K)
第一电离能 650.9 kJ/mol
第二电离能 1414 kJ/mol
第三电离能 2828 kJ/mol
第四电离能 4507 kJ/mol
第五电离能 6298.7 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 豐度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV
衰变产物
48V 人造 15.9735天 电子捕获 4.012 48Ti
49V 人造 330天 电子捕获 0.602 49Ti
50V 人造 1.4×1017 电子捕获
β衰变
2.208
1.037
50Ti
50Cr
51V 100 % 稳定
核磁共振特性
50V 51V
核自旋 6 7/2
灵敏度 0.0555 0.383
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压

符号V元素之一,原子序23。钒音译自英语Vanadium,其词根源于日耳曼神话中古日耳曼语的女神名字Vanadis。这名字源于钒有许多色彩鲜艳的化合物。

钒為有韌性及延展性之堅硬銀灰过渡金属,在自然界僅以化合態存在,一般用於材料工程作为合金成分。

特性[编辑]

钒為一中等硬度可延展的銀灰過渡金屬,有些描述形容它很「軟」,應是因為它的延展性。不易腐蚀,在硫酸盐酸中它相当稳定。在933K(660 °C)以上的温度中它氧化为五氧化二钒V2O5。钒的结构强度相当高。

在氧化物中钒一般显+5价,但也有+2、+3和+4价的氧化物存在,不过它们比较容易过渡为+5价的氧化物。2价和3价的钒氧化物是碱性的,4价的氧化物是两性的,5价的氧化物是酸性的。

一个很有趣的试验是用来还原无色的钒酸铵(NH4VO3)。在试验的过程中钒相继被还原成蓝色的四价钒、绿色的三价钒、紫蓝色的二价钒,随后低价的钒又会被空气中的氧化为金黃色的五价钒。由于钒的价数很容易改变,它也经常被用做催化剂。+1价的钒很少出现。理论上0、-1和-3价的钒也有可能。

应用[编辑]

大约80%的钒和一起作为裡的合金元素。含钒的钢很硬很坚实,但一般其钒含量少于1%。

  • 含钒的合金有:
    • 运用在医疗器械中的特别的不锈钢
    • 运用在工具中的不锈钢
    • 一起作为合金物运用在高速飞机的涡轮喷气发动机中
    • 含钒的钢经常被用在轴、齿轮等关键的机械部分中
  • 钒吸收裂变中子的截面很小,因此被用在核工业
  • 在炼钢过程中钒被用来促进碳化物的形成
  • 在给钢涂钛的时候钒往往被作为中介层
  • 钒与的合金可以用来制作超导电磁铁,其磁强度可达175,000高斯
  • 在制造缩苹果酸酐硫酸的过程中钒被用来做催化剂
  • 五氧化二钒(V2O5)被用来制做特殊的陶瓷作为催化剂

历史[编辑]

1801年西班牙矿物学家安德烈·曼纽尔·德·里奥墨西哥城在一个铅矿中首先发现了钒,但他错误地以为他所发现的只不过是一种不纯的铬。1831年瑞典化学家尼尔斯·加布里埃尔·塞夫斯特瑞姆在与铁矿做试验时重新发现了钒,同年弗里德里希·维勒证实了德·里欧的发现。1867年亨利·英弗尔德·罗斯科还原亚氯酸化钒(III)首次得到了纯的钒。

塞夫斯特瑞姆给钒按日尔曼神话中美丽女神的名字起了名,因为钒的化合物色彩缤纷。

生理[编辑]

在生物体内钒是一些的必要组成部分。一些固氮的微生物使用含钒的酶来固定空气中的

鼠和鸡也需要少量的钒,缺钒会阻碍它们的生长和繁殖。含钒的血红蛋白存在于海鞘类动物中。

一些含钒的物质具有类似胰岛素的效应,也许可以用来治疗糖尿病

同位素[编辑]

釩共有31種同位素,其中51V穩定。

来源[编辑]

在大自然中钒一般以化合物存在。约65种钒的化合物在自然中出现,其中有

  • 硫化钒(VS4
  • 绿硫钒矿(VS2或V2S4
  • 钒铅矿(Pb5(VO4)3Cl)
  • 钒云母KV2(AlSi3O10)(OH)2
  • 钒酸钾铀矿(K2(UO2)2(VO4)2·3H2O)
  • 磁铁矿一般含1-2%的钒[來源請求]
  • 钒钛磁铁矿也是是钒的来源之一

矾土石油油页岩中也含有大量钒,特别是委内瑞拉加拿大的石油中能找到钒。光谱分析发现在太阳光和一些恒星的表面也有钒。

生产[编辑]

纯的金属钒一般是用在高压下将五氧化二钒还原而得到的。大多数钒是其它矿物加工时的副产品。工业上也可以以铝,焦炭还原五氧化二钒生产纯钒。

化合物[编辑]

五氧化二釩是釩最重要的化合物,常被用来做催化剂、染料和固色剂。它加熱可放出氧氣,而這個反應是可逆的。有了這個性質,令它可催化二氧化硫的氧化反應,在工業上應用來製造硫酸鄰苯二甲酐順丁烯二酐橙色的它是有毒的。它是兩性的,也是氧化劑。許多金屬的氧化物都不溶於水,它卻微溶於水。

注意[编辑]

  • 钒很易燃。
  • 钒的化合物毒性很高。
  • 含钒的尘埃被吸入后会导致肺癌

参考[编辑]