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釩的特性
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釩在元素周期表中的位置
總體特性
名稱, 符號, 序號 釩、V、23
系列 過渡金屬
, 周期, 元素分區 5族, 4, d
密度硬度 6110 kg/m3、7.0
顏色和外表 金屬光澤,銀灰色
Vanadium etched.jpg
地殼含量 無數據
原子屬性
原子量 50.9415 原子量單位
原子半徑(計算值) 135(171)pm
共價半徑 122 pm
范德華半徑 無數據
價電子排布 []3d34s2
電子在每能級的排布 2,8,11,2
氧化價(氧化物) 5,3(兩性的)
晶體結構 體心立方晶格
物理屬性
物質狀態 固態
熔點 2163 K(1902 °C
沸點 3653 K(3409 °C)
摩爾體積 8.32×10-6m3/mol
汽化熱 0.452 kJ/mol
熔化熱 20.9 kJ/mol
蒸氣壓 3.06 (2175K)
聲速 4560 m/s(293.15K)
其他性質
電負性 1.63(鮑林標度
比熱 490 J/(kg·K)
電導率 4.89×106/(米歐姆)
熱導率 30.7 W/(m·K)
第一電離能 650.9 kJ/mol
第二電離能 1414 kJ/mol
第三電離能 2828 kJ/mol
第四電離能 4507 kJ/mol
第五電離能 6298.7 kJ/mol
最穩定的同位素
同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能量
MeV
衰變產物
48V 人造 15.9735天 電子捕獲 4.012 48Ti
49V 人造 330天 電子捕獲 0.602 49Ti
50V 0.25% 1.4×1017 電子捕獲
β衰變
2.208
1.037
50Ti
50Cr
51V 99.75% 穩定
核磁共振特性
50V 51V
核自旋 6 7/2
靈敏度 0.0555 0.383
在沒有特別註明的情況下使用的是
國際標準基準單位單位和標準氣溫和氣壓

符號V元素之一,原子序23。釩音譯自英語Vanadium,其詞根源於日耳曼神話中古日耳曼語的女神名字Vanadis。這名字源於釩有許多色彩鮮艷的化合物。

釩為有韌性及延展性之堅硬銀灰過渡金屬,在自然界僅以化合態存在,一般用於材料工程作為合金成分。

特性[編輯]

釩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。不易腐蝕,在硫酸鹽酸中它相當穩定。在933K(660 °C)以上的溫度中它氧化為五氧化二釩V2O5。釩的結構強度相當高。

在氧化物中釩一般顯+5價,但也有+2、+3和+4價的氧化物存在,不過它們比較容易過渡為+5價的氧化物。2價和3價的釩氧化物是鹼性的,4價的氧化物是兩性的,5價的氧化物是酸性的。

一個很有趣的試驗是用來還原無色的釩酸銨(NH4VO3)。在試驗的過程中釩相繼被還原成藍色的四價釩、綠色的三價釩、紫藍色的二價釩,隨後低價的釩又會被空氣中的氧化為金黃色的五價釩。由於釩的價數很容易改變,它也經常被用做催化劑。+1價的釩很少出現。理論上0、-1和-3價的釩也有可能。

應用[編輯]

大約80%的釩和一起作為裡的合金元素。含釩的鋼很硬很堅實,但一般其釩含量少於1%。

  • 含釩的合金有:
    • 運用在醫療器械中的特別的不鏽鋼
    • 運用在工具中的不鏽鋼
    • 一起作為合金物運用在高速飛機的渦輪噴氣發動機中
    • 含釩的鋼經常被用在軸、齒輪等關鍵的機械部分中
  • 釩吸收裂變中子的截面很小,因此被用在核工業
  • 在鍊鋼過程中釩被用來促進碳化物的形成
  • 在給鋼塗鈦的時候釩往往被作為中介層
  • 釩與的合金可以用來製作超導電磁鐵,其磁強度可達175,000高斯
  • 在製造縮蘋果酸酐硫酸的過程中釩被用來做催化劑
  • 五氧化二釩(V2O5)被用來製做特殊的陶瓷作為催化劑

歷史[編輯]

1801年西班牙礦物學家安德烈·曼紐爾·德·里奧墨西哥城在一個鉛礦中首先發現了釩,但他錯誤地以為他所發現的只不過是一種不純的鉻。1831年瑞典化學家尼爾斯·加布里埃爾·塞夫斯特瑞姆在與鐵礦做試驗時重新發現了釩,同年弗里德里希·維勒證實了德·里歐的發現。1867年亨利·英弗爾德·羅斯科還原亞氯酸化釩(III)首次得到了純的釩。

塞夫斯特瑞姆給釩按日爾曼神話中美麗女神的名字起了名,因為釩的化合物色彩繽紛。

生理[編輯]

在生物體內釩是一些的必要組成部分。一些固氮的微生物使用含釩的酶來固定空氣中的

鼠和雞也需要少量的釩,缺釩會阻礙它們的生長和繁殖。含釩的血紅蛋白存在於海鞘類動物中。

一些含釩的物質具有類似胰島素的效應,也許可以用來治療糖尿病

同位素[編輯]

釩共有31種同位素,其中51V穩定。

來源[編輯]

在大自然中釩一般以化合物存在。約65種釩的化合物在自然中出現,其中有

  • 硫化釩(VS4
  • 綠硫釩礦(VS2或V2S4
  • 釩鉛礦(Pb5(VO4)3Cl)
  • 釩雲母KV2(AlSi3O10)(OH)2
  • 釩酸鉀鈾礦(K2(UO2)2(VO4)2·3H2O)
  • 磁鐵礦一般含1-2%的釩[來源請求]
  • 釩鈦磁鐵礦也是是釩的來源之一

礬土石油油頁岩中也含有大量釩,特別是委內瑞拉加拿大的石油中能找到釩。光譜分析發現在太陽光和一些恆星的表面也有釩。

生產[編輯]

純的金屬釩一般是用在高壓下將五氧化二釩還原而得到的。大多數釩是其它礦物加工時的副產品。工業上也可以以鋁,焦炭還原五氧化二釩生產純釩。

化合物[編輯]

五氧化二釩是釩最重要的化合物,常被用來做催化劑、染料和固色劑。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[編輯]

  • 釩很易燃。
  • 釩的化合物毒性很高。
  • 含釩的塵埃被吸入後會導致肺癌

參考[編輯]