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钒   23V
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Uus(未知特性)
Uuo(未知特性)
-



Nb
TiCr
外觀
银灰色固态金属
概況
名稱·符號·序數 钒(Vanadium)·V·23
元素類別 过渡金属
·週期· 5·4·d
標準原子質量 50.9415(1)
電子排布

[] 3d3 4s2
2,8,11,2

钒的电子層(2,8,11,2)
物理性質
物態 固态
密度 (接近室温
6.0 g·cm−3
熔點 2183 K,1910 °C,3470 °F
沸點 3680 K,3407 °C,6165 °F
熔化熱 21.5 kJ·mol−1
汽化熱 444 kJ·mol−1
比熱容 24.89 J·mol−1·K−1

蒸汽壓

壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 2101 2289 2523 2814 3187 3679
原子性質
氧化態 +5,+4,+3,+2,+1,-1
(两性)
電離能

第一:650.9 kJ·mol−1
第二:1414 kJ·mol−1
第三:2830 kJ·mol−1

更多
原子半徑 134 pm
共價半徑 153±8 pm
雜項
晶體結構

体心立方

钒具有体心立方晶體結構
磁序 顺磁性
電阻率 (20 °C)197 n Ω·m
熱導率 30.7 W·m−1·K−1
膨脹係數 (25 ℃)8.4 µm/(m·K)
聲速(細棒) (20 °C)4560 m·s−1
楊氏模量 128 GPa
剪切模量 47 GPa
體積模量 160 GPa
泊松比 0.37
莫氏硬度 6.7
布氏硬度 750 MPa
CAS號 7440-62-2
最穩定同位素

主条目:钒的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
48V 痕量 15.9735 天 β+ 4.0123 48Ti
49V 痕量 330 天 ε 0.6019 49Ti
50V 0.25% 3.3492 天 ε 2.2083 50Ti
β 1.0369 50Cr
51V 99.75% 穩定,带28个中子

(Vanadium),元素符号V化学元素之一,原子序数为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 ℃)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。

从左到右:[V(H2O)6]2+(紫色),[V(H2O)6]3+(绿色),[VO(H2O)6]2+(蓝色),[VO(H2O)6]3+(黄色)

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

参考文獻[编辑]