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原子序数为23的化学元素 来自维基百科,自由的百科全书

钒
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fán(英语:vanadium),是一种化学元素化学符号V原子序数为23,原子量50.9415 u。钒是一种坚硬、银灰色,具韧性、可延展过渡金属。在自然界中很少发现元素金属,但是一旦经人工分离,会形成氧化层钝化)防止自由态的金属氧化,使之更稳定存在。

事实速览 外观, 概况 ...

1801年,安德烈·曼努埃尔·德尔里奥墨西哥发现了一种钒化合物,他分析了一种新的含矿物,他称之为“褐色铅”,并根据其质量推测是一种新元素的存在,他称之为erythronium(源自希腊语,意义为“红色”,ἐρυθρόν,eruthrón)因为加热后大多数变成红色。四年后,他错误地被其他科学家说服该元素与相同。1830年,Nils Gabriel Sefström生成了钒的氯化物,进而证明了一种新的元素,他以斯堪的纳维亚的美丽和生育女神VanadísFreyja)将这种元素命名为“vanadium”。这个名字归因于钒化合物中广泛的颜色。Del Rio的铅矿石后来因其钒含量而更名为钒铅矿。1867年亨利恩菲尔德罗斯科得到了纯的钒元素。

钒天然存在于约65种矿物化石燃料沉积物中。它是由中国俄罗斯的钢铁冶炼渣中所得到。其他国家则直接从磁铁矿、重油烟尘或铀矿开采的副产品中生产。它主要用于制造特种钢合金,如高速工具。最重要的工业用途为钒化合物五氧化二钒用作生产硫酸催化剂。用于储能的钒氧化还原电池可能是未来的重要应用。

在少数生物中发现了大量的钒离子,可能是毒素。 氧化物和一些其他钒盐具有中等毒性。特别是在海洋中,钒被一些生命作为的活性中心,例如一些海藻的钒溴过氧化物酶英语Vanadium bromoperoxidase

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特性

钒为一中等硬度可延展的银灰过渡金属,有些描述形容它很“软”,应是因为它的延展性。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。

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纯度99.95%的钒切片

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黄色的五价钒。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

大约80%的钒和一起作为里的合金元素。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五氧化二钒被用来做催化剂. 钒基混合氧化物是丙烷,丙烯和丙烯醛生产丙烯酸的有效催化剂[2][3][4][5]
  • 五氧化二钒(V2O5)被用来制做特殊的陶瓷作为催化剂
  • 可做蓝色颜料,称为“钒锆蓝”或“土耳其蓝”

历史

1801年西班牙矿物学家安德烈·曼纽尔·德·里奥墨西哥城的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·罗斯还原二氯化钒首次得到了纯的钒。

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

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

钒共有31种同位素,其中51V稳定。

来源

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[来源请求]
  • 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和一些恒星的表面也有钒。

生产

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。工业上也可以铝,焦炭还原五氧化二钒生产纯钒。

化合物

五氧化二钒是钒最重要的化合物,常被用来做催化剂、染料和固色剂。五氧化二钒加热可放出氧气,且这个反应是可逆的。五氧化二钒的性质可催化二氧化硫的氧化反应,在工业上用来制造硫酸、邻苯二甲酐和顺丁烯二酐。五氧化二钒是橙色的,具有毒性,不同于大多数金属氧化物,五氧化二钒微溶于水。它是两性化合物,可以与酸和碱反应。它也是氧化剂

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从左到右:[V(H2O)6]2+(紫色),[V(H2O)6]3+(绿色),[VO(H2O)6]2+(蓝色),[VO2(H2O)6]+(黄色)

注意

  • 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

参考文献

外部链接

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