钒
grxlj · 2008-12-22 19:33 · 18308 次点击
钒:元素符号V,银白色金属,在元素周期表
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钒
中属VB族,原子序数23,原子量50.9414,体心立方晶体,常见化合价为+5、+4、+3、+2。钒的熔点很高,常与铌、钽、钨、钼并称为难熔金属。有延展性,质坚硬,无磁性。具有耐盐酸和硫酸的本领,并且在耐气-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。于空气中不被氧化,可溶于氢氟酸、硝酸和王水。
目录
概述
综合性质
性质描述
发现来源
故事传说
元素用途
特殊性质
资源分布
产量资源
提炼方法
钒污染病
相关词条
参考资料
概述
钒是高熔点金属之一,呈浅灰色。密度5.96克/厘米3。熔点1890±10℃,沸点
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硫酸氧钒
3380℃,化合价+2、+3、+4和+5。其中以5价态为最稳定,其次是4价态。电离能为6.74电子伏特。1801年西班牙矿物学家里奥(A.M.delRio)在研究墨西哥锡马潘(Zimapan)的铅矿时发现钒。因为钒的盐类在与酸加热时呈红色,就以erythronuim(赤元素)命名。后来里奥又接受了这种红色物质是铬的不纯物,可能是铬酸铅的解释。1830年瑞典化学家塞弗斯托姆(N.G.Sefstr?m)用瑞典塔贝里(Taberg)附近矿石炼生铁,分离出一个新元素,以女神Vanadis(凡娜迪丝)命名为vanadium。此后不久,德国化学家沃勒(F.W?hler)证明钒与erythronuim是同一元素。
综合性质
元素名称:钒
元素符号:V
元素原子量:50.94
原子体积:(立方厘米/摩尔):8.78
元素在海水中的含量:(ppm):太平洋表面0.0016
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铵镁钒
元素在太阳中的含量:(ppm):0.4
地壳中含量:(ppm):160
质子数:23
中子数:37
原子序数:23
所属周期:3
所属族数:VB
电子层分布:2-8-11-2
晶体结构:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。
氧化态:
MainV+3,V+4,V+5
OtherV-3,V-1,V0,V+1,V+2
晶胞参数:
a=303pm
b=303pm
c=303pm
α=90°
β=90°
γ=90°
莫氏硬度:7
电离能(kJ/mol)
M-M+650
M+-M2+1414
M2+-M3+2828
M3+-M4+4507
M4+-M5+6294
M5+-M6+12362
M6+-M7+14489
M7+-M8+16760
M8+-M9+19860
M9+-M10+22240
声音在其中的传播速率:(m/S):4560
性质描述
钒(vanadiumV)是地球上广泛分布的微量元素
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钒铅锌矿
,其含量约占地壳构成的0.02%,获取相对容易。钒是人体必需的微量元素在人体内含量大约为25mg,在体液pH4~8条件下,钒的主要形式为VO-3,即亚钒酸离子(metavandate);另一为+5价氧化形式VO4-3即正钒酸离子(orthovanadate)。由于生物效应相似,一般钒酸盐(Va)统指这两种+5价氧化离子。VO3经离子转运系统或自由进-入细胞,在胞内被还原型谷胱甘肽还原成VO2+(+4价氧化态),即氧钒根离子(vanadyl)。由于磷酸和Mg2+离子在细胞内广泛存在VO3与磷酸结构相似,VO2+与Mg2+大小相当(离子半径分别为016-埃和0165埃),因而二者就有可能通过与磷酸和Mg2+竞争结合配体干扰细胞的生化反应过程。例如,抑制ATP磷酸水解酶、核糖核酶磷酸果糖激酶、磷酸甘油醛激酶、6-磷酸葡萄糖酶、磷酸酪氨酸蛋白激酶。所以,钒进入细胞后具有广泛的生物学效应。钒化合物又具有合成相对容易、价格较低廉的优势,因此研究钒化合物的降压机制有利于对钒的开发和利用。
发现来源
发现人:塞夫斯唐姆发现年代:1830年
发现过程:1830年,瑞典的塞夫斯唐姆,在研究斯马兰铁矿的铁渣时,得到氧化钒,发现了钒的存在。
元素来源:矿物有钒酸钾铀矿、褐铅矿和绿硫钒矿等。
故事传说
在很久以前,在遥远的北方住着一位美丽的女神名叫凡娜迪丝。有一天,一位远方客人来敲门,女神正悠闲地坐在圈椅上,她想:他要是再敲一下,我就去开门。然而,敲门声停止了,客人走了。女神想知道这个人是谁,怎么这样缺乏自信?她打开窗户向外望去,哦,原来是个名叫沃勒的人正走出她的院子。几天后,女神再次听到有人敲门,这次的敲门声持续而坚定,直到女神开门为止。这是个年青英俊的男子,名叫塞弗斯托姆。女神很快和他相爱,并生下了儿子——钒。这个故事虽然生动,却并不十分确切。原来第一次敲门的是墨西哥化学家里奥,第二次才是德国化学家沃勒。他们虽然发现了新元素,但不能证实自己的发现,甚至误认为这种元素就是“铬”。而塞弗斯托姆,通过锲而不舍的努力,才从一种铁矿石中得到了这种新元素,并以凡娜迪丝女神之名命名为“钒”。
元素用途
如果说钢是虎,那么钒就是翼,钢含钒犹如虎添翼。只需在钢中加入百分之几的钒,就能使钢的弹性、强度大增,抗磨损和抗爆裂性极好,既耐高温又抗奇寒
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钒
,难怪在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门,到处可见到钒的踪迹。此外,钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一,有“化学面包”之称。主要用于制造高速切削钢及其他合金钢和催化剂。把钒掺进钢里,可以制成钒钢。钒钢比普通钢结构更紧密,韧性、弹性与机械强度更高。钒钢制的穿甲弹,能够射穿40厘米厚的钢板。但是,在钢铁工业上,并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢,而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。
钒主要制成钒铁用作钢铁的合金组分,能细化钢铁基体晶粒,广泛用于各类钢种。钒在非铁合金中主要用于制造钛合金(Ti-6Al-4V)。钒可以控制铜基合金中的气体含量,并改善其微观结构,在内燃机活塞的铝基合金中加入少量钒,可以增强合金的强度,并降低热胀系数。钒的快中子吸收截面小,对液态钠有良好的耐蚀性,并有抗高温蠕变强度,可作快中子增殖堆燃料棒的包覆材料和释热元件。钒的金属间化合物V3Ga是超导材料。V2O5广泛用作有机和无机氧化反应的催化剂;用来制作吸收紫外线和热射线的玻璃以及玻璃、陶瓷的着色剂。钒的氧化物和偏钒酸盐用于生产印刷油墨和黑色染料。
钒的应用范围
应用领域占总量比例(%)主要用途使用产品
碳素钢25钢筋FeV
HSLA钢25建筑,石油管道FeV
高合金钢20铸件,石油管配件FeV
工具钢15高速工具钢,耐磨件FeV(80%V)
钛合金10喷气式发动机零件,飞行器机V-Al基合金
化学制品5硫酸和顺丁烯二酸酐生产V2O5和其它钒化合物
特殊性质
钒的盐类的颜色真是五光十色,有绿的、红的、黑的、黄的,绿的碧如翡翠,黑的犹如浓墨。如二价钒盐常呈紫色;三价钒盐呈绿色,四价钒盐呈浅蓝色,四价钒的
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摩洛哥钒铅矿
碱性衍生物常是棕色或黑色,而五氧化二钒则是红色的。这些色彩缤纷的钒的化合物,被制成鲜艳的颜料:把它们加到玻璃中,制成彩色玻璃,也可以用来制造各种墨水。
五光+色的钒盐
帆的盐类的颜色真是五光十色,有绿的、红的、黑的、黄的,绿的碧如翡翠,黑的犹如浓墨。比如说吧,化合价是二的钒盐一般都是紫色的,三价钒盐是绿色的,四价钒盐是浅蓝色的,而五氧化二钒常是红色的。我们的世界,需要各种各样的颜色来装扮。这些色彩缤纷的钒的化合物,可以用来制造各种各样的颜料,用它们就能把我们的生活打扮得更美丽。如果把钒盐加入玻璃中,就能生产出非常好看的彩色玻璃。把钒盐加入墨水中,就能制造出各种彩色墨水。钒的化合物不但有丰富的色彩,还有极强的毒性。如果人体内的钒盐过多,就会得病。但让人意外的是,如果在牛和猪的饲料中加入微量的钒盐,却能使它们的食量增加,脂肪层加厚。
资源分布
中国是钒资源比较丰富的国家,钒矿主要分布在四川的攀枝花和河北的承德,大多数是以石煤的形式存在。钒的性质和钽以及铌相似,在它被发现后英国化学家罗斯科研究了它的性质,确定它与钽和铌相似,这为它们三个在元素周期表中共建一个分族建立了基础。
钒的踪迹遍布全世界。在地壳中,钒的含量并不少,平均在两万个原子中,就有一个钒原子,比铜、锡、锌、镍的含量都多,但钒的分布太分散了,几乎没有含
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钒系列
量较多的矿床。在海水中,在海胆等诲洋生物体内,在磁铁矿中,在多种沥青矿物和煤灰中,在落到地球的陨石和太阳的光谱线中,人们都发现了钒的踪影。可以说,几乎所有的地方都有钒,可是世界到处钒的含量都不多。表面看来,钒跟铁没什么两样,同样穿着银灰色的衣眼,但钒比铁要坚硬得多,而且在常温下,钒十分“冷静”,它不会被氧化,即使把它加热到摄氏三百度,它依旧如故,仍然是亮堂堂的。它也不怕水、各种稀酸和碱液的腐蚀。在各种金属中,它可真特别。
国内外对钒化合物的研究已有20多年的历史,早期多集中在钒化合物降糖作用的研究,也有报道钒能舒张猪的离体冠状动脉。近期国外有些研究开始用钒化合物治疗原发性高血压大鼠,已经取到肯定的实验结果。有报道认为BMOV可以降低SHR的高胰岛素血症和高血压。另有学者采用SHR和WKY大鼠对比探讨钒化合物对血压的药物疗效,结果可见钒化合物使收缩压降低(149±3/mmHg,非治疗组184±3mmHgP