钒是一个奇异的元素
钒（Vanadium）是由1830年瑞典化学家塞夫斯特姆（Sef-strom）在一种铁矿中肯定了钒作为一个新元素。钒是多价态元素（由+5至+2），各种氧化态的化合物都有美丽的颜，五彩缤纷，故以瑞典美丽的女神凡纳第斯（Vanadies）命名为钒。钒是一个奇异的元素，它的分布很广很分散，在地球上很少有聚居点，蕴藏量是银的1000倍，地壳中的丰度为136ppm，占所有元素的第23位，称为稀有金属。海洋中含钒不多，仅2—35ppb。但海洋生物中含钒较多，海鞘体内含钒量比海水中高出几千倍，实际上海洋生物起到了浓缩海水中钒的作用，称为 生物富矿。钒的主要矿物为绿硫钒矿VS
2或V
2
S
5
，铅钒矿（或褐铅矿）Pb
5
（VO
4
）
3Cl等，我国四川攀枝花地区蕴藏着极丰富的钒钛铁矿。
8.3.1 金属钒
钒是银灰的金属，纯钒具有延展性，不纯时硬而脆，有高的熔点，是难熔金属。钒容易呈钝态，因此在常温下活泼性较低，块状钒在常温下不与空气、水、苛性碱作用，也不和非氧化性的酸作用，但溶于，它也溶于强的氧化性酸中，如硝酸和王水。在高温下，钒与大多数的非金属元素反应，并可与熔融的苛性碱发生反应。 钒有金属“维生素”之称，含百分之几钒的钢，组织颗粒细腻，具有很大的强度，弹性以及优良的抗磨损和抗冲击变曲的性能，故广泛用于结构钢、弹簧钢，工具钢、装甲钢和钢轨。特别对汽车和飞机制造业有重要意义，是汽车工业的基础。
制取钒的纯金属是非常困难的，因为它甚至比钛更容易与氢、碳、氮和氧化合。用金属热还原法（如用钙）制金属钒
V 2O
5
+5Ca—→5CaO+2V
8.3.2 钒的重要化合物
钒是多氧化态元素，它的元素电势图如下：
钒元素电势图j/V
由上表可知，在强酸性介质中V（Ⅳ）较稳定，V（Ⅴ）具有中等强度的氧化性，V（Ⅲ）和 V（Ⅱ）的还原性较强，易被空气氧化为V（Ⅳ）VO2+。本节主要介绍五氧化二钒、钒酸盐和多钒钒酸盐及高低价化合物的相互转化。 8.3.2.1 五氧化二钒
V 2O
5
是棕黄固体，难溶于水（室温、溶解度为0.07g/100gH
2
O），水
铵NH
4VO
3
可得到V
2
O
5
。
V 2O
5
是两性氧化物，以酸性为主，溶于强碱生成钒酸盐。
V
2
O
木年轮5
+6NaOH—→2Na
3
VO
4
+3H
2
O
溶于强酸生成钒氧基VO
徐铁骏
2
+离子的盐
V 2O
5
+H
2
SO
4
—→（VO
2
）
2
SO
4
+H
2
O
V 2O
5
有一定的氧化性，若将其溶于浓HCl，由于发生了氧化还原反应，得到V（Ⅳ）
盐和Cl
2
V 2O
5
+6HCl—→2VOCl
2
+Cl
2
+3H
2
vdlO
8.3.2.2 钒酸盐和多钒酸盐
钒酸盐和磷酸盐相似，都有缩合性，有正钒酸盐，焦钒酸盐，偏钒酸盐、多钒酸盐等。向钒酸盐溶液加酸，降低溶液的pH值，使钒酸根离子质子化的同时发生脱水而进行缩合的。随着pH的下降，多钒酸根中含钒原子越多，就是缩合度增大，其缩合平衡为： 2[VO
3（OH）]2-+H+ [V
2
O
6
（OH）]3-+H
2
O （pH≥13）
3[VO
3（OH）]2-+3H+ V
3
O
9
3-+3H
2
O（pH≥8.4）
VO
43-、V
2
O6（OH）3-是无的，随着缩合度增大，溶液的颜逐渐加深，由淡黄
变为深红，溶液转变为酸性后，缩合度不变，而是获得质子的反应
[V
10O
28
]6-+H+ [HV
10
O
28
]5-
[H
10O
28
]5-+H+ [H
2
V
10
O
28
]4-
pH≈2时，则有五氧化二钒水合物的红沉淀析出，如果加足够的酸（pH=1）溶
液中存在稳定的黄VO
褫夺公权2
+离子，亦即+钒酸根离子解聚：
[H
2V
危险化学品安全管理条例
10
O
28
]
4-+14H+ 10VO
2
++8H俞秀松
2
O（pH=1）
由此可见钒酸盐的缩合与磷酸盐不同：①缩合酸盐形成的条件不同。②钒的缩合酸盐有颜。③从结构上看，缩合钒酸盐不仅与磷酸盐相同，有钒氧四面体共用角相连成链状，如偏钒酸铵结构与偏磷盐相似（见图8—3），而且还有钒氧八
面体共用棱边（倾斜棱边，水平棱边）组成的十钒酸根离子V
10O
28
6-，见图8—4。
8.3.2.3 高低价钒化合物的相互转化
钒（V）是较强的氧化剂，能与许多还原剂反应，被还原的低价产物都有丰富多彩的颜。例如：
VO
2++Fe2++2H+—→VO2++Fe3++H
2
O
（蓝）
VO 2++2I -+4H +→V 3+
+I 2+2H 2O
（绿） 2VO 2++3Zn+8H +—→2V 2++3Zn 2++4H 2O
（紫）
与Zn 的反应颜由蓝→绿→紫，最终为紫。由于还原剂强弱不同， V （Ⅴ）被还原的产物是不同的，Zn 还原性最强，能将V （Ⅴ）还原为V 2+，而Fe 2+只能还原V （V ）至VO 2+，此反应用于容量法测定V 。I-只能将V （Ⅴ）还原为V 3+。 在低价钒的化合物中，V （Ⅳ）最稳定，V 3+不稳定，V 2+最不稳定，易为空气中氧氧化，为强还剂。如：
在钒酸盐溶液中加H 2O 2，若溶液是弱碱性，中性或弱酸性时，得到黄的二过氧
钒酸离子[VO 2（O 2）2]3-，
若溶液是强酸性时，得到红棕的过氧钒阳离子[V （O 2）]3+，两者之间存在下列平衡
[VO 2（O 2）2]3-+6H + [V （O 2）]3++H 2O 2+2H 2O
钒酸盐与过氧化氢的反应，在分析上可用作为鉴定钒和比测定之用。
钒的化学反应图示如下：
8.3.3 钒的生物作用
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议