無機(jī)元素化學(xué)——釩

1、釩先后被兩次發(fā)現(xiàn)。第一次是在1801年由墨西哥城的礦物學(xué)教授節(jié)烈里瓦發(fā)現(xiàn)的。他發(fā)現(xiàn)它在亞釩酸鹽樣本中，這個(gè)樣本就是Pb5(VO4)3Cl，由于這種新元素的鹽溶液在加熱時(shí)呈現(xiàn)鮮艷的紅色，所以被取名為“愛麗特羅尼”，即“紅色”的意思，并將他送到巴黎。然而，法國化學(xué)家推斷它是一種被污染的鉻礦石，所以沒有被人們公認(rèn)。第二次發(fā)現(xiàn)是在1830年，瑞典化學(xué)家塞夫斯特倫（ Sefstrom N G，1787-1845。)在研究斯馬蘭礦區(qū)的鐵礦時(shí)，用酸溶解鐵，在殘?jiān)邪l(fā)現(xiàn)了釩。因?yàn)殁C的化合物的顏色五顏六色，十分漂亮，所以就用古希臘神話中一位叫凡娜迪絲“Vanadis”的美麗女神的名字給這種新元素起名叫“Vana

2、dium”。單質(zhì)單質(zhì)釩是一種銀灰色金屬，具有典型的體心立方結(jié)構(gòu)，純釩較軟，具有延展性，含有雜質(zhì)時(shí)脆而硬。釩與堿和非氧化性酸都不作用，釩與堿和非氧化性酸都不作用， 但但可溶于可溶于HF溶液，濃硫酸、硝酸和王水中：溶液，濃硫酸、硝酸和王水中：V + 8HNO3 = V(NO3)4 + 4NO2 + 4H2O2V + 6HF = 2VF2 + 3H2由于外層d電子存在較強(qiáng)的金屬鍵，使得釩具有較高的熔沸點(diǎn)和原子化焓。 VB V 釩釩 3d34s2性質(zhì)和用途電子構(gòu)型為(n-1)d3ns2價(jià)態(tài)有+V、+IV、+III、+II, 以+V、+IV價(jià)最為穩(wěn)定。釩的主要用途在于冶煉特種鋼。在鋼中加釩的好處是，釩可

3、和鋼中的碳結(jié)合形成V4C3,它在鋼中成小顆粒分散而提高鋼的抗磨能力和高溫時(shí)的強(qiáng)度，以及抗沖擊的性能。釩及其化合物釩及其化合物 自然界的存在形式：自然界的存在形式：綠硫釩礦綠硫釩礦(VS4)、釩鉛礦、釩鉛礦 Pb5(VO4)3Cl，豐度僅為，豐度僅為0.016%(列第列第19位）。位）。 VB V 釩釩 3d34s2釩的主要化合物釩的主要化合物 V2O5 制備：工業(yè)上用氯化焙燒法或堿熔法；制備：工業(yè)上用氯化焙燒法或堿熔法；若要制取純度較高的五氧化二釩：若要制取純度較高的五氧化二釩： 2NH4VO3 = V2O5 + 2NH3 + H2O 2VOCl3 + 3H2O = V2O5 + 6HCl晶體

4、結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)： 具有層狀結(jié)構(gòu)，釩可被視為處在一個(gè)畸變四方棱錐具有層狀結(jié)構(gòu)，釩可被視為處在一個(gè)畸變四方棱錐體中，體中，V(V)與五個(gè)氧原子形成五個(gè)與五個(gè)氧原子形成五個(gè)V-O鍵。鍵。微溶于水，顯兩性主要微溶于水，顯兩性主要呈酸性呈酸性，在強(qiáng)堿中生成正釩酸鹽，在強(qiáng)堿中生成正釩酸鹽: V2O5 + 6NaOH = 2Na3VO4 + 3H2O V2O5也具有也具有微弱的堿性微弱的堿性，在強(qiáng)酸中能生成，在強(qiáng)酸中能生成VO2+粒子，但粒子，但VO2+是一種是一種較強(qiáng)的氧化劑較強(qiáng)的氧化劑 V2O5 + 6HCl = 2VOCl2 +Cl2 + 3H2O VO2+ + Fe2+ + 2H+ = VO2+ +

5、 Fe3+ +H2O 2VO2+ + H2C2O4 + 2H+=2VO2+ + 2CO2 + 2H2O 上述反應(yīng)用于測(cè)定釩上述反應(yīng)用于測(cè)定釩V2O5用用H2還原時(shí)，可制得一系列低氧化態(tài)的氧化物還原時(shí)，可制得一系列低氧化態(tài)的氧化物 VO2(深綠色深綠色)、 V2O3(墨色墨色)、 VO（黑色）（黑色） 7 MIVO3(偏釩酸鹽偏釩酸鹽) M3IVO4(正釩酸鹽正釩酸鹽) M2V2O7(焦釩酸鹽焦釩酸鹽) M3V3O9(多釩酸鹽多釩酸鹽) VO43-時(shí)四面體結(jié)構(gòu)，但是時(shí)四面體結(jié)構(gòu)，但是VO鍵結(jié)合不十分牢固，鍵結(jié)合不十分牢固，其中其中O2可能同可能同H+離子結(jié)合成水。離子結(jié)合成水。 向釩酸鹽中加向釩

6、酸鹽中加H+，pH值逐漸下降，生成不同聚合度值逐漸下降，生成不同聚合度的多釩酸鹽，隨著的多釩酸鹽，隨著pH值的下降，多釩酸根中釩原子越值的下降，多釩酸根中釩原子越多。多。 2VO43- + 2H+ 2HVO42- V2O74- + H2O(pH=13) 3V2O74- + 6H+ 2V3O93- + 3H2O (pH=8.4) 10V3O93- + 12H+ 3V10O286- + 6H2O (8pH3) 聚合度越大，顏色加深聚合度越大，顏色加深，由淡黃色變到深紅色。，由淡黃色變到深紅色。 8溶液轉(zhuǎn)為酸性后，聚合度不改變，直到溶液轉(zhuǎn)為酸性后，聚合度不改變，直到十釩酸鹽十釩酸鹽而終止，而終止，

7、后面是獲質(zhì)子的反應(yīng)：后面是獲質(zhì)子的反應(yīng)： V10O286- + H+ HV10O285- HV10O285- + H+ H2V10O284-但但pH2，則有，則有V2O5水合紅棕色沉淀水合紅棕色沉淀pH=1溶液中存在穩(wěn)定的黃色溶液中存在穩(wěn)定的黃色VO2+粒子粒子 H2V10O284- + 14H+ 10VO2+ + 8H2O VO43- V2O74- V3O93- V10O286- H2V10O284- VO2+ 1:4 1:3.5 1:3 1:2.8 1:2.8 1:2 pH13 pH8.4 8pH3 pH=2 pH=19VO43-根離子中根離子中O2-離子離子，可以被其他陰離子取代。，可以被其他陰離子取代。加入加入H2O2，若溶液是，若溶液是弱堿，中性，弱酸性弱堿，中性，弱酸性時(shí)，得到時(shí)，得到黃色二過氧釩酸粒子黃色二過氧釩酸粒子VO2(O2)23-，若溶液是若溶液是強(qiáng)酸性強(qiáng)酸