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仙女下“钒”
仙女下?钒?
摘要:?女神凡娜迪丝降临大地,让钒的踪迹遍布全世界?。钒的潜力无穷,从被发现的那一刻起,它就一直造福于人类。合金工业、医学研究、硫酸制造工业、石油炼制、有机合成工业等都有钒的?足迹?。虽然如此,对于钒的应用,我们还是处于一个低级阶段,需要我们继续研究……
关键词:钒钒的发现钒的提炼钒的发展
前言: 钒(V),银白色金属,在元素周期表中属VB族,原子序数是23,,它呈体心立方晶体,其常见化合价为+5、+4、+3和+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;在空气中不被氧化;可溶于氢氟酸、硝酸和王水。
一、简介
㈠钒的物理性质
钒是一种银灰色的金属。钒的熔点为1919±2℃,属于高熔点稀有金属之列;其沸点为3000--3400℃;。㈡钒的化学性质
钒原子的价电子结构为3d34s2,五个价电子都可以参加成健,能生成+2、+3、+4、+5氧化态的化合物,其中以五价钒的化合物较稳定。五价钒的化合物具有氧化性能,低价钒则具有还原性。钒的价态越低还原性越强。
不同价态的钒离子在酸性溶液中具有不同的颜色。因此,可以根据离子的颜色和颜色的深浅初步鉴别酸性溶液中钒离子的价态和离子浓度。
室温下金属钒较稳定,不与空气、水和碱作用,也能耐稀酸。高
温下,金属钒很容易与氧化氮作用。当金属钒在空气中加热时,钒氧化成棕黑色的三氧化二钒、铁红色的四氧化二钒,并最终成为桔黄色的五氧化二钒。钒在氮气中加热至900-1300℃会生成氮化钒。钒与碳在高温下可生成碳化钒,但碳化反应必须在真空中进行。当钒在真空下或惰性气氛中与硅、硼、磷、砷一同加热时,可形成相应的硅化物、硼化物、磷化物和砷化物。
纯钒具有展性,但是若含有少量的杂质,尤其是氮,氧,氢等,也能显著的降低其可塑性。
元素钒是墨西哥矿物学家节烈里瓦于1801年在含有钒的铅试样中首先发现的。由于这种新元素的盐溶液在加热时呈现鲜艳的红色,所以被取名为?爱丽特罗尼?,即?红色?的意思。但是当时有人认为这是被污染的元素铬,所以没有被人们公认。后来到了1830年写佛寺特勒木在由瑞典铁矿石提炼出的铁中发现了它,并肯定这是一种新元素称之为钒。
㈢钒的化合物 1、氧化物
钒与氧形成众多的氧化物,但公认的主要氧化物为V2O5、V2O4、V2O3和VO,他们的主要性质见下表:
2、钒酸
VO2是两性氧化物,能与碱形成四价钒的钒酸盐。五价钒的氧化物是酸性较强的两性氧化物,它与碱形成的钒酸盐的趋势更为明显。钒在溶液中的聚合状态不仅与溶液的酸度有关,而且也与其浓度关系密切。
3、钒酸盐
通常说的钒酸盐多指含V的钒酸盐。钒酸盐分偏矾酸盐MVO3、正钒酸盐M3VO4、和焦钒酸盐M4V2O7,式中M代表一价金属。Bi、Ca、Cd、Cr、Co、Cu、Fe、Pb、Mg、Mn、Ni、K、Ag、Na、Sn和Zn均能生成钒酸盐。碱金属和镁的偏矾酸盐可溶于水,得到的溶液呈淡黄色。其他金属的钒酸盐不大能溶于水。
对钒冶金而言,最重要的钒酸盐是钒酸钠和偏钒酸铵。①钒酸钠
偏钒酸钠(NaVO3)、焦钒酸钠(Na4V2O7)和正钒酸钠(Na3VO4)比较常见,它们在水中易溶解,生成水合物。以偏钒酸钠为例,在35℃以上时它能从其溶液中结晶出无水结晶,而在35℃以下则析出NaVO3?2H2O。偏钒酸钠的溶解度随温度升高而增加。
②钒酸铵
偏钒酸铵在钒的湿法冶金中占有重要地位。偏钒酸铵为白色或微黄色的晶体粉末,微溶于水和氨水,难溶于冷水。它在不同温度下在水中溶解度也不尽相同。
当水溶液中有铵盐存在时,因共同离子效应,偏钒酸铵的溶解度下降。这一现象在钒的湿法冶金中被广泛应用。偏钒酸铵在常温下稳
定,加热时易分解。
4、钒的卤化物
钒能与各种卤素生成二价、三价和四价的卤化物。五价钒的纯卤化物已知的只有VF5。对同一种卤素,随着钒原子价的增加,钒卤化
物的化学稳定性减弱。对同一价态的钒,其卤化物的化学稳定性由氟到碘依次递减。这说明钒与氟、氯容易发生反应,而与溴、碘则较困难。
二价钒卤化物的热稳定性好,是强还原剂,易吸湿,在水中能形成V(H2O)6离子。三价钒卤化物的热稳定性较差。四价钒卤化物的
稳定性差,其中四氯化钒相对说比较稳定。五价钒的卤化物中仅VF5被确认。VF5是白色固体,℃融化成淡黄色液体,是强氧化剂
和氟化剂。五价钒的卤氧化物较多,VOCl3、VOBr、VO2F、VO2Cl。
5、碳化钒
钒--碳系中只有V2C和VC两个中间相在1320℃以上