# 钒

钒 23V|

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| 氫（非金屬） |  | 氦（惰性氣體） |
| 鋰（鹼金屬） | 鈹（鹼土金屬） |  | 硼（類金屬） | 碳（非金屬） | 氮（非金屬） | 氧（非金屬） | 氟（鹵素） | 氖（惰性氣體） |
| 鈉（鹼金屬） | 鎂（鹼土金屬） |  | 鋁（貧金屬） | 矽（類金屬） | 磷（非金屬） | 硫（非金屬） | 氯（鹵素） | 氬（惰性氣體） |
| 鉀（鹼金屬） | 鈣（鹼土金屬） |  | 鈧（過渡金屬） | 鈦（過渡金屬） | 釩（過渡金屬） | 鉻（過渡金屬） | 錳（過渡金屬） | 鐵（過渡金屬） | 鈷（過渡金屬） | 鎳（過渡金屬） | 銅（過渡金屬） | 鋅（過渡金屬） | 鎵（貧金屬） | 鍺（類金屬） | 砷（類金屬） | 硒（非金屬） | 溴（鹵素） | 氪（惰性氣體） |
| 銣（鹼金屬） | 鍶（鹼土金屬） |  |  | 釔（過渡金屬） | 鋯（過渡金屬） | 鈮（過渡金屬） | 鉬（過渡金屬） | 鎝（過渡金屬） | 釕（過渡金屬） | 銠（過渡金屬） | 鈀（過渡金屬） | 銀（過渡金屬） | 鎘（過渡金屬） | 銦（貧金屬） | 錫（貧金屬） | 銻（類金屬） | 碲（類金屬） | 碘（鹵素） | 氙（惰性氣體） |
| 銫（鹼金屬） | 鋇（鹼土金屬） | 鑭（鑭系元素） | 鈰（鑭系元素） | 鐠（鑭系元素） | 釹（鑭系元素） | 鉕（鑭系元素） | 釤（鑭系元素） | 銪（鑭系元素） | 釓（鑭系元素） | 鋱（鑭系元素） | 鏑（鑭系元素） | 鈥（鑭系元素） | 鉺（鑭系元素） | 銩（鑭系元素） | 鐿（鑭系元素） | 鎦（鑭系元素） | 鉿（過渡金屬） | 鉭（過渡金屬） | 鎢（過渡金屬） | 錸（過渡金屬） | 鋨（過渡金屬） | 銥（過渡金屬） | 鉑（過渡金屬） | 金（過渡金屬） | 汞（過渡金屬） | 鉈（貧金屬） | 鉛（貧金屬） | 鉍（貧金屬） | 釙（貧金屬） | 砈（類金屬） | 氡（惰性氣體） |
| 鍅（鹼金屬） | 鐳（鹼土金屬） | 錒（錒系元素） | 釷（錒系元素） | 鏷（錒系元素） | 鈾（錒系元素） | 錼（錒系元素） | 鈽（錒系元素） | 鋂（錒系元素） | 鋦（錒系元素） | 鉳（錒系元素） | 鉲（錒系元素） | 鑀（錒系元素） | 鐨（錒系元素） | 鍆（錒系元素） | 鍩（錒系元素） | 鐒（錒系元素） | 鑪（過渡金屬） | 𨧀（過渡金屬） | 𨭎（過渡金屬） | 𨨏（過渡金屬） | 𨭆（過渡金屬） | 䥑（預測為過渡金屬） | 鐽（預測為過渡金屬） | 錀（預測為過渡金屬） | 鎶（過渡金屬） | 鉨（預測為貧金屬） | 鈇（貧金屬） | 鏌（預測為貧金屬） | 鉝（預測為貧金屬） | 鿬（預測為鹵素） | 鿫（預測為惰性氣體） |

 | － ↑ **钒** ↓ 铌
 |
| 钛 ← **钒** → 铬
 |

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| 外觀 |
| 银灰色固态金属  |
| 概況 |
| 名稱·符號·序數 | 钒（vanadium）·V·23 |
| 元素類別 | 过渡金属 |
| 族·週期·區 | 5·4·d |
| 標準原子質量 | 50.9415(1) |
| 电子排布 | [Ar] 3d3 4s2 2，8，11，2
钒的电子層（2，8，11，2） |
| 歷史 |
| 發現 | 安德烈·曼纽尔·德·里奥（1801年） |
| 分離 | 尼尔斯·加布里埃尔·塞夫斯特瑞姆（1830年） |
| 命名 | 尼尔斯·加布里埃尔·塞夫斯特瑞姆（1830年） |
| 物理性質 |
| 物態 | 固态 |
| 密度 | （接近室温） 6.0 g·cm−3 |
| 熔点 | 2183 K，1910 °C，3470 °F |
| 沸點 | 3680 K，3407 °C，6165 °F |
| 熔化热 | 21.5 kJ·mol−1 |
| 汽化热 | 444 kJ·mol−1 |
| 比熱容 | 24.89 J·mol−1·K−1 |
| **蒸氣壓**

|  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 壓/Pa
 | 1
 | 10
 | 100
 | 1 k
 | 10 k
 | 100 k
 |
| 溫/K
 | 2101
 | 2289
 | 2523
 | 2814
 | 3187
 | 3679
 |

 |
| 原子性質 |
| 氧化态 （粗体为常见氧化态） | **+5**,+4,+3,+2,+1,-1 （两性） |
| 电离能 | 第一：650.9 kJ·mol−1 第二：1414 kJ·mol−1 第三：2830 kJ·mol−1 （更多）  |
| 原子半径 | 134 pm |
| 共价半径 | 153±8 pm |
| **钒的原子谱线** |
| 雜項 |
| 晶体结构 | 体心立方
 |
| 磁序 | 顺磁性 |
| 電阻率 | （20 °C）197 n Ω·m |
| 熱導率 | 30.7 W·m−1·K−1 |
| 热膨胀系数 | （25 ℃）8.4 µm/(m·K) |
| 聲速（細棒） | （20 °C）4560 m·s−1 |
| 杨氏模量 | 128 GPa |
| 剪切模量 | 47 GPa |
| 体积模量 | 160 GPa |
| 泊松比 | 0.37 |
| 莫氏硬度 | 6.7 |
| 布氏硬度 | 750 MPa |
| CAS号 | 7440-62-2 |
| 同位素* 查
* 论
* 编
 |
| 主条目：钒的同位素

| 同位素
 | 丰度
 | 半衰期​（*t*1/2） | 衰變
 |
| --- | --- | --- | --- |
| 方式
 | 能量​（MeV） | 產物
 |
| 48V
 | 人造
 | 15.9735 天 | β+ | 2.993
 | 48Ti
 |
| 49V
 | 人造
 | 330 天 | ε
 | 0.602
 | 49Ti
 |
| 50V
 | 0.250%
 | 2.71×1017 年 | β+ | 1.187
 | 50Ti
 |
| 51V
 | 99.750%
 | 穩定，帶28粒中子
 |

 |

**钒（fán）**（英語：vanadium），是一種化學元素，化學符號为**V**，原子序數为23，原子量為7001509415000000000♠50.9415 u。釩是一種堅硬、銀灰色，具韌性、可延展的過渡金屬。在自然界中很少發現元素金屬，但是一旦經人工分離，會形成氧化層（鈍化）防止自由態的金屬氧化，使之更穩定存在。

1801年，安德烈·曼努埃尔·德尔里奥在墨西哥發現了一種釩化合物，他分析了一種新的含鉛礦物，他稱之為「褐色鉛」，並根據其質量推測是一種新元素的存在，他稱之為erythronium（源自希臘語，意義為「紅色」，ἐρυθρόν，eruthrón）因為加熱後大多數鹽變成紅色。四年後，他錯誤地被其他科學家說服该元素与鉻相同。1830年，Nils Gabriel Sefström生成了釩的氯化物，進而證明了一種新的元素，他以斯堪的納維亞的美丽和生育女神Vanadís（Freyja）將這種元素命名為“vanadium”。這個名字歸因於釩化合物中廣泛的顏色。Del Rio的鉛礦石後來因其釩含量而更名為釩鉛礦。1867年亨利恩菲爾德羅斯科得到了純的釩元素。

釩天然存在於約65種礦物和化石燃料沉積物中。它是由中國和俄羅斯的鋼鐵冶煉渣中所得到。其他國家則直接從磁鐵礦、重油煙塵或鈾礦開採的副產品中生產。它主要用於製造特種鋼合金，如高速工具鋼。最重要的工業用途為釩化合物五氧化二釩用作生產硫酸的催化劑。用於儲能的釩氧化還原電池可能是未來的重要應用。

在少數生物中發現了大量的釩離子，可能是毒素。 氧化物和一些其他釩鹽具有中等毒性。特別是在海洋中，釩被一些生命作為酶的活性中心，例如一些海藻的釩溴過氧化物酶。

## 特性

钒為一中等硬度可延展的銀灰過渡金屬，有些描述形容它很「軟」，應是因為它的延展性。不易腐蚀，在碱、硫酸和盐酸中它相当稳定。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。

纯度99.95%的钒切片
一个很有趣的试验是用锌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氧化为金黃色的五价钒。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%的钒和铁一起作为钢裡的合金元素。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
	+ 与铝一起作为钛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**中
* 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
* 钒与镓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**和**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。
* 五氧化二钒（V2O5）被用来制做特殊的陶瓷作为催化剂
* 可做藍色顏料，稱為「釩鋯藍」或「土耳其藍」

## 历史

1801年西班牙矿物学家安德烈·曼纽尔·德·里奥在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**用氢还原二氯化釩首次得到了纯的钒。

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酶的必要组成部分。一些固氮的微生物使用含钒的酶来固定空气中的氮。

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

釩共有31種同位素，其中51V穩定。

## 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
* 钒钛磁铁矿也是是钒的来源之一

在矾土和石油、煤、油页岩中也含有大量钒，特别是委内瑞拉和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钾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

五氧化二釩是釩最重要的化合物，常被用来做催化剂、染料和固色剂。五氧化二钒加熱可放出氧氣，且這個反應是可逆的。五氧化二钒的性質可催化二氧化硫、苯和萘的氧化反應，在工業上用來製造硫酸、鄰苯二甲酐和順丁烯二酐。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。它是兩性化合物，可以与酸和碱反应。它也是氧化劑。

 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。

* 元素钒在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
* EnvironmentalChemistry.com —— 钒（英文）
* 元素钒在*The Periodic Table of Videos*（諾丁漢大學）的介紹（英文）
* 元素钒在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
* WebElements.com – 钒（英文）