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钒（拼音：fán，注音：ㄈㄢˊ，粤拼：faan4；英语：Vanadium），是一种化学元素，其化学符号为V，原子序数为23，原子量为50.9415 u。钒是一种坚硬、银灰色，具韧性、可延展的过渡金属。在自然界中很少发现元素金属，但是一旦经人工分离，会形成氧化层（钝化）防止自由态的金属氧化，使之更稳定存在。
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| 外观 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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银灰色固态金属 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 概况 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 名称·符号·序数 | 钒（Vanadium）·V·23 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 元素类别 | 过渡金属 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 族·周期·区 | 5 ·4·d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 标准原子质量 | 50.9415（1） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 电子排布 | [氩] 3d3 4s2 2，8，11，2  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 历史 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 发现 | 安德烈·曼纽尔·德·里奥（1801年） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 分离 | 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） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理性质 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 物态 | 固态 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 密度 | （接近室温） 6.0 g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熔点 | 2183 K，1910 °C，3470 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | 3680 K，3407 °C，6165 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熔化热 | 21.5 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 汽化热 | 444 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 比热容 | 24.89 J·mol−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
蒸气压
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| 原子性质 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子半径 | 134 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 共价半径 | 153±8 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 杂项 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 晶体结构 | 体心立方 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 磁序 | 顺磁性 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 电阻率 | （20 °C）197 n Ω·m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 热导率 | 30.7 W·m−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 热膨胀系数 | （25 ℃）8.4 µm/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 声速（细棒） | （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 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 最稳定同位素 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
主条目：钒的同位素
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1801年 Andrés Manuel del Río在墨西哥发现了一种钒化合物，他分析了一种新的含铅矿物，他称之为“褐色铅”，并根据其质量推测是一种新元素的存在，他称之为erythronium（源自希腊语，意义为⌈红色⌋，ἐρυθρόν，eruthrón）因为加热后大多数盐变成红色。四年后，他（错误地）被其他科学家说服，赤霉素与铬相同。1830年，Nils Gabriel Sefström生成了钒的氯化物，进而证明了一种新的元素，他将这种“钒”命名为斯堪的纳维亚的美女和生育女神Vanadís（Freyja）。这两个名字都归因于钒化合物中广泛的颜色。Del Rio的铅矿石后来因其钒含量而更名为钒铅矿。1867年亨利恩菲尔德罗斯科得到了纯的钒元素。
钒天然存在于约65种矿物和化石燃料沉积物中。它是由中国和俄罗斯的钢铁冶炼渣中所得到。其他国家则直接从磁铁矿、重油烟尘或铀矿开采的副产品中生产。它主要用于制造特种钢合金，如高速工具钢。最重要的工业用途为钒化合物五氧化二钒用作生产硫酸的催化剂。用于储能的钒氧化还原电池可能是未来的重要应用。
在少数生物中发现了大量的钒离子，可能是毒素。 氧化物和一些其他钒盐具有中等毒性。特别是在海洋中，钒被一些生命作为酶的活性中心，例如一些海藻的钒溴过氧化物酶。
钒为一中等硬度可延展的银灰过渡金属，有些描述形容它很“软”，应是因为它的延展性。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。
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黄色的五价钒。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。
大约80%的钒和铁一起作为钢里的合金元素。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[1][2][3][4]。
- 五氧化二钒（V2O5）被用来制做特殊的陶瓷作为催化剂
- 可做蓝色颜料，称为“钒锆蓝”或“土耳其蓝”
1801年西班牙矿物学家安德烈·曼纽尔·德·里奥在墨西哥城在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钒首次得到了纯的钒。
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。
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。
钒共有31种同位素，其中51V稳定。
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[来源请求]
- 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。
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。工业上也可以以铝，焦炭还原五氧化二钒生产纯钒。
五氧化二钒是钒最重要的化合物，常被用来做催化剂、染料和固色剂。五氧化二钒加热可放出氧气，且这个反应是可逆的。五氧化二钒的性质可催化二氧化硫、苯和萘的氧化反应，在工业上用来制造硫酸、邻苯二甲酐和顺丁烯二酐。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。它是两性化合物，可以与酸和碱反应。它也是氧化剂。
- 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。
- ^ The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts. Journal of Catalysis. 2014, 311: 369–385.
- ^ Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol. ACS Catalysis. 2013, 3 (6): 1103–1113.
- ^ Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid. Journal of Catalysis. 2012, 285: 48–60.
- ^ Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts. 2011.
- 元素钒在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍（英文）
- EnvironmentalChemistry.com —— 钒（英文）
- 元素钒在The Periodic Table of Videos（诺丁汉大学）的介绍（英文）
- 元素钒在Peter van der Krogt elements site的介绍（英文）
- WebElements.com – 钒（英文）