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釩(英文名稱:Vanadium),金屬元素,元素符號為V,原子序數為23,原子量為50.9415,位于元素周期表的第四周期VB族。釩在常溫常壓下是一種銀白色固體,質軟且韌性好,熔點為1910℃,沸點為3407℃,密度為6.0g/cm3。室溫下金屬釩較穩定,不與空氣、水和堿作用,也能耐稀酸。但能被硝酸氫氟酸或者硫酸腐蝕。高溫下,金屬釩很容易與氧和氮作用。

釩現在發現的同位素中,有兩個同位素是在自然條件下存在的,分別為釩-50(0.25%)和釩-51(99.75%)。釩的性質和鉭以及鈮相似,英國化學家羅斯科研究了它的性質,確定它與鉭和鈮相似,這為它們三個在元素周期表中共建一個分族建立了基礎。釩原子的價電子結構為3d34s2,五個價電子都可以參加成鍵,能生+2、+3、+4、+5價氧化數的化合物,其中以五價釩的化合物較穩定。五價釩的化合物具有氧化性能,低價釩則具有還原性。釩的價態越低還原性能越強。釩的重要化合物有五氧化二釩偏釩酸銨正釩酸鈉偏釩酸鈉二氧化釩、釩酸鹽和多種氧化態的鹵化釩等。工業上常以各種含釩礦石為原料制備釩。生產釩的工藝流程隨礦物種類的不同而異。

釩是人體必需的微量元素。在正常的生物學濃度下,釩能促進脂類代謝,抑制膽固醇的合成,對心血管功能有利。在生物界,只有少數幾種動物具有富集釩的本領,如蕈[xùn]、海鞘等。釩參與藻類的光合作用,主要表現在提高葉綠素含量,促進小球藻光合作用的氣體交換。還能促進固氮菌的生長和分子態氮的固定。

釩是一種重要的合金元素,含釩鋼具有強度大、韌性強、耐磨性好等優點,被廣泛應用于鋼鐵、航天、軍工、電子技術、汽車、造船等領域。另外,釩還在化學工業中作為著色劑與催化劑,還被用于生產可還原氫蓄電池或者釩氧化還原蓄電池。

相關歷史

1803年,西班牙礦物學家德·里歐首先聲稱在墨西哥城發現了釩。德·里歐從含有“褐鉛”的原料中獲得了相當數量的鹽。“褐鉛”產自墨西哥北部的伊達爾戈的礦井,現被稱為釩鉛礦。由于這種新元素的鹽溶液在加熱時呈現鮮艷的紅色,所以被取名為“愛麗特羅尼”,即紅色的意思。但是當時有人認為這是被污染的元素鉻,所以沒有被人們公認。1830年,瑞典化學家塞夫斯特倫(SefstronN.G.)在研究斯馬蘭礦區的鐵礦時,用酸溶解鐵,在殘渣中發現了釩。因為釩的化合物五顏六色,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,為其命名為“Vnadium”,其中文名稱為“釩”,元素符號為V。

塞夫斯特倫、維勒、永斯·貝采利烏斯等人都曾研究過釩,確認釩的存在,但他們始終沒有分離出單質釩。在塞夫斯特倫發現釩后三十多年,即1869年,英國化學家羅斯科(Roscoe H.E.)用氫氣還原二氧化釩,才第一次制得了純凈的金屬釩。

1869年法國研究用釩作合金劑用于生產裝甲鋼板。1896年歐洲用釩作特殊鋼添加劑。1870年釩用作催化劑。1902年,在西班牙發現了第一個釩鉛礦Pb5(VO4)3Cl礦床。1905年前后含釩合金鋼用作汽車工業的原料。1925年,在南非發現了釩鉛礦。1927年美國馬登(J.W.Marden)和李奇(Rich)用電爐鈣熱還原法制得工業金屬釩。

中國釩工業起步于20世紀50年代,1958年恢復并擴建錦州鐵合金廠提釩車間,以承德大廟含釩鐵精礦為提釩原料。1960年以后中國的其他提釩廠相繼建成投產,70年代攀鋼集團建成投產,從此中國的釩工業便進入一個新的歷史時期。至80年代中國已成為世界主要產釩國之一,能生產各種釩制品。釩的推廣應用也得到較快發展。

存在方式

釩在地殼中的含量在0.02~0.03%之間,占第22位。在地殼中,釩的含量并不少,平均在兩萬個原子中,就有一個釩原子,比銅、錫、鋅、鎳的含量都多,但釩的分布太分散了,幾乎沒有含量較多的礦床。釩廣泛分布于各種礦藏中,已知的含釩礦超過65種,最重要的釩礦有:綠硫釩礦、釩云母釩鉛礦和釩鉀鈾礦。釩還常存在于鐵礦、鋁礦、煤和石油中,在太陽恒星石隕石中已發現釩,在一些釩起著重要作用的動植物體內也能找到釩。

植物中釩含量較低。釩元素在植物中濃度僅為10-3mol/L,一般每克干重只含幾個微克。植物根部與土壤中釩含量一致,暴露在空氣中枝葉部分的釩含量最低。豆類釩含量較高。鄉村溪流苔蘚釩含量約為10mg/g,市區苔蘚釩含量50~250ug/g。所有哺乳動物體內都存在釩,以肝臟和骨骼中含量最高。谷物釩含量高于水果和蔬菜,啤酒、葡萄酒中釩含量較高,牛肝、豬肝及腎、雞肉及內臟、魚肉釩的含量也較高,而油脂、豬肉、牛奶和蛋類中釩含量較低。

海水中釩濃度較低,一般在0.2~29ug/L,推測海洋中總含量約為7.5×1012kg。釩在海洋生物體生命過程中可發揮作用。釩在淡水以五價釩鹽形式存在。在微生物作用下,釩可從巖土溶解到淡水,化合價由三價轉為五價。世界淡水釩濃度波動于0.01~0.22mg/L,差別與廢水污染程度不同有關。

空氣中含一定濃度的釩。南極空氣釩濃度在0.001~0.002ug/m3;赤道海洋空氣釩濃度比南極約高兩個數量級。城市空氣釩濃度為0.25~300mg/m3。空氣中的釩濃度與季節密切相關,春、冬兩季空氣釩濃度比夏、秋季約高2倍。

分布情況

美國地質勘探局不完全統計,截至2021年末,全球釩金屬儲量超過6300萬t,其中釩礦金屬釩儲量(已認定的釩資源中符合當前采掘和生產要求的部分)約為2417萬t。中國在10多個省市(區)蘊藏含釩礦物。其中,四川攀枝花市地區是中國乃至世界釩礦產資源最富集地區之一。釩產品以釩鈦磁鐵礦為原料的主要產區分布在四川省河北省;以石煤為原料的主要產區在陜西省河南省甘肅省、湖北和湖南省等地。

理化性質

物理性質

釩屬于高熔點稀有金屬之列,純凈的釩為閃亮的銀灰色金屬,堅硬而有延展性,無磁性,熔點1917℃,沸點3421℃,相對密度6.11g/cm3(19℃)。金屬釩為立方晶系。在氫氣中加熱會變脆,在真空中加熱能恢復韌性。釩的塑性與溫度有關,隨著溫度降低至室溫以下,釩的塑性有所降低,當溫度進一步下降,塑性又會提高。釩的力學性能取決于它的純度,少量的雜質,如氧、氮、碳、氫可提高釩的硬度和抗拉強度,但降低了它的延展性。在相同的條件下,非金屬雜質的影響要比金屬雜質的影響大得多,含氫量為0.001%時,釩也呈現脆性,氧的含量為0.05%時,就呈現一些脆性,氧含量大于0.15%時,釩在冷變形時便破壞;氧含量高于0.5%時,釩變形就根本不可能。釩中氮的許可含量約為氧的十分之幾,塑性釩含氮量應不高于0.015%,碳跟其它進入釩中的雜質相比是害處最小的雜質,用碳合金化的釩,在室溫條件下含碳量達0.3—0.5%時才出現一些脆性。釩能與鋁、鈷、銅、鐵、錳、鉬[mù]、鎳[niè]、鈀、錫、硅等元素形成合金。

化學性質

室溫下金屬釩較穩定,不與空氣、水和堿作用,也能耐稀酸。釩能耐鹽酸硫酸、堿溶液及海水的腐蝕,但能被硝酸氫氟酸或者濃硫酸腐蝕。

高溫下,金屬釩很容易與氧和氮作用。當金屬釩在空氣中加熱時,釩氧化成棕黑色的三氧化二釩、藍黑色的四氧化二釩,并最終成為橘紅色的五氧化二釩。釩在氮氣中加熱至900~1300℃會生成氮化釩。釩與碳在高溫下可生成碳化釩。高于1400℃時發生完全的滲碳作用,與CO在赤熱時發生反應,并吸收碳和氧。在高真空中,從1400℃開始,再釋放出CO。當釩在真空下或惰性氣氛中與硅、硼、磷、砷[shēn]一同加熱時,可形成相應的硅化物硼化物磷化物砷化物

在常溫下,致密的純釩是穩定的。在潮濕的空氣中仍保持其金屬光澤,在空氣中或者在氧氣中加熱到300℃,金屬開始變暗,隨后氧化成棕黑色的三氧化二釩(V2O3)、藍黑色的四氧化二釩(V2O4)或者橘紅色五氧化二釩(V2O5);在較低溫度下,釩與氯作用生成四氯化釩(VCl4);在較高溫度下,與碳和氮作用生成碳化(VC)及氮化釩(VN)。

同位素

已發現釩的同位素有20余種。其中天然存在的只有兩種,分別為釩-50(0.25%)和釩-51(99.75%),其中釩-50具有輕微的放射性,半衰期較長。其他20種不穩定同位素也相繼被確認。其中釩-48適用于一般生物示蹤研究,而實驗周期長的生物研究宜用釩-49。釩-52是痕量釩中子活化分析測量的核素

化合物

釩原子的價電子結構為3d34s2,五個價電子都可以參加成鍵,能生成+2、+3、+4、+5價氧化數的化合物,其中以五價釩的化合物較穩定。五價釩的化合物具有氧化性能,低價釩則具有還原性。釩的價態越低還原性能越強。常見的釩化合物有氧化物、鹵化物、銨鹽鈉鹽含氧酸鹽等。這些化合物的性質往往會受到釩價態變化的影響。

氧化物 釩的氧化物主要有V2O5、VO2、V2O3和VO。五氧化二釩(V2O5),廣泛應用于冶金、化工等行業,主要用于冶煉釩鐵。它還被用作有機化工的催化劑、無機化合物化學品、化學試劑、糖瓷和磁性材料等。三氧化二釩(V2O3)為黑色有光澤的晶體,由五氧化二釩或三氯化氧釩加熱通氫制得。用作乙烯氧化乙醇的催化劑。

鹵化物 釩鹵化物的化學穩定性隨釩原子價增加而減弱;相同價態的釩的鹵化物,其化學穩定性從氟化物碘化物逐漸減弱。三氯化釩(VCl3)為吸濕性的桃紅色片狀結晶。由四氯化釩加熱分解或釩與氯化氫在300~400℃時作用而得用于制備釩、釩的有機化合物和二氯化釩。

含氧酸鹽 釩的含氧酸鹽,除堿金屬堿土金屬釩酸鹽易溶于水外,其他鹽類溶解度小。釩的含氧酸鹽常見的有鈉鹽銨鹽鈣鹽鐵鹽等。從釩的聚集狀態分類,可分為正釩酸鹽(VO43-)、焦釩酸鹽(V2O74-)、偏釩酸鹽(VO3-)及多釩酸鹽(V4O124-,V6O162-)等。釩酸鈉(Na3VO4),可用作催化劑、油漆催干劑、媒染劑、緩蝕劑等,是釩冶金中最重要的釩酸鹽。偏釩酸銨(NH4VO3),主要用作化學試劑、催化劑、催干劑等。陶瓷工業廣泛用作釉料。在釩的濕法冶金中占據重要的地位。

配位配位化合物 釩能夠形成不同價態的配位絡合物,能看到釩不同價態強烈的特征色彩。例如,+2價的釩鹽一般都是紫色的,+3價釩鹽是綠色的,+4價是淺藍色,+5價的五氧化二釩通常是紅色等。研究發現,釩在生物體內可能與蛋白質、一些酶類等生物大分子形成絡合物,如相繼報道的釩酸鹽-運鐵蛋白絡合物以及釩與核糖核酸酶2,固氮酶等形成的絡合物乃至構成其活性部位。

釩的有機化合物較少,常見的不過10余種。

二茂釩(C5H5)2V簡稱釩茂,為紫紅色晶體熔點167~168℃。溶于有機溶劑液氨。遇空氣立即氧化并發生燃燒。與高壓一氧化碳反應產生C5H5V(CO)4。由三氯化釩四氯化釩與茂基鈉或茂基溴化鎂在不同溶劑(如四氫呋喃、1,4-二惡烷或乙醚一苯)中作用而得,或由二茂基二氯化釩與氫化鋁鋰在四氫喃中反應而成。用作鍍釩原料等。

②二茂基二氯化釩(C5H5)2VCl2為淡綠色晶體,不溶于有機溶劑,溶于乙醇三氯甲烷、水,遇堿溶液分解。在氯仿中與氯作用形成C5H5VCl3。與鋰鋁氫在四氫呋喃中反應生成二茂釩。用作硫化加速劑,與有機鋁形成的配位化合物可作為乙烯基單體和乙烯聚合反應的催化劑。

③四乙氧基釩V(OC2H5)4,又稱乙基釩酸,為栗色、棕色固體,揮發度和乙基二氧化鈦相似。由四氯化釩乙醇鈉作用或由四(二乙胺)合釩經乙醇分解而得,用作聚合催化劑

應用領域

釩合金

釩是一種重要的合金元素,主要用于鋼鐵工業。含釩鋼具有強度高、韌性大、耐磨性好等優良特性,因而廣泛應用于機械、汽車、造船、鐵路、航空、橋梁、電子技術、國防工業等行業,鋼鐵行業的用量在釩的用途中占最大比重。鋼鐵行業的需求直接影響到釩市場行情。大約有10%的釩用于生產航天工業所需的鈦合金。釩在鈦合金中可以作為穩定劑和強化劑,使鈦合金具有很好的延展性和可塑性。

鋼鐵行業的金屬釩大多是以釩鐵和釩氮合金的形式被添加于鋼鐵生產中,以提高鋼的強度、韌性、延展性和耐熱性。含釩的高強度合金鋼廣泛應用于輸油/氣管道、建筑、橋梁、鋼軌等生產建設中。大部分釩用作鋼鐵添加成分,用以生產高強度低合金鋼、高速鋼、工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼不銹鋼、永磁鐵和鑄鐵等。含釩高強度合金鋼主要有:高強度低合金(HSLA)鋼(綜合);HSLA鋼板;HSLA型鋼;HSLA帶鋼;先進高強度帶鋼;建筑用螺紋鋼筋;高碳鋼線材;鋼軌;工具和模具鋼等。

航天工業的金屬釩以鈦鋁釩合金的形式被用于飛機發動機、宇航船艙骨架、導彈、蒸汽輪機葉片、火箭發動機殼等方面。此外,釩合金還應用于磁性材料、鎢鋼、超導材料及核反應堆材料等領域。

較常用的釩合金有釩鐵、釩鋁以及鉗釩鋁合金、硅錳釩鐵合金、碳化釩、氮化釩等專用合金添加劑。各國的釩鐵合金標準不完全一樣。通常有含釩40%~80%等六種牌號。

化工領域

五氧化二釩(V2O5)廣泛用作硫酸、石油及有機合成工業的催化劑。釩催化劑與鉑催化劑相比,其使用壽命長,催化活性大,對多數毒物具有穩定性。釩的化合物還用作顏料、干燥劑、油漆、玻璃和陶瓷的著色劑釉彩。釩的氧化物亞麻子油的干燥劑,其效力是鎂干燥劑的2倍,鉛干燥劑的5倍。

電子領域

釩在電子工業中可作電子管的陰極、柵極、X射線靶、真空管加熱燈絲(代替鎢絲)。硅化釩和鎵化釩是良好的金屬間化合物超導材料,可在超導電機中使用。

全釩液流電池是一種新型清潔能源存儲裝置,其研究始于20世紀80年代的新南威爾士大學。在美國、日本澳大利亞等國家有應用驗證,與其他化學電源相比,釩電池具有功率大、容量大、效率高、壽命長、響應速度快、可瞬間充電、安全性高和成本低等明顯的優越性,被認為是太陽能、風能發電裝置配套儲能設備、電動汽車供電、應急電源系統、電站儲能調峰、再生能源并網發電、城市電網儲能、遠程供電、UPS系統等領域的優先選擇。

醫藥領域

釩化合物的抗糖尿病作用從動物水平的降糖效果評價到細胞水平、分子水平的降糖作用機制研究;從簡單無機化合物釩化合物到各種新的高效低毒有機釩化合物的合成與應用;從Ⅰ型、Ⅱ型糖尿病動物模型到I期臨床試驗,抗糖尿病的釩化合物研究取得了巨大的進展并得到廣泛證實。中國研究開發的新藥聯麥氧釩膠囊,它可治療糖尿病,這種釩化合物可以恢復機體對膜島素的敏感性,糾正胰島素抵抗,既可以降低血糖又可以預防胰島素血癥所造成的心腦血管并發癥。釩的化合物還可作興奮劑,含釩稀有金屬合金可用于鑲牙上。

其他領域

釩也可以使植物起固氮作用(其作用與鉬大致相同),促進農作物生長發育,提高產量。在玻璃工業上主要用于制造吸數紫外線和熱射線的玻璃,用作護目玻璃和防護屏等。在原子能工業中釩用作冷部反應堆的包套材料和釋熱元件,如含釩96%、鈦3%和硅1%的無釩合金是氣冷快中子堆的良好包套材料。在照相業中可作顯影劑,敏化劑、底片和印片的染料,還可作各種首飾。

生理作用

人體

釩是人體必需的微量元素。在人體內含量約為25mg,在體液pH4~8條件下,釩的主要形式為VO3-,即亞釩酸離子;另一種五價氧化形式為VO43-即正酸離子。由于生物效應相似,一般酸鹽統指這兩種五價氧化離子。VO3-經離子轉運系統或自由進入細胞,在胞內被還原型谷胱甘肽還原成VO2+(四價氧化數),即氧釩根離子。由于磷酸和Mg2+離子在細胞內廣泛存在VO3-與磷酸結構相似,VO2+與Mg2+大小相當,因而二者就有可能通過與磷酸和Mg2+競爭結合配體干擾細胞的生化反應過程。例如,抑制atp磷酸水解酶、核糖核酶磷酸果糖激酶磷酸甘油醛激酶、6-磷酸葡萄糖酶、磷酸酪氨酸蛋白激酶。所以,釩進入細胞后具有廣泛的生物學效應。在正常的生物學濃度下,釩能促進脂類代謝,抑制膽固醇的合成,對心血管功能有利。釩化合物又具有合成相對容易、價格較低廉的優勢,因此研究釩化合物的降壓機制有利于對釩的開發和利用。

動物

海鞘能把海水中稀箔的釩(2ng/g)富集起來,濃縮達100000~1000000倍。海鞘富集釩的能力與海鞘種類有關,有的海鞘能同時富集釩、鐵,有的則只能富集鐵。海鞘主要靠它們的“肺”(實際上是露在海水中的狀物)來吸收釩,積累的釩不是游離態的,而是與蛋白質結合成血釩的形式存在。血釩位于釩細胞液胞中。海水中釩以釩酸根的形態存在,但空泡膜只允許陽離子通過,而將陰離子阻擋在外,V(Ⅴ)得還原為V(Ⅳ),甚至是V(Ⅱ)而進入泡內。有人在一種海鞘中鑒定出V(Ⅳ)/V(Ⅱ)電對,證明確實存在V(Ⅱ)。

釩是大鼠和雞正常生長所需要的元素,在鼠的飼料中釩含量少于10ppb時,導致其生殖功能低于正常,表現為雌鼠每窩鼠仔數目減少,死亡率增加。一些實驗初步提示硫酸釩可以抑制鼠的膽固醇的合成,估計這一影響的部位是在法尼基焦磷酸轉變為鯊烯這一環節。缺乏釩的雞其血漿膽固醇升高。

植物

光合作用

19世紀40~50年代的研究已指出,釩參與藻類的光合作用,主要表現在提高葉綠素含量,促進小球藻光合作用的氣體交換,使離體葉綠體的希爾反應速度加快。隨后又有人證實,只有在高光照強度下,施釩才表現出最高的光合效率,而弱光照強度條件下施釩的效應不明顯。研究結果進一步表明,隨著生長基質中釩濃度的增加,葉綠素含量和細胞數也隨之增加,且以溶液中的濃度為0.5mg/L時效果最好,當達到100mg/L時則會產生毒害。

固氮作用

釩能促進固氮菌的生長和分子態氮的固定。釩和鉬一樣,也是許多固氮菌的必需元素,但其最大刺激作用只相當于鉬的50%~80%。在許多土壤微生物和固氮藍綠藻中,釩可代替鉬作為固氮作用的催化劑。在模擬的生物固氮中還發現,在堿性環境中,即使在室溫和101325Pa的含氮空氣中,含釩化合物也可迅速將氮還原為和氨。在強酸性土壤中,釩同樣能補充和提高鉬的作用并刺激豆科作物的固氮作用。但在維管植物中,釩并不能消除缺鉬癥狀,釩幾乎不能代替鉬。

此外,還可干擾脈孢菌中硝酸還原酶和質膜上ATP酶的活性。釩和鉬均可抑制核糖核酸酶的活性,并證明釩主要在種子發芽的初始階段起作用。

真菌

蕈具有異乎尋常富集釩的本領,其干重含釩61~181kg/g,是普通植物和菌類含釩量的100倍。

人體代謝

人的膳食中每天可提供30~15μg的釩,每天從膳食中攝取10μg釩就可以滿足需要。一般不需要特別補充。人口服釩后,約有12%可被吸收。排出途徑主要經糞便,小部分經尿液。攝入的釩于小腸與低分子量物質形成配位化合物,然后在血中與血漿運鐵蛋白結合,血中釩很快就運到各組織,通常大多組織每克濕重含釩量低于10ng。吸收入體內的80%~90%由尿排出,也可以通過膽汁排出,每克膽汁含釩為0.55~1.85ng。V2O5和釩酸銨經口進入時,沉積于骨骼的釩只占進入量的0.07%。組織沉積量的比例如以肝為1,則骨骼為14,腎為7,脾和肺各為4。大鼠吸入V2O5粉塵時,沉積量依次為肺>腎>脾>肝。吸入的釩排泄較慢。停止接觸后40天,肺中釩含量為最后接觸時的10%,腎為60%,脾為50%,肝無變化。反復靜脈注射釩,一部分釩沉積于肝、腎內。靜脈注射和膜腔注射偏釩酸鈉時,主要經腎排泄,24小時內約排出60%。注射的釩,10%~12%由腸道排出。

毒性

釩化合物經口毒性低,經呼吸道毒性較高,注射毒性更高。大鼠吸入V2O5氣溶膠1小時引起急性中毒的最低濃度為80mg/m3,LC100為700~800mg/m3。吸入V2O5凝聚氣溶膠2小時引起急性中毒的最低濃度為10mg/m3,LC100為70mg/m3。釩酸(NH4VO3)氣溶膠的LC100為1000~1300mg/m3。

中毒機理

釩及其化合物的中毒機制,尚未充分閘明。釩作業工人的血中膽固醇降低,可能是釩有抑制羥基戊二酸轉化為甲基丁烯酸的作用。釩可增加肝內磷脂脂肪酸的氧化,因而可降低肝內磷脂。釩還可影響硫的代謝,減少肝巰基含量,表現為動物毛發及人的指甲中胱氨酸含量減少。偏釩酸鈉可以使偏多半胱氨酸脫羧阻滯而減少輔酶A的合成。

釩對單胺氧化酶有雙重作用,低濃度可促進其活力;高濃度則有抑制作用,可使循環中5-羥色胺鹽酸腎上腺素、去甲腎上腺素等增高。釩中毒時,腎、脾、腸出現嚴重的血管痙攣,并有支氣管痙攣、胃腸蠕動亢進。

臨床表現

動物急性釩中毒時出現明顯神經障礙、出血性小腸炎、體溫下降。急性吸入V2O5時,可發生支氣管肺炎,甚至肺水腫。慢性吸入時,表現為神經系統和呼吸系統損害、中毒性腎病、蛋白代謝障礙等。但對肺部無致纖維化作用。人吸入大量V2O5粉塵時,可先后出現黏膜刺激癥狀及消化系統和神經系統癥狀,有墨綠色舌苔。個別病例在痊愈后仍會后遺哮喘樣支氣管炎。此外,釩還可引起一時性膽紅素尿和蛋白尿,尿中酮酸增加,表明釩可改變腎小管對氨基酸的轉運。釩作用于心肌細胞膜,減少鉀離子進入細胞內,致使血清鉀增高,故心電圖可相應出現高鉀血癥改變。至于有無慢性中毒尚有爭論。

臨床處理

尿釩可用作接觸指標。大劑量維生素c和依地酸二鈉鈣對釩中毒有一定療效。用氯化銨酸化尿液,可以促進釩的排出。

制備方法

工業上常以各種含釩礦石為原料制備釩。生產釩的工藝流程隨礦物種類的不同而異。就釩鈦磁鐵礦精礦來說,主要采取火法和濕法,從中提取五氧化二釩。火法和濕法所制取的五氧化二釩再用鈣還原,便得到金屬釩。

火法

火法就是將含釩鐵精礦加入高爐中煉鐵,大部分釩進入生鐵中,再將含釩生鐵在轉爐中吹氧精煉,使釩富集于爐渣中,最后在回轉窯中焙燒含釩爐渣,用水和硫酸浸出,經過濾便得到五氧化二釩。該法適于處理含釩低的富鐵礦

濕法

濕法是將含釩鐵精礦與芒硝制成球團,在豎爐中焙燒,使球團固結(并使釩氧化物生成偏釩酸鈉),然后用水浸,再加硫酸使之變為五氧化二釩,最后經沉淀而得到五氧化二釩。該法具有流程短、回收率高的優點。

主要流程

在釩爐渣中加入NaCI,經空氣焙燒后,先生成NaVO3。

從燒結塊中用水浸出NaVO3,經酸中和,制得V2O5的水合物。產物經脫水后,用金屬熱還原法制得釩。

也可采用鎂還原三氯化釩(VCl3)的方法制備。

結構

金屬釩為立方晶系。晶胞中釩原子位于立方六面體的八個頂點和立方體中心的晶格。六面體棱邊長均為a,棱邊間夾角均為90°。每一釩原子最鄰近釩原子數為8(配位數為8),每個晶胞平均有兩個釩原子。晶胞中釩原子所占體積約為68%,釩原子間形成的八面體間隙半徑=0.154釩原子半徑,四面體間隙半徑=0.291釩原子半徑。

安全事宜

健康危害

吸入高濃度的釩會影響肺部、喉嚨和眼睛。攝入釩可能導致腎臟和肝臟損傷、出生缺陷或死亡。

急救措施

如果這種化學物質進入眼睛,需立即沖洗至少 15 分鐘,偶爾抬起上眼瞼和下眼瞼,立即就醫;如果這種化學物質接觸到皮膚,需脫掉受污染的衣服并立即用肥皂和水清洗,就醫。如果吸入了這種化學物質,若呼吸停止,則開始人工呼吸;若心臟活動停止,則開始心肺復蘇術,立即就醫。如果吞下這種化學物質,立即就醫。

儲存方式

儲存釩時必須避免與氧化劑(如氯酸鹽硝酸鹽、氯和三氟化溴)接觸,因為會發生劇烈反應。將粉末存放在密閉容器中,存放在陰涼、通風良好的地方,遠離熱源和火花。

參考資料 >

Vanadium | V (Element) - PubChem.PubChem.2023-11-04

.中國大百科全書.2023-11-04

.中國大百科全書.2023-11-05

美麗的過渡金屬元素釩.科普時報社.2023-11-18

Vanadium | V | CID 23990 - PubChem.PubChem.2023-11-05

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