1830年，瑞典化学家塞夫-斯特罗姆发现钒是铁矿石中的一种新元素。钒是一种多价元素(从+5到+2)，各种被氧化的化合物都有美丽的颜色，所以以美丽的瑞典女神瓦娜迪斯命名为钒。钒是一种奇怪的元素。分布广泛，分散，地球上很少有聚落。其储量是银的1000倍，在地壳中的丰度为136ppm，在所有元素中排名第23位。它被称为稀有金属。海洋中钒不多，只有2-mdash；35ppb .而海洋生物中的钒含量更多，海鞘中的钒含量比海水中的高几千倍。实际上，海洋生物起到了富集海水中钒的作用，被称为生物富矿。钒的主要矿物有绿硫钒矿石VS2或V2S5、铅钒矿石(或褐铅矿)Pb5(VO4)3Cl等。中国四川攀枝花盛产钒钛铁矿。

8.3.1金属钒钒是一种银灰色金属。纯钒有延展性，不纯时又硬又脆，熔点高。这是一种难熔金属。钒容易钝化，所以常温下活性低。体钒在室温下不与空气体、水、苛性碱或非氧化性酸反应，但溶于氢氟酸。它也能溶解于强氧化性酸，如硝酸和王水。在高温下，钒与大多数非金属元素反应，并能与熔融苛性碱反应。还有钒金属& ldquo维生素& rdquo含少量钒的钢因其晶粒细小、强度高、弹性好、抗磨损和抗冲击屈曲性能优异而广泛用于结构钢、弹簧钢、工具钢、装甲钢和钢轨。对汽车和飞机制造业意义重大，是汽车工业的基础。制造纯金属钒是非常困难的，因为它比钛更容易与氢、碳、氮和氧化物结合。金属热还原(如钙)制备钒v2o 5+5CA & mdash；& rarr钒是Cao+2V8.3.2钒的重要化合物，是一种多氧化元素，其元素电位图如下:钒元素电位图j /V从上表可以看出，V(ⅳ)在强酸介质中比较稳定，V(ⅴ)具有中等氧化性，V(ⅲ)和V(ⅱ)具有强还原性，容易被空气体化。本节主要介绍五氧化二钒、钒酸盐、多钒钒酸盐和高低价化合物的相互转化。

8.3.2.1五氧化二钒V2O5为棕色固体，不溶于水(室温，溶解度为0.07g/100gH2O)，V2O5可从NH4VO3铵中得到。V2O5是一种氧化物，主要是酸性的，溶于强碱形成钒酸盐。v2o 5+6 NaOH & mdash；& rarr2Na3VO4+3H2O溶于强酸中，形成氧化钒VO2+离子的盐v2o 5+h2so 4 & mdash；& rarr(VO2) 2SO4+H2O2 V2O5具有一定的氧化性。如果溶于浓盐酸中，由于氧化还原反应，会得到V (ⅳ)盐和Cl2 V2O5+6HCl。& rarr2v OCL 2+Cl2+3H2O 8.3.2.2钒酸盐和多钒酸盐与磷酸盐相似，都具有缩合性质，包括正钒酸盐、焦钒酸盐、偏钒酸盐、多钒酸盐等。向钒酸盐溶液中加入酸，降低溶液的pH值，使钒酸盐离子质子化，同时脱水缩合。随着pH的降低，多钒酸盐中钒原子越多，缩合程度越高，缩合平衡为:2[VO3(OH)]2-+H+[v2o 6(OH)]3-+H2O(pH & GE；13)3[VO3(OH)]2-+3H+v3o 93-+3H2O(pH & ge；8.4) VO43-和V2O6(OH)3-是无色的。随着缩合度的增加，溶液的颜色逐渐加深，由淡黄色变为深红色。溶液变成酸性后，缩合度不变，但获得质子的反应[v10o 28]6-+H+[hv10o 28]5-[h10o 28]5-。2、有红色五氧化二钒水合物沉淀。如果加入足够的酸(pH=1)，溶液中有稳定的黄色VO2+离子，即+钒酸根离子解聚:[h2v 10 o 28]4-+14h+10vo 2 ++ 8H2O(pH = 1)。可以看出，钒酸盐的缩合与磷酸盐不同:①由缩合的酸式盐形成。②钒的缩合酸式盐有颜色。③从结构上看，缩合钒酸盐不仅与磷酸盐相同，而且具有以相同角度连接成链状的钒氧四面体。例如，偏钒酸铵的结构类似于偏磷酸盐(见图8-mdash；3)除此之外，还有钒氧八面体的共边(斜边和横边)组成的十钒酸根离子V10O286-，如图8 & mdash4。

8.3.2.3中高低价钒化合物的相互转化钒(V)是一种强氧化剂，能与多种还原剂发生反应，还原后的低价产物都具有丰富多彩的颜色。比如:VO2 ++ Fe2 ++ 2H+& mdash；& rarrVO2++Fe3++H2O(蓝色)VO2 ++ 2I-+4H+→；V3++I2+2H2O(绿色)2vo 2 ++ 3Zn+8H+& mdash；& rarrV2++3Zn2++4H2O(紫色)与Zn的反应颜色为蓝色4H2O绿色& rarr紫色，最后是紫色。由于还原剂的强弱，还原V (ⅴ)的产物不同，Zn的还原性最强，能把V (ⅴ)还原成V2+，而Fe2+只能把V(V)还原成VO2+。该反应用于容量法测定V。I-只有v (ⅴ)可以恢复到V3+。低价钒化合物中，V (ⅳ)最稳定，V3+不稳定，V2+最不稳定，易被空气体中的氧气氧化，是强还原剂。例如，在钒酸盐溶液中加入H2O2，如果溶液呈弱碱性、中性或弱酸性，会得到黄色的过氧钒酸盐离子[VO2(O2)2]3-，如果溶液呈强酸性，会得到红棕色的过氧钒酸盐阳离子[V(O2)]3+。它们之间存在以下平衡[VO2 (O2) 2] 3-+

钒的化学反应图如下:8.3.3钒的生物作用。钒与人体关系密切，是20世纪70年代发现的人体必需微量元素。人体内含钒15mg，能正常发育，生命力强。动物实验表明，严重缺钒会引起骨骼畸形，生长缓慢，生殖功能下降。最近的研究证明，钒对糖尿病有特殊的治疗作用。患者可以饮用偏钒酸钠和盐的混合溶液，4天后血液中的糖量可以恢复正常。此外，钒还可以抑制胆固醇的合成，以降低血液中的胆固醇。钒(V)盐类似于磷盐，在各种酶的功能中起重要作用。钒酸盐可以被羟基(葡萄糖)自动乙酰化，可以作为酶的底物来代替普通的磷酸底物。钒酸盐能使Na+，K+-ATP(Na+，K+& mdash；三磷酸腺苷(ATP)酶反应被阻断，是这类酶反应的强抑制剂。详细的机制还不清楚。高等动物很难吸收钒，典型摄入量只占其食物摄入量的0.1 ~ 1.0%。奇怪的是，无脊椎动物有积累钒的能力。比如海鞘蠕虫血液中钒的浓度达到1900ppm，另一种海鞘的血细胞中钒的浓度达到14500ppm，可以浓缩海水中的钒，成为钒的来源。钒化合物有毒，人吸收多了会肺水肿。