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钒化合物性质资料 1．钒 A．物理性质 钒是一种单晶金属，呈银灰色，具有体心立方晶格，曾发现在1550℃以及－28～－38℃时有多晶转变。钒的力学性质与其纯度及生产方法密切相关。O、H、N、C等杂质会使其性质变脆，少量则可提高其硬度及剪切力，但会降低其延展性。钒的主要物理性质见表2－1钒的力学性质如表2－2所示。 表2－1 金属钒的物理性质 性质 原子序数 原子量 晶格结构 晶格常数a/mm 密度/kg?m3 －数值 23 50.9415 体心立方 0.3024 6110 1890～1929 3350～3409 －性质 热导率(100℃)/J?(cm?s?K)1 －数值 0.31 浅灰 3d34s2 －外观 外电子层 焓(298K)/kJ?(mol?K)1 熵(298K)/J?(mol?K)1 －5.27 29.5 24.35～25.59 47.43～47.51 a.24.134 －b.6.196×103 －c.－7.305×107 d.－1.3892×105 a.25.9 －b.－1.25×104 －c.4.08×106 0.0034 53熔点/℃ 沸点/℃ 熔化热/kJ?mol1 热容cp(298K液态) －/kJ?(mol?K)1 16.0～21.5 1.3×106(1200℃) 1.3(2067℃) －蒸气压/Pa 3.73(2190K) 207.6(2600K) －热容cp(298～990K) －/kJ?(mol?K)1 ①蒸发热/kJ?mol1 线膨胀系数 －(20～200℃)/K1 比电阻(20℃) /μΩ?cm 钒同位素 半衰期 丰度/% 46444～502 (7.88～9.7)×106 －热容cp(900～2200K) －/kJ?(mol?K)1 温度系数(100℃)/cm?K1 －②24.8 47V V 48V 49V 50V 51V 52V V 54V 0.426s 33min 16.0d －330d 6×1015a 0.25 稳定 99.75 3.75min 2.0min 55s ① cp＝a＋bT＋cT 2＋dT 2； ② cp＝a＋bT＋cT 2，式中，T为温度，K。 表2－2 金属钒的力学性质 性质 抗拉强度σb/MPa 延展性/% 维氏硬度HV/MPa 弹性模量/GPa 泊松比 屈服强度/MPa 245～450 10～15 80～150 137～147 0.35 125～180 工业纯品 210～250 40～60 60 120～130 0.36 高纯品 180 40 60～70 B．钒的化学性质 由图2－1可见，钒在周期表中位于第4周期、VB族，属于过渡金属元素中的高熔点元素，包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re等10个元素。它们的特点是：具 有很高的熔点，例如钨的熔点是3180℃，钼的熔点是2610℃，它们主要是用作合金的添加剂，有些也可以单独使用，其中某些金属在高温下具有抗氧化性、高硬度、高耐磨性。但这些金属的力学性质与其纯度和制备方法密切相关，少量的晶间杂质，会使其硬度和强度明显提高，但却使其延展性下降。在原子结构方面，这些元素的外电子层具有相同的电子数，一般有两个电子（少数是一个电子），而在次外电子层的电子数目则依次递增，其化学性质介于典型金属与弱典型金属之间，处于过渡状态，具有彼此相互接近的性质，其共同的特点是： 图2－1 高熔点元素在周期表中的位置 （1）这些元素外电子层的电子比较稳定，但较易失去次外电子层的电子，而形成不同价态的离子，例如钒可以形成－1、＋2、＋3、＋4、＋5的价态，而Ti则可以形成＋2、＋3、＋4的价态。图2－2所示为钒原子核的结构图； 图2－2 钒原子核的结构图（质子数P＝23，中子数N＝28） （2）这些元素按其顺序，次外电子层的电子数目依次增加，由于电子的静电引力作用，遂使原子的半径也渐趋缩小； （3）这些元素的水溶液，由于电子的转移作用形成的光谱，都会使其离子呈现颜色，只有少数例外； （4）这些元素会形成硼化物、碳化物、氮化物、氢化物，它们多数都具有金属性质， 只有少数例外。 钒在空气中250℃以下是稳定的，呈浅银灰色，有良好的可塑性和可锻性。长期保存表面会呈现蓝灰、黑橙色，超过300℃会有明显的氧化。超过500℃，钒吸附氢于晶格间隙，使其变得易脆，易成粉末。真空下600～700℃加热，氢可逸出。低温下存在氢化物VH。钒在400℃开始吸收氮气，800℃以上钒与氮反应生成氮化钒，在高真空、1700～2000℃下，发生氮化钒的分解，但是氮不