“汽车的基础”——钒

2019-11-24 09:21:45

  早在1801年,墨西哥矿物学家安德烈斯·德耳·吕阿,在一种铁矿里便发现了黄色的钒的化合物,但他怀疑这是不纯的铬酸铅,没有肯定下来。1831年,瑞典化学家塞夫斯德朗发现了钒。1867年,英国化学家罗斯特第一次制得纯净的金属钒。

  钒在地壳中的含量并不少,平均在每两万个原子中,便有一个钒原子,比铜、锡、锌、镍的含量都多。然而,钒分布得太分散了,几乎没有比较富集的矿。差不多所有的铁矿中都含有钒,但含量大部分都在万分之一以下。奇怪的是,海鞘、海参等海生动物,却竟然能从海水中摄取钒,浓集到血液中去。据测定,用海鞘、海参烧成的灰中,含矾竟达15%! 钒是银灰色、富有光泽的金属,较轻(比重为6),难熔(熔点达1735),比钢还硬,可以刻划玻璃和石英。高纯度的钒富有延展性,可以拉成细丝,或者压成比纸还薄的钒箔。然而,若含有少量的氮、氢、氧等杂质时,便变得很脆,一敲就碎。

  钒的化学性质十分稳定,在常温下不会被氧化,甚至在300℃的高温下也没有明显的氧化现象,表面保持光亮。钒也不怕水、盐酸、稀硫酸、稀硝酸和碱液的侵蚀,只有热的浓硫酸、浓硝酸、王水和才能溶解它,熔融的氢氧化钠、碳酸钠等与它作用生成钒酸盐。

  纯钒的用途不很广,只是用作X射线的滤波器和电子管中的阴极材料。钒的最重要的用途是制造合金。

  钒钢,是在钢中加入不到1%的钒制成的。含量虽少,作用却不小,这少量的钒使钢的弹性显著增加,坚硬、结实,在低温下也仍保持很好的抗冲强度,在海水中不被腐蚀。这样,钒钢大量被用来制造汽车、飞机的发动机、轴、弹簧,火车头的汽缸,被誉为“汽车的基础”。钒钢制的穿甲炮弹,能够射穿40厘米厚的钢板。当然,在工业上并不是先制得纯钒,再把它加到钢中,而是直接用含钒的铁矿石炼制钒钢。

  在生铁中加入钒,也能大大提高抗张、抗压、抗弯、耐磨性能,使用寿命延长一倍。钒铜合金也很耐腐蚀,不怕海水,常用来制造船舶的推进器。钒铝合金具有很高的硬度、弹性,耐海水,轻盈,用来制造水上飞机和水上滑翔机。

  红色的钒的氧化物——五氧化二钒,钒,是近年来发现的重要的催化剂。在硫酸工业上,用它代替昂贵的铂作催化剂,加速二氧化硫变成三氧化硫的反应。

  钒的盐类,五光十彩,如二价钒盐常呈紫色,三价钒盐呈绿色,四价钒盐呈浅蓝色,四价钒的碱性衍生物常是棕色或黑色,而五氧化二钒则是红色的。这些彩色缤纷的钒的化合物,被用作颜料。人们还把它们加到玻璃中,制成彩色玻璃;涂到陶瓷器上,作彩色的釉料。

  钒的化合物大都是有毒的,人吸多了,会得肺水肿。不过,如果在牡牛和猪的饲料中加入微量的钒盐,却能使它们的食量增加,脂肪层也加厚。