试讨论钒副族元素的物理性质化学性质的变化规律

试讨论钒副族元素的物理性质化学性质的变化规律
物理性质
钒是一种银灰色的金属。

熔点1890±10℃，属于高熔点稀有金属之列。

它的沸点3380℃，纯钒质坚硬，无磁性，具有延展性，但是若含有少量的杂质，尤其是氮，氧，氢等，能显著降低其可塑性。

原子体积（立方厘米/摩尔）8.78
相对原子质量50.94
莫氏硬度7
声音在其中的传播速率（m/s）4560
密度（g/cm3）5.96
熔点1890±10℃
沸点3000℃
原子序数23
质子数23
中子数37
电子数23
晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。

[5]
晶胞参数：
a = 303 pmα= 90°
b = 303 pmβ= 90°
c = 303 pmγ= 90°
化学性质
基本性质
钒的性质和钽以及铌相似，英国化学家罗斯科研究了它的性质，确定它与钽和铌相似，这为它们三个在元素周期表中共建一个分族建立了基础。

钒属于中等活泼的金属，化合价+2、+3、+4和+5。

其中以5价态为最稳定，其次是4价态，五价钒的化合物具有氧化性能，低价钒则具有还原性。

钒的价态越低还原性越强。

电离能为6.74电子伏特，具有耐盐酸和硫酸的本领，并且在耐气、耐盐、耐水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。

钒空气中不被氧化，可溶于氢氟酸、硝酸和王水。

[6]
所属周期4
所属族数VB
电子层分布2-8-11-2
电子层2-8-11-2
价电子排布K-L-M-N
氧化态V+3, V+4, V+5 ,V-3, V-1, V0, V+1, V+2
外围电子层排布3d3 4s2
核电荷数23
电离能(kJ /mol)：
M - M+ 650
650
M+ - M2+1414
M2+ - M3+2828
M4+ - M5+6294
M5+ - M6+12362
M6+ - M7+14489
M7+ - M8+16760
M8+ - M9+19860
M9+ - M10+22240
化合物
钒能分别以二、三、四、五价于氧结合，形成四种氧化物，一氧化钒，三氧化二钒，二氧化钒，五氧化二钒。

他们的性质如下：氧化物高温下，金属钒很容易与氧和氮作用。

当金属钒在空气中加热时，钒氧化成棕黑色的三氧钒、深蓝色的四氧化二钒，并最终成为桔黄色的五氧化二钒：
钒在氮气中加热至900~1300℃会生成氮化钒。

钒与碳在高温下可生成碳化钒，但碳化反应必须在真空中进行。

当钒在真空下或惰性气氛中与硅、硼、磷、砷一同加热时，可形成相应的硅化物、硼化物、磷化物和砷化物。

不同价态的钒离子有不同的颜色：（VO2）+颜色为浅黄色或深绿色，（VO）2+颜色为蓝色，V3+为绿色，V2+为紫色。

我们平常说的钒盐是指这几种：含有V4+的，含有(VO3)-的（偏钒酸盐），含有(VO4)3-的（正钒酸盐），他们包括：偏钒酸铵、偏
钒酸钠、偏钒酸钾、正钒酸钠、焦钒酸钠；四价盐：硫酸氧钒、草酸氧钒；四氯化钒等卤化钒类；三氯氧钒等卤氧化钒类。

钒的盐类的颜色真是五光十色，有绿的、红的、黑的、黄的，
绿的碧如翡翠，黑的犹如浓墨。

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。

这些色彩缤纷的钒的化合物，被制成鲜艳的颜料：把它们加到玻璃中，制成彩色玻璃，也可以用来制造各种墨水。