迟到“女神”终露“真容”
钒的英文名是Vanadium,据说是根据北欧神话中年轻美丽的女神“Vanadis”命名的。钒之所以被赋予如此浪漫的名字,源于其化合物的五彩纷呈。钒化合物的氧化态十分丰富,每个氧化态都对应一种特定的颜色。通常,钒化合物以+2、+3、+4、+5的氧化态存在,其溶液分别对应着紫色、绿色、蓝色、黄色。
1801年,西班牙化学家、矿物学家德尔里奥发现了钒。当时,德尔里奥从钒铅矿中提取了多种不同颜色的盐类,这些盐类经过加热后变成了红色。他认为这是因为其中含有一种新元素,因其色彩十分艳丽,因此将这种新元素称为 “泛色”,意思是“所有的颜色”;又因其氧化盐在加热时会变成红色,所以后来对其重新进行了命名,意思是“红色”。

不过,当时有的化学家认为,这些红色的盐是被污染了的铬矿物,而德尔里奥竟然接受了这样的说法,因此没有公布发现新元素的事情。
1830年,瑞典化学家塞夫斯特伦在研究铁矿石时再次发现了这种元素。据称,他是从用酸溶解铁之后的残渣中发现的。塞夫斯特伦认为,色彩丰富的新元素应当有一个浪漫的名字,因此,他把这种元素命名为钒,源自一位美丽的女神“Vanadis”的名字。
同年,德国化学家维勒认为,塞夫斯特伦发现的所谓新元素与30年前德尔里奥发现的元素应该是同一种元素,既然德尔里奥发现在先,就应该以德尔里奥的命名作为该新元素的名字。然而这个提议并没有被采纳,倒是塞夫斯特伦命名的“钒”被采纳了。
至此,迟到了30年的“女神”,总算为钒元素一波三折的发现故事画上了一个句号。不过“女神”到底长什么样,当时并没有人知道。随着科技的进步,30多年后,世人才得以看见钒的“真容”。含钒的矿石有很多,色彩自然也很丰富。藏不住的钒之美,引来了不少科学家的围观和探索,只是很长时间以来,人们都没能分离出单质钒。
直到1869年,英国化学家罗斯科在用氢气还原二氯化钒时,成功制得了单质钒。1925年,美国化学家马登和里奇在用金属钙还原五氧化二钒时,获得了纯度为99.7%的可锻性金属钒。
大千世界因钒而美丽
你或许会好奇彩色玻璃为何是彩色的。其实,彩色玻璃不是用染料直接染成的,而是在生产玻璃时添加了着色剂的缘故。这些着色剂大多为金属氧化物,由于不同的金属元素具有不同的光谱特征,因此不同的金属氧化物就会呈现出不同的颜色。
作为玻璃着色剂,根据价态的不同,钒的氧化物可以呈现为黄色、黄绿色和蓝色等。钒氧化物的着色能力不如铬氧化物,所以玻璃最终呈现何种颜色,要由多种氧化物的共同作用来决定。当然,通过改变熔炼工艺参数来调节金属元素的化合价,也可以调整玻璃所呈现出的颜色。
同样的道理,彩色陶瓷的制作也需要用到着色剂。偏钒酸铵是一种白色或略带淡黄色的结晶性粉末,在陶瓷工业中被广泛用作釉料,也可用于制取五氧化二钒,还可用作发色剂、催化剂、催干剂、媒染剂等。偏钒酸铵用作发色剂最具代表性的产品是钒锆蓝,这是一种以钒为发色元素、以锆英石为载色母体的人工合成着色矿物。钒锆蓝的色调为天蓝色,主要用于坯用色料、建筑卫生陶瓷色釉以及釉下彩装饰等。
金属钒的毒性很低,但其化合物多为高毒或中毒。随着钒的化合价的升高,其毒性会增强,如5价钒的毒性要比3价钒的毒性大3~5倍。新一代环保材料钒酸铋是一种亮黄色的无机化学品,适用于各种黄色交通标志物、汽车面漆、橡胶制品、外墙涂料以及塑料制品等的着色。但由于其价格较贵,故更多用于对呈色性能要求高的场合。
没有钒钢就没有汽车
“汽车大王”亨利·福特曾说过:“没有钒钢,就没有汽车。”何为钒钢?钒钢就是以钒作为主要合金元素的合金钢。对于福特来说,把钒钢应用于汽车制造就是其走向成功的拐点。难怪有人说“钒钢成就了福特”。
钒钢能够走进福特的世界,缘于一次意外的事故。

