釩

1803年，西班牙礦物學家德·里歐首先聲稱在墨西哥城發現了釩。德·里歐從含有“褐鉛”的原料中獲得了相當數量的鹽。“褐鉛”產自墨西哥北部的伊達爾戈的礦井，現被稱為釩鉛礦。 ^[10] 

1831年，瑞典化學家塞弗斯托姆得到了德·里歐的“褐鉛”，並確認了德·里歐有關釩的發現。塞弗斯托姆為了紀念北歐日耳曼部落的美麗女神Vanadis（Vanadis是弗雷娜的別名）而命名為Vanadium。 ^[10] 

1867年，英國化學家羅斯科通過用氫氣還原二氧化釩（VCI₃）的方法，得到了金屬釩（以及HCI）。 ^[10] 

釩是閃亮的銀灰色金屬，相對密度為6.11g/cm³（19℃），熔點1917℃，沸點3421℃。電阻率24.8x10⁻⁸Ω·m（20℃）。 ^[1]  釩屬於高熔點稀有金屬之列，純釩質堅硬，無磁性，具有延展性，但是若含有少量的雜質，尤其是氮，氧，氫等，能顯著降低其可塑性。 ^[3] 

釩的性質和鉭以及鈮相似，英國化學家羅斯科研究了它的性質，確定它與鉭和鈮相似，這為它們三個在元素週期表中共建一個分族建立了基礎。釩屬於中等活潑的金屬，化合價+2、+3、+4和+5。其中以+5價為最穩定，其次是+4價，五價釩的化合物具有氧化性能，低價釩則具有還原性。釩的價態越低還原性越強。電離能為6.74eV，具有耐鹽酸和硫酸的本領，並且在耐氣、耐鹽、耐水腐蝕的性能要比大多數不鏽鋼好。釩空氣中不被氧化，可溶於氫氟酸、硝酸和王水。 ^[4] 

在加熱時，金屬釩同過量的氧氣發生反應生成氧化釩（V）（V₂O₅）。用這種方法制備的V₂O₅中有時會含有少量其他的釩氧化物雜質。 ^[10] 

在微熱時，金屬釩同氟氣發生反應，生成氟化釩（V）。 ^[10] 

純的金屬釩一般是用鉀在高壓下將五氧化二釩還原而得到的。大多數釩是其它礦物加工時的副產品。工業上也可以以鋁，焦炭還原五氧化二釩生產純釩。 ^[5] 

焦炭還原五氧化二釩生產純釩是將V₂O₅粉與高純碳粉混合均勻，加10%樟腦乙醚溶液或酒精，壓塊後放入真空碳阻爐或感應爐內。爐內真空壓力到6.66×10-1Pa後，升温至1573K，保温2h。冷卻後將反應產物破碎。根據第一次還原產物的組分再配入適量碳化釩或氧化釩進行二次還原。二次還原爐內的真空壓力為2.66×10-2Pa，温度控制在1973—2023K之間，並保温一段時間。真空碳還原法所得金屬釩的成分（質量分數m/%）為：釩99.5，氧0.05，氮0.01，碳0.1。釩收率可達98%—99%。 ^[5] 

鋁熱還原法是將五氧化二釩和純鋁放在反應彈進行反應，生成釩鋁合金。釩合金在2063K的高温和真空中脱鋁，可製得含釩94%～97%的粗金屬釩。 ^[2] 

在鋼中加入百分之幾的釩，就能使鋼的彈性、強度大增，抗磨損和抗爆裂性極好，既耐高温又抗奇寒，難怪在汽車、航空、鐵路、電子技術、國防工業等部門，到處可見到釩的蹤跡。此外，釩的氧化物已成為化學工業中最佳催化劑之一，有“化學麪包”之稱。主要用於製造高速切削鋼及其他合金鋼和催化劑。把釩摻進鋼裏，可以製成釩鋼。釩鋼比普通鋼結構更緊密，韌性、彈性與機械強度更高。釩鋼製的穿甲彈，能夠射穿40釐米厚的鋼板。但是，在鋼鐵工業上，並不是把純的金屬釩加到鋼鐵中製成釩鋼，而是直接採用含釩的鐵礦煉成釩鋼。 ^[6] 

釩具有眾多優異的物理性能和化學性能，因而釩的用途十分廣泛，有金屬“維生素”之稱。最初的釩大多應用於鋼鐵，通過細化鋼的組織和晶粒，提高晶粒粗化温度，從而起到增加鋼的強度、韌性和耐磨性。後來，人們逐漸又發現了釩在鈦合金中的優異改良作用，並應用到航空航天領域，從而使得航空航天工業取得了突破性的進展。隨着科學技術水平的飛躍發展，人類對新材料的要求日益提高。釩在非鋼鐵領域的應用越來越廣泛，其範圍涵蓋了航空航天、化學、電池、顏料、玻璃、光學、醫藥等眾多領域。 ^[6] 

釩在鋼鐵工業中主要用作合金添加劑，鋼鐵工業的發展變化對預測釩的需求至關重要。中國鋼產量大約6億噸，平均每噸釩的消費強度增加10g，摺合五氧化二釩約為1.1萬噸。而在美國，碳素鋼和高強度低合金鋼是鋼鐵工業中釩用量最大的鋼種，佔鋼鐵工業釩用量的60%以上，其次是高合金鋼。

釩電池是發展勢頭強勁的優秀綠色環保蓄電池之一（製造、使用及廢棄過程均不產生有害物質），釩電池具有特殊的電池結構，可深度大電流密度放電；充電迅速；比能量高；價格低廉；應用領域十分廣闊：如可作為大廈、機場、程控交換站備用電源；可作為太陽能等清潔發電系統的配套儲能裝置；為潛艇、遠洋輪船提供電力以及用於電網調峯等。 ^[7] 

釩電池成本與鉛酸電池相近，還可製備兆瓦級電池組，大功率長時間提供電能，因此釩電池在大規模儲能領域具有鋰離子電池、鎳氫電池不可比擬的性價比優勢。釩電池生產工藝簡單，價格經濟，電性能優異，與製造複雜、價格昂貴的燃料電池相比，無論是在大規模儲能還是電動汽車動力電源的應用前景方面，都更具競爭實力。 ^[7] 

釩是人體中的微量元素在人體內含量大約為25mg，在體液pH4—8條件下釩的主要形式為VO₃^-，即亞釩酸離子；另一為+5價氧化形式VO₄^3-，即正釩酸離子。由於生物效應相似，一般釩酸鹽統指這兩種+5價氧化離子。VO₃^-經離子轉運系統或自由進入細胞，在胞內被還原型谷胱甘肽還原成VO²⁺（+4價氧化態），即氧釩根離子（vanadyl）。由於磷酸和Mg²⁺離子在細胞內廣泛存在VO^-3與磷酸結構相似，VO²⁺與Mg²⁺大小相當（離子半徑分別為160pm和165pm），因而二者就有可能通過與磷酸和Mg²⁺競爭結合配體干擾細胞的生化反應過程。例如，抑制ATP水解酶、核糖核酸酶、磷酸果糖激酶、磷酸甘油醛激酶、6-磷酸葡萄糖酶、磷酸酪氨酸蛋白激酶。所以，釩進入細胞後具有廣泛的生物學效應。釩化合物又具有合成相對容易、價格較低廉的優勢，因此研究釩化合物的降壓機制有利於對釩的開發和利用。

國內外對釩化合物的研究已有20多年的歷史，早期多集中在釩化合物降糖作用的研究，也有報道釩能舒張豬的離體冠狀動脈。近期國外有些研究開始用釩化合物治療原發性高血壓大鼠，已經取到肯定的實驗結果。有報道認為BMOV可以降低SHR的高胰島素血癥和高血壓。另有學者採用SHR和WKY大鼠對比探討釩化合物對血壓的藥物療效，結果可見釩化合物使收縮壓降低（149±3/mmHg，非治療組184±3mmHgP＜0.0001）。

釩是正常生長可能必需的礦物質，釩有多種價態，有生物學意義的是四價和五價態。四價態釩為氧釩基陽離子，易與蛋白質結合結合形成複合物，而防止被氧化。五價態釩為氧釩基陽離子，易與其他生物物質結合形成複合物，在許多生化過程中，釩酸根能與磷酸根競爭，或取代磷酸根。釩酸鹽以被維生素C、谷胱甘肽或NADH還原。其在人體健康方面的作用，營養學界，醫學界至今仍不是很清楚，仍處在進一步發掘的過程中，但可以確定，釩有重要作用。一般認為，它可能有助於防止膽固醇蓄積、降低過高的血糖、防止齲齒、幫助製造紅血球等。每天會經尿液流失部分釩。 ^[8] 

釩在人體內含量極低，體內總量不足1mg。主要分佈於內臟，尤其是肝、腎、甲狀腺等部位，骨組織中含量也較高。人體對釩的正常需要量為100μg/d。

釩在胃腸吸收率僅5%，其吸收部位主要在上消化道。此外環境中的釩可經皮膚和肺吸收入體中。血液中約95%的釩以離子狀態（VO²⁺）與轉鐵蛋白結合而送輸，因此釩與鐵在體內可相互影響。

釩對骨和牙齒正常發育及鈣化有關，能增強牙對齲牙的抵抗力。釩還可以促進糖代謝，刺激釩酸鹽依賴性NADPH氧化反應，增強脂蛋白脂酶活性，加快腺苷酸環化酶活化和氨基酸轉化及促進紅細胞生長等作用。因此釩缺乏時可出現牙齒、骨和軟骨發育受阻。肝內磷脂含量少、營養不良性水腫及甲狀腺代謝異常等。

人類攝入的釩只有少部分被吸收，估計吸收的釩不足攝入量的5%，大部分由糞便排出。攝入的釩於小腸與低分子量物質形成複合物，然後在血中與血漿運鐵蛋白結合，血中釩很快就運到各組織，通常大多組織每克濕重含釩量低於10ng。吸收入體內的80%—90%由尿排出，也可以通過膽汁排出，每克膽汁含釩為0.55—1.85ng。 ^[8] 

釩的蹤跡遍佈全世界。在地殼中，釩的含量並不少，平均在兩萬個原子中，就有一個釩原子，比銅、錫、鋅、鎳的含量都多，但釩的分佈太分散了，幾乎沒有含量較多的礦牀。在海水中，在海膽等海洋生物體內，在磁鐵礦中，在多種瀝青礦物和煤灰中，在落到地球的隕石和太陽的光譜線中，人們都發現了釩的蹤影。釩是地球上廣泛分佈的微量元素，其含量約佔地殼構成的0.02%，獲取相對容易。

世界上已知的釩儲量有98%產於釩鈦磁鐵礦。除釩鈦磁鐵礦外、釩資源還部分賦存於磷塊巖礦，含鈾砂岩，粉砂岩，鋁土礦，含碳質的原油、煤、油頁岩及瀝青砂中。

世界釩鈦磁鐵礦的儲量很大，並且集中在少數幾個國家和地區，包括：獨聯體、美國、中國、南非、挪威、瑞典、芬蘭、加拿大、澳大利亞，並且集中分佈在南非洲、北美洲等地區。根據1988年美國礦業局統計資料表明，世界釩儲量基礎為1.6億噸（以釩計）。按開採量計算，世界現探明的釩資源可供開採150年。從儲量基礎看，南非佔46%，獨聯體佔23.6%，美國佔13.1%，中國佔11.6%，其它國家的總和不足6%。 ^[2] 

在南非，釩通常在釩磁鐵礦的礦層中產生。這些礦層的平均品位為1.5%。據估計，南非釩儲量約為1250萬噸，世界第一。 ^[2] 

在實驗室中，幾乎所有含釩的化合物都是劇毒物。一些工業廢氣污染物中的釩化合物可能會導致肺癌。國際上現已制定了空氣中的V₂O₅粉塵含量的工業標準，以便控制釩的污染。 ^[10] 

釩在天然水中的濃度很低，一般河水中為0.01—20ppb，平均為1ppb。海水含釩量為0.9—2.5ppb。儘管水體中可溶性的釩含量很低，但是水中懸浮物含釩量是很高的。懸浮物的沉積導致水中釩向底質遷移，並使水體得到淨化。土壤中的釩主要以VO₃^-陰離子狀態存在。土壤的氧化性越高、鹼性越大，釩越易形成VO₃^-離子。當土壤的酸度增大時，VO₃^-離子易轉變成多釩酸根複合陰離子。它們都容易被粘土和土壤膠體及腐殖質固定而失去活性，釩在土壤中的遷移性較弱。 ^[9] 

金屬釩的毒性很低。釩化合物（釩鹽）對人和動物具有毒性，其毒性隨化合物的原子價增加和溶解度的增大而增加，如五氧化二釩為高毒，可引起呼吸系統、神經系統、胃腸和皮膚的改變。 ^[9] 

皮膚接觸：脱去污染的衣着，用肥皂水及清水徹底沖洗。

眼睛接觸：立即翻開上下眼瞼，用流動清水沖洗15分鐘。就醫。

吸入：脱離現場至空氣新鮮處，用水漱洗鼻咽部的粉塵。就醫。

食入：誤服者就醫。對症治療。 ^[9] 

儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑、酸類、食用化學品分開存放，切忌混儲。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。 ^[11]