钒副族是周期表中第VB族，包括钒(V)、钒(Nb)、但(Ta)3种元素。钒和但原子的价电子层构型为(n-1)d³ns²，而铌原子的价电子层构型为4d⁴5s¹，最稳定的氧化态都是+5。钒的氧化态变化范围很广，从-1到+5。铌和但元素也有低氧化态化合物。

钒在地壳中的质量分数为1.6×10^-2%(列第19位)，钒最重要的矿物是绿硫钒石VS4，其他矿物还有钒铅矿Pb₅(VO₄)₃Cl和钒钾铀矿K₂(UO₂)₂(VO₄)₂·3H₂O等，但富矿很少。钒在自然界中分布极为分散，故为稀有元素。铌和钽总是共生在一起，如(Fe，Mn)M₃O₆(M=Nb，Ta)，根据其中占优势的金属称为铌铁矿或但铁矿。铌和但在地壳中的丰度分别为2×10^-3%和2×10^-4%。

钒副族元素的单质

1. 单质的提炼

铌副族单质在高温下有较高的反应活性，都很难提取。

钒多由其他金属冶炼的残渣中提炼，将钒的矿物或富钒残渣与NaCl或Na₂CO₃煅烧使钒转化为NaVO₃，将浸取液调至pH=2～3得到富含V₂O₅的“红饼”，再在700℃煅烧得到V₂O₅。还原V₂O₅得到工业级金属钒。

提炼高纯度钒可以利用金属Na或H₂还原VCl₃、单质Mg还原VCI₄来获得。所有的钒副族金属均可以通过电解熔融氟的配位化合物来制备。

2. 单质的性质

钒副族单质均为银白色，有金属光泽，纯度高的金属较软，延展性好，当含有杂质时则变得硬而脆。

钒副族单质均为活泼金属。但由于表面钝化，常温下活性较低。钒副族金属同族由上至下抗氧化能力增强，低氧化态稳定性降低但高氧化态趋于稳定。例如，钒的稳定氧化态为+4，而+5氧化态氧化性较强；但锯和但稳定的氧化态为+5。

钒副族单质常温下不与空气、水、碱反应，钒与HNO₃、浓H₂SO₄和王水反应，非氧化性酸中只与HF反应。

2V+6HF=2VF₃+3H₂

由下面钒的元素电势图可知，HNO₃能将钒氧化至+4氧化态。

高温下，钒副族元素的单质能与许多非金属反应，并可与熔融的苛性碱发生作用，如

金属钒主要用于制造合金钢，钢中加入少量钒，使钢的硬度、弹性显著提高，可用于制造弹簧和高速刀具。

铌具有良好的耐腐蚀性、冷加工性和较强的热传导性，常用来生产合金钢。铌锆合金可作超导磁体。但具有抗腐蚀性强、不会被人体排斥的特性，可用来制作修复严重骨折所需的金属板、螺钉和金属丝等。

铌和钽极不活泼，除HF以外不与其他酸作用。

相关链接：钛副族元素的化合物

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

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