「凡娜迪絲」——釩系列離子的顏色

2021-02-19 春泉Academy

如果世界沒有了顏色,目光所及之處全是暗淡無光,那將會怎麼樣?



對!不美!失去顏色,就失去了美麗!


愛美之心人皆有之,古希臘神話中美麗女神Vanadis(凡娜迪絲)的創造,就是人們對美的一種嚮往,瑞典化學家塞夫斯特朗,得到一個礦石,提出出來的化合物五顏六色,十分漂亮,就用古希臘神話中美麗女神Vanadis(凡娜迪絲)來取名吧,根據這種想法,他把這種銀白色的金屬命名為Vanadium,英文符號為V。


釩系列離子的顏色,是競賽中必須掌握的知識,是無機化學中元素化合物的高頻考點,也是晶體結構的重要載體,需要準確掌握其離子系列的顏色。

二價V2+在水裡是水合離子,呈現漂亮的紫色,由於二價釩離子的還原性太 強,在空氣中極易被氧化,所以我用了用鋅粒保持還原性環境並且油封隔離空氣。過量的鋅在酸性下還原任意價態的釩都可以。


三價釩離子V3+是綠色的,一種翠綠的顏色,它的還原性也很強,但相比二價釩離子稍遜色一點,也是怕被氧化。製備方法用等量的二價釩和四價釩歸中。或者用二氧化硫,二氯化錫還原四價釩。

四價的釩離子則因為電荷過高,離子半徑過小而往往與氧結合成釩氧二正離子VO2+,它是一種純淨的藍色的化合物,溶液的藍色非常的純淨。製備:用二價鐵或者碘離子還原五價釩。

但是在反應過程中會出現綠色這是為什麼呢?其實這是藍色四價釩和黃色五價釩的疊加的顏色。

釩到了最高價態,正五價的形式,這時釩化合物的顏色就和pH 密切相關了,當溶液pH 為強酸性的時候,釩以淡黃色的VO2+的形式存在。當pH 升高到2 左右,溶液則會出現紅棕色的五氧化二釩沉澱V2O5。再次升高pH 大於2 小於13 時,釩則會出現各種聚合程度的多聚釩酸根,隨著pH 的升高,五氧化二釩溶解並漸漸由釩多酸根變為簡單釩酸根VO43-最後成偏釩酸根VO3-,總的顏色變化淡黃色→紅棕色沉澱→棕色→黃色→淡黃色→無色。

五價的釩會和過氧化氫中的過氧根結合成有色的物質,隨著pH 的改變,其組成和顏色也會改變,酸性下是紅棕色的[V(O)2]3+,pH 增大,離子變為[VO2(O)2]3,顏色由紅棕色→棕黃色→黃色。

釩全部系列


希望這些直觀的顏色會對你有所幫助,並幫你打開五彩斑斕的化學的興趣之門。

填寫下列各反應的反應條件,並寫出相應的化學方程式:

參考答案:



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