美丽“女神”敲门送来“金属维生素”钒

作为世界上应用最广泛的材料之一，钢具有高弹性和强耐磨性的优点。熟悉钢铁的人都知道，只要在钢铁中加入5%的“金属维生素”，它就能承受高温和低温，可广泛应用于汽车、航空、国防工业等领域。在今天高度发达的科学技术中，如果钢是老虎，那么这种元素就是老虎的补充。

鲜为人知的是，“金属维生素”品牌元素的名称来自希腊女神，其发现过程相当引人注目。用前人的话说，这是美丽的“女神”给科学家的礼物...

中途研究

1831年春天，瑞典斯德哥尔摩医学院的化学和医学教授比泽尼乌斯收到了德国柏林理工学院的一封信和半块黑矿石。这封信是学生弗里德里希·维勒写的。魏勒出生在德国法兰克福附近，毕业于海德堡大学。他年轻时以合成尿素而闻名。他曾经在彼得雷乌斯的实验室工作。他钦佩这位老师的才华和心胸，当他遇到无法解决的问题时，他向这位著名的欧洲老师寻求建议。

化学家魏勒。(网络图)

原来，维尔两年前从墨西哥得到了一块矿石。墨西哥矿物学家德尔里奥分解了一小部分矿石以获得一种未知元素。他将这种元素溶解在盐溶液中，发现溶液变成了鲜红色，所以他称这种元素为红色颜料。考虑到他对元素的研究不是很专业，并且想找出这种元素的特征，他把矿石送给了他的同事魏勒。

魏勒得到矿石后，也切下一小部分，制成红色盐溶液。然而，他忙于尿素合成和再利用的研究，没有足够的重视，所以他把矿石放在一边。谁知道这次耽搁是两年。在一次交流中，他无意提及矿石。老师让他马上把它送到斯德哥尔摩医学院。这是贝泽利乌斯收到信件和矿石的场景。

他说贝泽里乌斯非常重视学生送来的矿石。经过实验分析，确定矿石中有新的元素。他立即翻出一张纸，发现它和纸上写的内容完全一样。

这篇论文一个月前由彼得雷乌斯的另一名外国学生尼尔斯·加布里埃尔·塞夫斯特朗发表。据说瑟夫斯特朗只用了半年时间就发现了这种新元素。

科学家和教育家彼得雷乌斯。(网络图)

坚持半年的成果

瑟夫斯特朗是瑞典人，生于1786年。当他年轻的时候，他选择了化学研究的道路，并且幸运地成为了贝泽里乌斯的学生，贝泽里乌斯是瑞典科学院的院士和常任秘书，也是欧洲化学的权威。

1830年夏天，塞夫斯特朗意外地从瑞典的斯马兰得到了一个铁矿。通过实验，在矿石中发现了金属化合物。这些金属化合物呈现出美丽的颜色，如红色和黄色，其中红色是最多的。

他敏锐地感觉到其中应该有未被发现的元素。因此，一项新的研究很快就开始了:首先，从铁矿石中提取出一种像铁而不是铁的金属。这种金属非常坚硬，没有磁性，遇水不氧化。什么事？

不愿意就这样放弃，经过反复实验和分析，Sefstrang终于从非金属中提取出一种黑色金属粉末。“现在发现的所有金属都溶于酸。如果它溶于酸，它就是已知有色金属的一种。如果它不溶于酸，它可能是一种新的元素！”瑟夫斯特朗认为。

所以他把部分黑色粉末倒入试管的酸性溶液中。几个小时后，黑火药一点也没变。为了确保这种元素不是迄今为止发现的金属元素，他找到了它，并向他的老师彼得雷乌斯寻求建议。经过反复验证，彼得雷乌斯认为这确实是一个新的因素。

回到瑞典后，塞夫斯特朗决定给这个元素命名。这种元素的混合物色彩鲜艳，非常漂亮。让我们以古希腊女神伐那迪斯的名字命名它。根据这一想法，他给这种银白色的金属命名为钒，英文符号为V。几年后，当西学东渐时，晚清的科学家引入了元素周期表，并将这种元素翻译成“钒”，至今仍在使用。

银白色钒。(网络图)

经过多次实验，赛夫斯特朗发现钒不溶于普通酸，但溶于硝酸、氢氟酸和王水。他将发现和命名钒以及钒的已知化学性质的过程组织成一篇论文发表，并将出版物样本发给老师。给彼得雷乌斯一个检查维尔矿石的机会。

一个有趣的童话

至于贝泽里乌斯，他一边读着维尔的信一边摇头叹息，因为他觉得只要维尔坚持下去，他的名字就会留在钒发现的历史上。他的手掌和手背都沾满了肉。为了鼓励威尔勒继续努力，他写了一封信，这是一个有意义的童话。

故事是这样的。在很远很远的地方，有一位美丽的女神，名叫伐那迪斯。她经常躺在摇椅上等待她最崇拜的男人。一天，敲门声突然响起。伐那迪斯正要起身开门，但敲门声停了。从窗口望去，是一个名叫威尔勒的人的影子。她躺在摇椅上不久，敲门声又响了。法纳迪没有马上起床，而是等了一会儿才开门。然后她很高兴地看到瑟夫斯特朗先生拿着花站在外面。法纳迪斯不仅给了塞夫斯特朗荣誉，也给人类送去了珍贵的“礼物”。

在古希腊神话中，美丽女神伐那迪斯的雕像。(网络图)

收到贝泽里乌斯的回信后，维尔被老师的辛勤努力所感动，并在一生中把这些努力转化为力量。除了在各大学教书，他还进行了各种化学实验并撰写化学论文，直到1882年在哥廷根去世。

“女神”送的昂贵礼物

塞夫斯特朗发现钒后，人们没有很快将它应用到生活中。有两个主要原因。首先，这个新发现的元素的物理性质还不太清楚。第二，纯化非常麻烦，产率不高。直到1882年，英国克鲁索钢铁公司从1.1%的钒渣中制取了磷酸盐，钒的年产量才增加到60吨。因此，钒为科学界所熟知，并将很快用于生产和生活。

钒首先用于钢铁铸造，以有效提高钢的强度和耐磨性。长期以来，钢铁工业中钒的消耗占总量的85%以上，被称为“金属维生素”。在34世纪，科学家发现了钛合金中钒的改进后，将其应用于航空航天领域，并在航空航天领域取得了突破。自20世纪70年代以来，彩色钒化合物被添加到玻璃中，以制造各种颜色的彩色玻璃和油墨。因此，钒在玻璃、光学、医药等领域做出了巨大努力，已成为现代工业、国防和科技发展不可或缺的材料，被誉为“现代工业的味精”。

各种颜色的钒化合物。(网络图)

目前，世界钒储量的98%来自钒钛磁铁矿，其余主要包含在铀砂岩、粉砂岩、油页岩和沥青砂中。这可能是参宿四煞费苦心编织童话时最想看到的。

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[参考]

1.论文《钒来自超越》，米文全著，《金属世界》，1999年第5期。

2.论文“关注钒化学”，黄汉升，国际化学信息，2002年6月。