1.1.2　钒（铬）的氧化物

钒具有多种氧化物。在V₂O₅和VO₂之间，已知有V₃O₅、V₃O₇、V₄O₇、V₄O₉、V₅O₉、V₆O₁₁、V₆O₁₃等氧化物。V₂O₃和VO₂之间存在着一族氧化物，可用通式V_nO_2n-1（3≤n≤9）表示。工业上钒氧化物主要是以V₂O₅、V₂O₄和V₂O₃，特别是V₂O₅的生产尤为重要。它们的主要性质列于表1.1。

表1.1　钒氧化物的性质

V₂O₅是一种无味、无臭、有毒的橙黄色或红棕色粉末，微溶于水（质量浓度约为0.07g/L），溶液呈微黄色。它在约670℃熔融，冷却时结晶成黑紫色正交晶系的针状晶体（晶体结构见图1.1），其结晶热很大，当迅速结晶时会因灼热而发光。V₂O₅是两性氧化物，但主要呈酸性。它是一种中等强度的氧化剂，可被还原成各种低氧化态的氧化物。V₂O₅是最重要的钒氧化物，工业上用量最大，可由偏钒酸铵在空气中于500℃左右分解制得。工业上V₂O₅的生产，是用含钒矿石、钒渣、含钒的油灰渣等提取，制得粉状或片状的V₂O₅。在钒资源勘探、生产和国际贸易中，一般都以V₂O₅作为计算单位。V₂O₅是生产金属钒、钒铁合金和其他钒基合金的中间产品，少量用于催化剂合成及彩色玻璃和陶瓷制造［1］。

图1.1　V₂O₅的晶体结构

V₂O₃是灰黑色有光泽的结晶粉末，它是一种非整数比的化合物，组成为VO_1.35～1.5，晶体结构为a-Al₂O₃型的菱面体晶格（晶体结构见图1.2）。熔点很高，具有导电性。它是碱性氧化物，可溶于酸生成蓝色的+3价钒盐离子。在空气中缓慢被氧化，在氧气中迅速被氧化。不溶于水及碱，是强还原剂。可以在高温下用碳或氢还原V₂O₅制备。

图1.2　V₂O₃的晶体结构

铬的氧化物主要包括Cr₂O₃、Cr₂O和CrO，它们的主要性质如表1.2所示。其中Cr₂O₃属于两性氧化物（晶体结构见图1.3），其水溶液具有两性，既能与酸发生反应又能和碱发生反应。但灼烧过的Cr₂O₃既不溶于酸性溶液，又难溶于碱性溶液。但可通过熔融法变成可溶性的盐，用硫还原重铬酸铵热分解制得Cr₂O₃，而Cr₂O₃是生产金属铬的原料，也是生产高温陶瓷必不可缺的材料。另外，由于Cr₂O₃的优良特性，它通常被用作研磨剂（如Si₃N₄机械化学抛光、作磁性材料或磁记录材料的研磨剂）。颗粒尺寸较大的Cr₂O₃烧结困难，会影响氧化铬陶瓷的使用［5］。

表1.2　铬的氧化物性质

图1.3　CrO₃的晶体结构