钒

克里斯•史密斯

大家好，这周我们关注的是一个在健身中扮演角色的元素，而且不仅仅是人类。这是帮助福特T型车首次下线的关键材料，因为它增强了钢铁的强度。它也是硫酸生产背后的催化力量，它以北欧美丽、爱情和生育之神的名字命名。请克里斯·奥维格为我们揭晓她的身份。

克里斯Orvig

钒，元素周期表中的第一排过渡金属，是一种神秘的元素。它不仅在200年前第一次从墨西哥运来，而且在一次海难中与伟大的德国科学家巴伦·冯·洪堡的所有相关实验室笔记一起丢失，而且它还被诸如Wöhler、贝采里乌斯和德尔·里约热内卢(实际上，德尔·里约热内卢在1805年被说服放弃了他的所有权)等著名人物多次发现。最终令人信服的验证来自瑞典人尼尔斯Sefström出的一种氧化物中铁1831年的矿石。

19世纪60年代，英国化学家亨利·恩菲尔德·罗斯科首次制备出金属钒。在上个世纪的大部分时间里，关于钒作为生命过程所必需的微量元素的地位一直存在着曲折的争论和激烈的争论——毫无疑问，许多生物和其他哺乳动物都需要它。但是人类呢?人类缺乏钒的情况从未被定义过，但钒确实具有医学相关的作用，作为糖尿病的潜在治疗方法，但稍后会详细介绍。

钒是地壳中第五丰富的过渡金属，经常被发现钛铁在他们的矿石中，在某些煤和石油矿床中发现了大量的铁，如原油和页岩油。在其金属状态下，它可以增强不锈钢和一些超导合金，而在其众多的离子状态下，它已被用于光谱探测酶的活性位点，并在海藻中的天然催化剂和氧化化学的实验室催化剂中发现。银钒氧化物在电池化学中有作用。金属钒的第一次大规模工业使用是在一个世纪前，用于制造福特T型车底盘的钢材，而钢铁仍然是金属钒的主要用途。因为钒是一种轻过渡金属，而不是毒理学文献中经常错误地声称的重金属，所以钒金属有助于降低高抗拉强度钢的重量。商业上最重要的化合物是五氧化二钒₂O₅硫酸是世界上产量最大的大宗商品化学品。

这是一种由Sefström为北欧美丽、爱和生育女神Vanadis(也称为Freyja)命名的元素。在无机化学中，从-1到+5的所有7种氧化态都是已知的，它们产生了许多美丽的颜色，通常与过渡金属化合物有关。它的多重氧化态，水解和聚合赋予了钒比许多元素更丰富和更复杂的化学性质，形成聚集的氧阴离子和硫复合体只是两个例子。最高的三种氧化态(III、IV和V)在水中非常重要，是在一百多种已知钒矿物中发现的氧化态。加拿大西部阿尔伯塔省的沥青砂是一个巨大的尚未开发的钒储层。

某些海鞘和海鞘能从周围海水中富集100万倍的钒，而蘑菇类如陈放集中钒(IV);在这两种情况下，原因还有待阐明。生物利用钒在依赖于钒的卤素过氧化物酶中的氧化态杂乱性，这些酶是在20世纪80年代在海洋褐藻和海藻中发现的;这是一种非常强大的海洋酶，它利用过氧化氢作为电子受体来氧化底物。甚至还有一种钒固氮酶——一种可以替代铁钼酶的钒氮还原酶，它可以在许多植物的根瘤中将二氮还原为氨。

对于研究钒(V)化学(这在氧化催化中很重要)来说，最方便的是，天然存在的钒是单同位素-钒-51的核自旋为7/2，这对核磁共振波谱很有用。钒(IV)有一个未成对的3d与核自旋相结合的电子——钒基离子(VO)在EPR光谱中被精确地诊断出来^{2 +})是一种灵敏的光谱探针，已被用于阐明酶的活性位点结构，以及催化活性。

钒对细胞生长、氧化还原和信号传导过程以及酶功能有显著影响。硫酸钒是一种非常有争议的膳食补充剂，在健身中很受欢迎，通常可以在法律允许的健身房商店买到。钒酸阴离子是磷酸盐模拟物，已被用作在细胞信号传递中转移磷酸盐的酶的探针-磷酸酶和激酶。毫不奇怪，钒由此表现出许多有趣的生物特性，其中最重要的是它能够增强而不是模仿胰岛素的作用，胰岛素是糖尿病的关键激素。这种特性首次在法国的三个糖尿病人身上被发现，并于1899年发表在La Presse Médicale．钒在完全没有胰岛素的情况下不起作用，因此它是一种增强剂，而不是胰岛素的模拟物。自英属哥伦比亚大学的约翰·麦克尼尔(John McNeill)证明钒酸盐对糖尿病大鼠模型有效以来，过去25年的重大努力已经导致许多钒化合物作为治疗糖尿病的潜在药物在人类身上进行临床研究。

克里斯•史密斯

一种有甜美一面的彩色过渡金属。以上是来自英属哥伦比亚大学的化学家Chris Orvig的评论。下星期你一定要捏住鼻子。

伯纳德·布尔金

丁基硒硫醇是臭鼬气味的基本成分，当然是最臭化合物头衔的竞争者。一旦你闻过它，你就永远不会忘记它，也不会低估这种有趣元素的影响。

克里斯•史密斯

真恶心，不过还好你能跟上整个故事硒而且不用和臭鼬有一场难忘的邂逅这就是下周的内容元素中的化学．我是克里斯·史密斯，谢谢收听，再见。