| 词条 | 铬 |
| 释义 | § 简介 它是一种银色的金属，质地坚硬，表面带光泽，具有很高的熔点。铬的英文名称源自希腊语“chrōma”（χρώμα），意思是“颜色”，因为这种元素以多种不同颜色的化合物存在，故被称为“多彩的元素”，因此许多铬的化合物都具有显见的颜色。 元素名称：铬 金属材料、金属材料加工、金属材料热处理等行业均读作：luò，属于学术领域和行业术语读音。[汉语拼音为 gè] 英文名称：chromium 元素符号：Cr 质子数：24 中子数：28 原子序数：24 所属周期：3 所属族数：VIB 电子层分布：2-8-13-1 电子层：K-L-M-N 电子数：2-8-18-8 外围电子层排布：3d5 4s1 晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。 氧化态：MainCr+3 OtherCr-2, Cr-1, Cr0, Cr+1, Cr+2, Cr+4, Cr+5, Cr+6 电负性： 1.66 核外电子排布： 2,8,13,1 同位素及放射线： Cr-49[42.3m] Cr-50 Cr-51[27.7d] *Cr-52 Cr-53 Cr-54 铬 电子亲合和能： 0 KJ·mol-1 第一电离能： 653 KJ·mol-1 第二电离能： 1592 KJ·mol-1 第三电离能： 2987 KJ·mol-1 单质密度： 7.19 g/cm3 单质熔点： 1857.0 ℃ 单质沸点： 2672.0 ℃ 原子半径： 1.85 埃 离子半径： 0.62(+3) 埃 共价半径： 1.18 埃 晶胞参数：a = 291 pm b = 291 pm c = 291 pm α = 90° β = 90° γ = 90° 莫氏硬度：9 电离能 (kJ /mol) M - M+ 652.7 M+ - M2+ 1592 M2+ - M3+ 2987 M3+ - M4+ 4740 M4+ - M5+ 6690 M5+ - M6+ 8738 M6+ - M7+ 15550 M7+ - M8+ 17830 M8+ - M9+ 20220 M9+ - M10+ 23580 声音在其中的传播速率：（m/S）5940 CAS号：7440-47-3[1] 元素原子量：51.9961 元素类型：金属元素 原子体积：(立方厘米/摩尔)7.23 元素在太阳中的含量:(ppm)20 铬 元素在海水中的含量：(ppm)太平洋表面 0.00015 地壳中含量：（ppm）100 来源 自然界没有游离状态的铬，主要的矿物是铬铁矿（Chromite， (Fe,Mg)Cr2O4）。 § 发现 铬粉 1797年路易士·尼可拉斯·沃克朗首度自铬铅矿（铬酸铅）中发现铬。 1798年，他从铬铅矿中分离出铬。 1994年，中国兵马俑二号坑开挖，坑中取出来的一批秦朝青铜剑经过检验后发现外层镀有约10微米的铬盐化合物，可惜使用的冶炼工艺已失传，当初的实际发现年代与所采取的铬提炼法依旧不明。 § 理化性质 物理性质 酸性铬蓝 铬（Chromium）是一种具有银白色光泽的金属，无臭，无味，无毒，化学性质很稳定，有延展性，含杂质时硬而脆。熔点1857±20℃，沸点2672°C，密度单晶为7.22g/cm3 ，多晶为7.14g/cm3 。 化学性质 金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后，易溶解于几乎所有的无机酸中，但不溶于硝酸。铬在硫酸中是可溶的，而在硝酸中则不易溶。在高温下被水蒸气所氧化，在1000℃下被一氧化碳所氧化。在高温下，铬与氮起反应并为熔融的碱金属所侵蚀。可溶于强碱溶液。铬具有很高的耐腐蚀性，在空气中，即便是在赤热的状态下，氧化也很慢。不溶于水。 Cr的价电子构型为(n-1)d5ns1，6个电子都可以参加成键，具有多种氧化态。 Cr+2HCl(稀)===CrCl2(蓝色)+H2↑ 4CrCl2(蓝色)+4HCl+O2(空气)===4CrCl3(绿色)+2H2O Cr与浓硫酸生成三价盐，但不溶于浓硝酸(钝化)，铬可形成保护膜。2Cr + 6H2SO4 =Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 铬能慢慢地溶于稀盐酸、稀硫酸，而生成蓝色溶液。与空气接触则很快变成绿色，被空气中的氧氧化成绿色的Cr2O3的缘故。 在高温下，铬能与卤素、硫、氮、碳等直接化合。 重要化合物 常见氧化态：+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅵ。 呈氧化还原惰性。 Cr(+Ⅱ)：Cr(H2O)62+ ，蓝色，还原剂。 Cr(+Ⅲ)：Cr(H2O)63+ ，紫色，最稳定也最重要的氧化态。 不锈钢中含有12%以上的铬。常见的铬化合物有六价的铬酐、重铬酸钾、重铬酸钠、铬酸钾、铬酸钠等；三价的三氧化二铬(铬绿、Cr2O3)；二价的氧化亚铬。铬的化合物中以六价铬毒性最强，三价铬次之。[1] § 生理功能 酵母铬 铬是人体必需的微量元素，在肌体的糖代谢和脂代谢中发挥特殊作用。三价的铬是对人体有益的元素，而六价铬是有毒的。人体对无机铬的吸收利用率极低，不到1%；人体对有机铬的利用率可达10-25%。铬在天然食品中的含量较低、均以三价的形式存在。 确切地说，铬的生理功能是与其它控制代谢的物质一起配合起作用，如激素、胰岛素、各种酶类、细胞的基因物质（DNA和RNA）等。 生理功能 1.是葡萄糖耐量因子的组成部分，对调节体内糖代谢、维持体内正常的葡萄糖耐量起重要作用。 2.影响机体的脂质代谢，降低血中胆固醇和甘油三酯的含量，预防心血管疾病。 3.是核酸类（DNA和RNA）的稳定剂，可防止细胞内某些基因物质的突变并预防癌症。正常健康成人每天尿里流失约1微克铬。 啤酒酵母、废糖蜜、干酪、蛋、肝、苹果皮、香蕉、牛肉、面粉、鸡以及马铃薯等为铬的主要来源。 铬缺乏症 因膳食因素所致铬摄取不足而引起的缺乏症未见报道，但3名长期接受TPN治疗而未补充铬的病人出现了铬缺乏的症状。主要表现为不明原因的体重下降，外周神经炎，血浆对葡萄糖的清除受损，呼吸商降低。 过量表现 铬的毒性与其存在的价态有极大的关系，六价铬的毒性比三价铬高约100倍，但不同化合物毒性不同。六价铬化合物在高浓度时具有明显的局部刺激作用和腐蚀作用，低浓度时为常见的致癌物质。在食物中大多为三价铬，其口服毒性很低，可能是由于其吸收非常少的缘故。 § 资源 工业上使用的铬矿石为铬铁矿，属尖晶石(MgO·Al2O3)和磁铁矿(FeO·Fe2O3)类，其通用化学式是(Fe，Mg)O·(Cr，Fe，Al2O3)。由于二价元素(Mg2+ 、Fe2+ 、Zn2+ )和三价元素(Al3+ 、Fe3+ 、Cr3+ )相互置换，可以出现各种不同成分的矿石。除主成分FeO及Cr2O3外，一般含有不同成分的 MgO、Al2O3 及其他杂质。矿石结构组成对使用有明显影响，如铬尖晶石比铬铁矿(FeO·Cr2O3)难于还原；含蛇纹石的铬矿石，若其中挥发物大于 2%，用它制造的铬质耐火砖在加热到1000℃时，会因释放结晶水而炸裂。 美国1978年耗用铬铁矿917000吨，其用途分配如下：冶金61%，化工21%，耐火材料18%。1981年伦敦市场铬矿石价格：土耳其矿(48%Cr2O3,Cr/Fe=3)130～135美元/吨，南非（阿扎尼亚）铬矿(44%Cr2O3)60～70美元/吨。 § 应用 铬是重要的战略物资之一，由于它具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性，在冶金工业、耐火材料和化学工业中得到了广泛的应用。铬是金属中硬度最大的，并以优良的银白色金属光泽应用于电镀工业。含铬12%的钢称为“不锈钢”。可用于制造不锈钢，汽车零件，工具，磁带和录像带等。铬镀在金属上可以防锈，也叫可罗米，坚固美观。 铬的污染主要由工业引起。铬的开采、冶炼、铬盐的制造、电镀、金属加工、制革、油漆、颜料、印染工业，都会有铬化合物排出。 § 制取生产 铝热法生产 铬产品 包括从铬矿制取氧化铬和铝还原氧化铬制得金属铬两道工序。 1.氧化铬制取 铬铁矿磨细至160～200目，配加纯碱和白云石，于1050～1150℃下氧化焙烧，再用水逆流浸出和过滤，获得含Na2CrO4大于 200克/升的溶液。加硫酸中和铬酸钠溶液，使其pH为7～8，滤出氢氧化铝等杂质后蒸发到含Na2CrO4大于450克/升，滤出Na2SO4结晶。溶液用硫酸调整pH为 4±0.2,再滤出Na2SO4结晶，获得重铬酸钠(Na2Cr2O7)溶液。浓缩溶液到约含Na2Cr2O71100克/升时，冷却滤出Na2SO4结晶，再将溶液浓缩到含Na2Cr2O71500～1550克/升，并于90～100℃保温8小时，然后冷却到35℃以下，结晶出重铬酸钠。铬酸钠转化成重铬酸钠也可用碳酸法，即在15～16大气压下通入含50％CO2的气体，析出的沉淀为碳酸氢钠：2Na2CrO4+2CO2+H2O─→Na2Cr2O7+2NaHCO3碳酸氢钠可以回收使用。此法可把在焙烧中配加的纯碱重新回收一半，较硫酸法获得硫酸钠为有利，但铬酸钠不能完全转化为重铬酸钠。 三氧化二铬的制备可用： ①氯化铵还原法。即在重铬酸钠晶体中配入一定量的氯化铵，混匀后在还原炉中于700～800℃还原，然后洗去NaCl，过滤获得三氧化二铬滤饼，经过干燥、破碎，在回转窑中于1150～1200℃煅烧。用此法获得的三氧化二铬呈墨绿色，颗粒较大，纯度高，但生产工序多，并产生有害气体 HCl。 ②煅烧铬酸酐法。即把重铬酸钠加入反应锅中，注入浓硫酸，在200℃下重铬酸钠与硫酸反应生成铬酸酐： Na2Cr2O7+2H2SO4─→2CrO3+2NaHSO4+H2O静置后铬酸酐和硫酸氢钠沉积成两层。将上部的硫酸氢钠舀出，留在锅中的铬酸酐再加热，用水洗去残留的硫酸钠，从底部放出铬酸酐。铬酸酐在800～950℃下煅烧分解，用水洗去未分解的铬酸酐，过滤获得三氧化二铬。用此法工序少，但产品杂质含量较高。 ③煅烧氢氧化铬法。即将含Na2CrO4大于200克/升的溶液加温至95℃以上，加入纯净的硫化钠溶液，搅拌后生成大颗粒氢氧化铬Cr(OH)3沉淀。氢氧化铬在回转窑中于1300℃煅烧分解为三氧化二铬Cr2O3。此法工序少，产品成本低，纯度高，但颗粒细，易损失。 2.铝热还原铬 要求原料含 Cr2O3大于99％，含硫低于0.02％，含铅、砷、锡、锑各低于0.001％。铝粒粒度应小于0.5毫米,铝量应不大于理论量的98％。用硝石、镁屑和铝粒作引火剂。反应为： 反应焓ΔH圈=-65.0千卡/摩尔(铝)。为了保持自热反应过程并使金属粒与渣顺利分离，ΔH圏至少应为-72千卡／摩尔（铝），要添加硝酸钠、氯酸钾、铬酸酐或碱金属重铬酸盐等供氧剂补充热量；也可将混合料预热到350～400℃再行入炉。还原反应在内砌镁砖的圆锥形炉筒内进行。先在炉内加入部分混合炉料，在料面中心加引火剂，点燃后在炉料开始反应时，用流槽连续送入其余炉料。反应终止，冷却至室温，拆开炉筒取出金属锭，喷砂清除表面夹渣和氧化膜。生产大金属锭，能提高铬的回收率，渣的流动性也好。铝热法可获得纯度大于98.5％的金属铬，其中含铝不大于0.5％。渣中含Al2O3高达90％，可作研磨材料。 电解法生产 一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程。把碳素铬铁粉碎，溶于电解阳极返回液、结晶母液和硫酸的混合溶液中，过滤除去硅酸盐等残渣，滤液用硫酸铵处理并除铁。纯铬铵矾溶液经陈化(保持30～35℃，放置15日)后，结晶出纯铬铵矾Cr2(SO4)3•(NH4)2SO4•24H2O。纯铬铵矾溶于热水送入隔膜电解槽电解。用不锈钢作阴极，铅银合金(1％Ag)作阳极，电流密度753安/米2 ，槽电压 4.2伏，电解液温度52～54℃。应控制通过电解液进入阳极室的流速，并准确地控制溶液的pH为2.1～2.4。平均电流效率 45％，电耗约18.5千瓦•时/公斤。产品纯度为99.2～99.4％的片状金属铬,含氧0.3～0.5％，呈脆性。 为了提高金属铬的纯度，可通过真空处理或氢还原降低含氧量。用+6价铬溶液电解（电流密度 9500安/米2，温度84～87℃），可得高纯度金属铬（含氧0.01～0.02％），但电流效率很低(6～7％)。 铬害防护 铬酸盐、重铬酸盐等都对人体的粘膜起强烈的腐蚀作用，吸入含有铬化合物的粉尘和蒸气会损坏鼻粘膜，并使鼻中软骨穿孔。受到大量铬的侵害时会出现肾脏病。当铬化合物的作用受到吸烟的助长，特别容易促致肺癌。因此，要求铬的生产设备密闭，有高效能除尘设施，操作场所通风良好。 § 生理功能 1.体内葡萄糖耐量因子（glucose tolerance factor,GTF）的重要组成成分：GTF是由三价铬、烟酸、谷氨酸、甘氨酸和含硫氨基酸组成的活性化合物，它能增强胰岛素的生物学作用，可通过活化葡萄糖磷酸变位酶而加快体内葡萄糖的利用，并促使葡萄糖转化为脂肪。 2.影响脂类代谢：铬能抑制胆固醇的生物合成，降低血清总胆固醇和三酰甘油含量以及升高高密度脂蛋白胆固醇含量。老年人缺铬时易患糖尿病和动脉粥样硬化。 3.促进蛋白质代谢和生长发育：铬在核蛋白中含量较高，研究发现它能促进RNA的合成，铬还影响氨基酸在体内的转运。铬摄入不足时，实验动物可出现生长迟缓。 4.铬与近视：美国纽约大学研究员贝兰博士对大量青少年近视病例进行研究之后指出，体内缺乏微量元素铬与近视的形成有一定的关系。铬元素在人体中与球蛋白结合，为球蛋白正常代谢必需。在糖与脂肪的代谢中，铬协助胰岛素发挥重要的生理作用。处于生长发育旺盛时期的青少年，铬的需求比成人大。铬主要存在于粗粮、红糖、蔬菜及水果等食物中，有些家长不注意食物搭配，长期给孩子吃一些精细食物，从而造成缺铬，眼睛晶体渗透压的变化，使晶状体变凸，屈光度增加，产生近视。 正常健康成人每天尿里流失约1微克铬。 啤酒酵母、废糖蜜、干酪、蛋、肝、苹果皮、香蕉、牛肉、面粉、鸡以及马铃薯等为铬的主要来源。 § 危害 重度铬中毒 危害途径：吸入、皮肤接触等。 对皮肤 皮肤直接接触铬化合物所造成的伤害： 1.铬性皮肤溃疡（铬疮） 铬化合物并不损伤完整的皮肤，但当皮肤擦伤而接触铬化合物时即可发生伤害作用。铬性皮肤溃疡的发病率偶然性较高，主要与接触时间长短，皮肤的过敏性及个人卫生习惯有关。铬疮主要发生于手、臂及足部，但只要皮肤发生破损，不管任何部位，均可发生。指甲根部是暴露处，容易积留脏物，皮肤也最易破损，因此这些部位也易形成铬疮。形成铬疮前，皮肤最初出现红肿，具搔痒感，不作适当治疗可侵入深部。溃疡上盖有分泌物的硬痂，四周部隆起，中央深而充满腐肉，边缘明显，呈灰红色，局部疼痛，溃疡部呈倒锥形，溃疡面较小，一般不超过3mm，有时也可大至12—30mm，或小至针尖般大小，若忽视治疗，进一步发展可深放至骨部，剧烈疼痛，愈合甚慢。 2.铬性皮炎及湿疹 接触六价铬也可发生铬性皮炎及湿疹，患处皮肤搔痒并形成水泡，皮肤过敏者接触铬污染物数天后即可发生皮炎，铬过敏期长达3—6月，湿疹常发生于手及前臂等暴露部份，偶尔也发生在足及踝部，甚至脸部、背部等。 对呼吸道 1.铬性鼻炎：接触铬盐常见的呼吸道职业病是铬性鼻炎，该病早期症状为鼻粘膜充血，肿胀、鼻腔干燥、搔痒、出血，嗅觉减退，粘液分泌增多，常打喷嚏等，继而发生鼻中隔溃疹，溃疹部位一般在鼻中隔软骨前下端1.5cm处，无明显疼痛感。 铬性鼻炎根据溃疡及穿孔程度，可为三期： A.糜烂性鼻炎，鼻中隔粘膜縻烂，呈灰白色斑点。 B.溃疡性鼻炎，鼻中隔变薄，鼻粘膜呈凹性缺损，表面有浓性痂盖，鼻中粘膜苍白，嗅觉明显衰退。 C.鼻中隔穿孔，鼻中隔软骨可见圆形成三角形孔洞穿孔处有黄色痂，鼻粘膜萎缩，鼻腔干燥。 对眼及耳 眼皮及角膜接触铬化合物可能引起刺激及溃疡，症状为眼球结膜充血、有异物感、流泪刺痛、视力减弱，严重时可导致角膜上皮脱落。 铬化合物侵蚀鼓膜及外耳引起溃疡仅偶然发生。 对肠胃道 误食入六价铬化合物可引起口腔粘膜增厚，水肿形成黄色痂皮，反胃呕吐，有时带血，剧烈腹痛，肝肿大，严重时使循环衰竭，失去知觉，甚至死亡。六价铬化合物在吸入时是有致癌性的，会造成肺癌。 全身中毒 此种情况甚少，症状是：头痛消瘦，肠胃失调，肝功能衰竭，肾脏损伤，单接血球增多，血钙增多及血磷增多等。[2] § 急救措施 皮肤接触：脱去被污染的衣着，用流动清水冲洗。 眼睛接触：立即用大量流动清水冲洗，再用氯霉素眼药水或用磺胺钠眼药水滴眼，并使用抗菌眼膏每日三次，严重时立刻就医。 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。严重时立刻就医。 食入：立即用亚硫酸钠溶液洗胃解毒，口服1%氧化镁稀释溶液，喝牛奶和蛋清等，就医。 § 胶囊铬超标 2012年4月16日，央视曝药企使用工业明胶胶囊，铬金属严重超标。一些企业用皮革废料熬制成工业明胶，卖给药用胶囊生产企业，最终流向药品企业，进入消费者腹中。调查发现9家药厂的13个批次药品所用胶囊重金属铬含量均超标。[3] 2012年5月25日，国家药监局通报，铬超标胶囊剂药品情况基本查清，全国共有254家药企669批次胶囊铬超标，其中236家企业被立案调查，42家停产整顿。[4] |
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