铬

康熙字典

化学元素解释：

简介

铬gè(英语：Chromium)是一种化学元素。它的化学符号是Cr，原子序数为24，在6族元素中排行首位。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。它无臭、无味，同时具延展性。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”，因为许多铬的化合物都具有显见的颜色。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。

发现

1798年，由 Nicholas Louis Vauquelin (法国，巴黎) 发现并分离出。

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。

来源

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)。

理化性质

物理性质

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7.22克/厘米³，多晶为7.14克/厘米³。

化学性质

它的化学符号是Cr，原子序数24，在6族元素中排行首位，原子量51.9961，化合价+2、+3和+6。电离能为6.766电子伏特。

金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后，即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。

重要化合物

常见氧化态：+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅵ。

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。

呈氧化还原惰性。

不锈钢中便含有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

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。

用途

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”。可用于製不锈钢，汽车零件，工具，磁带和录像带等。铬镀在金属上可以防鏽，也叫可羅米，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

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(见浸取)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

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圏=-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。

危害

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： 1.糜烂性鼻炎，鼻中隔粘膜縻烂，呈灰白色斑点。

2.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。

3.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]

铬 - 急救措施

1.皮肤接触：脱去被污染的衣着，用流动清水冲洗。

2.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。

3.吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。严重时立刻就医。

4.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。